機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第3章課件

第3章凸輪機(jī)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

1．了解凸輪機(jī)構(gòu)的類型，明確凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)、適用的工業(yè)場(chǎng)合。2．能正確繪制從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移線圖；3．掌握反轉(zhuǎn)法，能用圖解法繪制凸輪輪廓線；＊能編程設(shè)計(jì)凸輪廓線。4．明確影響凸輪機(jī)構(gòu)工作性能和空間尺寸的有關(guān)因素。重點(diǎn)

凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用；從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn)；凸輪廓線的圖解設(shè)計(jì)；影響凸輪機(jī)構(gòu)性能的因素。

第三章凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件(推桿)凸輪機(jī)架凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：凸輪具有曲線工作表面，只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從?dòng)件得到所需的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：凸輪輪廓與從動(dòng)件之間是點(diǎn)接觸或線接觸，易于磨損，通常用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)。

二、凸輪機(jī)構(gòu)的類型按凸輪的幾何形狀分：1、盤形凸輪機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)（2）移動(dòng)凸輪（3）圓柱凸輪對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件偏心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件2、按從動(dòng)件的端部形狀分（1）尖頂從動(dòng)件

對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件（2）滾子從動(dòng)件

偏置擺動(dòng)滾子從動(dòng)件（3）平底從動(dòng)件對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件§3-2從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

一、基本概念

從動(dòng)件位移與凸輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系曲線稱為從動(dòng)件位移線圖。凸輪輪廓曲線的形狀取決于從動(dòng)件的位移線圖。即：從動(dòng)件的不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求凸輪具有不同的輪廓曲線。

一、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

圖中：為推程運(yùn)動(dòng)角、h為升程、Ｔ為推程運(yùn)動(dòng)時(shí)間。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)開始、運(yùn)動(dòng)方向改變，終止運(yùn)動(dòng)時(shí)速度發(fā)生突變，=|∞|，巨大的沖擊在所難免。我們把加速度理論值為無窮大所引起的沖擊稱為剛性沖擊。由于等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律存在剛性沖擊，因此這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律不宜單獨(dú)作為從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，一般應(yīng)在運(yùn)動(dòng)的始點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、終點(diǎn)采用其它運(yùn)動(dòng)規(guī)律過渡。

二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律點(diǎn)沿圓周勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，點(diǎn)在該圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，又稱為余弦加速度特點(diǎn)只是在運(yùn)動(dòng)開始和結(jié)束時(shí)存在柔性沖擊。除上述運(yùn)動(dòng)規(guī)律外，還可應(yīng)用正弦加速度、高次多項(xiàng)式曲線或?qū)⑸鲜鲆?guī)律組合使用。三、正弦加速度（擺線運(yùn)動(dòng)）規(guī)律避免了剛性和柔性沖擊，適用于高速傳動(dòng)3-3凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角1凸輪機(jī)構(gòu)的作用力與凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角壓力角：是從動(dòng)件與凸輪輪廓接觸點(diǎn)B處所受正壓力的方向（即凸輪輪廓在該點(diǎn)法線N-N的方向）與從動(dòng)件上點(diǎn)B的速度方向之間所夾的銳角。從減小機(jī)構(gòu)受力方面考慮，希望壓力角越小越好。由圖中△DPB考慮到 ，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角計(jì)算公式為凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角計(jì)算公式:3-4圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓凸輪以等角速度ω1繞軸心O逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)推桿沿導(dǎo)路（機(jī)架）作往復(fù)移動(dòng)。為便于繪制凸輪廓線，需要凸輪相對(duì)固定，可假設(shè)給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度“－ω1”繞凸輪軸心回轉(zhuǎn)，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，這時(shí)凸輪與推桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并未改變，但是凸輪已“固定不動(dòng)”，而推桿一方面隨導(dǎo)路以角速度“－ω1”繞軸心順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)（即所謂反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），另一方面還相對(duì)于導(dǎo)路作預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)。由于推桿尖頂和凸輪廓線始終接觸，因此推桿尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中所描繪的軌跡就是凸輪的輪廓曲線。所以設(shè)計(jì)凸輪廓線的關(guān)鍵就在于找出推桿尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的軌跡。這種設(shè)計(jì)凸輪廓線的方法稱為反轉(zhuǎn)法。一,偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪

已知從動(dòng)件位移線圖，凸輪以等角速w順時(shí)針回轉(zhuǎn)，其基圓半徑為r0，從動(dòng)件導(dǎo)路偏距為e，要求繪出此凸輪的輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟：（1）以r0為半徑作基圓，以e為半徑作偏距圓，點(diǎn)K為從動(dòng)件導(dǎo)路線與偏距圓的切點(diǎn)，導(dǎo)路線與基圓的交點(diǎn)B0(C0)便是從動(dòng)件尖底的初始位置。理論廓線、實(shí)際廓線滾子推桿盤形凸輪的基圓半徑是指凸輪理論廓線上的最小向徑。二,滾子中心作為尖頂推桿的尖頂滾子半徑的選擇

可以作出凸輪的工作輪廓能作出凸輪工作輪廓，但出現(xiàn)了“尖點(diǎn)”。作出的工作輪廓出現(xiàn)了相交的包絡(luò)線。即出現(xiàn)“失真”現(xiàn)象。不論選擇多大的滾子，都能作出工作輪廓凹曲面凸輪不限制滾子半徑為保證不出現(xiàn)尖點(diǎn)和失真現(xiàn)象，應(yīng)保證：通常取：滾子半徑太?。?）滾子與凸輪間接觸應(yīng)力加大；2）滾子本身強(qiáng)度不足。常用解決方法：增大r0,原則是保證不出現(xiàn)尖點(diǎn)和失真現(xiàn)象的前提下，取r0最小。三,平底與導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)為尖頂已知凸輪以等角速w順時(shí)針回轉(zhuǎn)，凸輪基圓半徑為r0，凸輪與擺動(dòng)從動(dòng)件的中心距為a，從動(dòng)件長(zhǎng)度l，從動(dòng)件最大擺角ymax，以及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（位移線圖y-f），求作此凸輪的輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟：（1）以為半徑作基圓，以中心距為a，作擺桿長(zhǎng)為l與基圓交點(diǎn)于點(diǎn)（2）作從動(dòng)件位移線圖，并分成若干等分（3）以中心矩a為半徑，o為原心作圖（4）用反轉(zhuǎn)法作位移線圖對(duì)應(yīng)等得點(diǎn)A0，A1，A2，……（5）以l為半徑，A1，A2，……，為原心作一系列圓弧、……交于基圓C1，C2，……點(diǎn)（6）以l為半徑作對(duì)應(yīng)等分角。（7）以A1C1，A2C2向外量取對(duì)應(yīng)的A1B1，A2B2……（8）將點(diǎn)B0，B1，B2……連成光滑曲線。四擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制§3-5凸輪廓線的解析法設(shè)計(jì)一滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪已