哈工程機械原理凸輪機構

第4章凸輪機構§4－1

凸輪機構的應用和類型§4－2

從動件的常用運動規(guī)律§4－3

凸輪機構的壓力角§4－4圖解法設計凸輪的輪廓§4－1

凸輪機構的應用和類型結構：三個構件、盤(柱)狀曲線輪廓、從動件呈桿狀。作用：將連續(xù)回轉=>

從動件直線移動或擺動。優(yōu)點：可精確實現任意運動規(guī)律，簡單緊湊。缺點：高副，點線接觸，易磨損，傳力不大。應用：配鑰匙機、繞線機構、內燃機氣門機構、錄音機卷帶機構、送料機構、進刀機構、自動機床等。實例內燃機氣門機構繞線機構設計：潘存云3皮帶輪5卷帶輪錄音機卷帶機構1放音鍵2摩擦輪413245放音鍵卷帶輪皮帶輪摩擦輪錄音機卷帶機構設計：潘存云132送料機構自動機床進刀機構分類：1)按凸輪形狀分：盤形、移動、圓柱凸輪(端面

)。盤形移動圓柱2)按從動桿運動形式分：

移動（直動）、擺動移動（直動）擺動尖頂滾子平底3)按從動桿形狀分：滾子、尖頂、平底12刀架o4).按保持接觸方式分：力封閉（重力、彈簧等）－－力鎖合機床進給機構幾何形狀封閉(凹槽、等寬、等徑、主回凸輪)－－形鎖合內燃機氣門機構r1r2r1+r2=constW凹槽凸輪等寬凸輪等徑凸輪優(yōu)點：只需要設計適當的輪廓曲線，從動件便可獲得任意的運動規(guī)律，且結構簡單、緊湊、設計方便。缺點：點接觸或線接觸，容易磨損;凸輪廓線較難加工。作者：潘存云教授主回凸輪設計：潘存云δhδhotδ1s2§4－2從動件的常用運動規(guī)律凸輪機構設計的基本任務:1)根據工作要求選定凸輪機構的形式;名詞術語：一、推桿的常用運動規(guī)律基圓、推程運動角、基圓半徑、推程、遠休止角、回程運動角、回程、近休止角、行程。rminh

ω1A2)推桿運動規(guī)律;3)合理確定結構尺寸;4)設計輪廓曲線。δsδsδ’sδ’sDBCB’δtδt推桿的運動規(guī)律位移線圖設計：潘存云δhδhotδ1s2rminhω1Aδsδsδ’sδ’sDBCB’δtδt運動規(guī)律：推桿在推程或回程時，其位移S2、速度V2、和加速度a2

隨時間t的變化規(guī)律。形式：多項式、三角函數。S2=S2(t)V2=V2(t)a2=a2(t)位移曲線邊界條件：凸輪轉過推程運動角δt－從動件上升h一、多項式運動規(guī)律一般表達式：s2=C0+C1δ1+C2δ21+…+Cnδn1

(1)求一階導數得速度方程：

v2

=ds2/dt求二階導數得加速度方程：

a2

=dv2/dt=2C2ω21+6C3ω21δ1…+n(n-1)Cnω21δn-21其中：δ1－凸輪轉角，dδ1/dt=ω1－凸輪角速度,

Ci－待定系數。=C1ω1+2C2ω1δ1+…+nCnω1δn-11凸輪轉過回程運動角δh－從動件下降h在推程起始點：δ1=0，s2=0代入得：C0＝0，C1＝h/δt推程運動方程：

s2

＝hδ1/δt

v2

＝

hω1/δts2δ1δtv2δ1a2δ1h在推程終止點：δ1=δt，s2=h+∞－∞s2=C0+C1δ1+C2δ21+…+Cnδn1v2=C1ω1+2C2ω1δ1+…+nCnω1δn-11a2=2C2ω21+6C3ω21δ1…+n(n-1)Cnω21δn-21a2

＝01.等速運動（一次多項式）運動規(guī)律特點：設計簡單、勻速進給。始點、末點加速度及慣性力為理論無窮大，存在剛性沖擊。適于低速、輕載、從動桿質量不大，以及要求勻速的情況。2.等加等減速（二次多項式）運動規(guī)律位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半。推程加速上升段邊界條件：起始點：δ1=0，s2=0，v2＝0中間點：δ1=δt/2，s2=h/2求得：C0＝0，C1＝0，C2＝2h/δ2t加速段推程運動方程為：s2

＝2hδ21/δ2tv2

＝4hω1δ1/δ2ta2

＝4hω21

/δ2t設計：潘存云δ1a2h/2δth/21δ1s2235462hω/δt4hω2/δ2t3δ1v2特點：起、中、末點加速度及慣性力存在有限值突變，具有柔性沖擊。適于中低速、中輕載。3.五次多項式運動規(guī)律位移方程：

s2=10h(δ1/δt)3－15h(δ1/δt)4+6h(δ1/δt)5δ1s2v2a2hδt特點：無沖擊，適用于高速凸輪。設計：潘存云hδtδ1s2δ1a2二、三角函數運動規(guī)律1.余弦加速度(簡諧)運動規(guī)律推程：

s2＝h[1-cos(πδ1/δt)]/2v2

＝πhω1sin(πδ1/δt)δ1/2δta2

＝π2hω21cos(πδ1/δt)/2δ2t

回程：

s2＝h[1＋cos(πδ1/δh)]/2

v2＝-πhω1sin(πδ1/δh)δ1/2δha2＝-π2hω21cos(πδ1/δh)/2δ2h123456δ1v2Vmax=1.57hω/2δ0特點：速度變化連續(xù)平緩。在起始和終止處理論上a2為有限值，產生柔性沖擊。適于中低速、中輕載。123456s2δ1δ1a2δ1v2hδt2.正弦加速度（擺線）運動規(guī)律推程：s2＝h[δ1/δt-sin(2πδ1/δt)/2π]

v2＝hω1[1-cos(2πδ1/δt)]/δta2＝2πhω21sin(2πδ1/δt)/δ2t

回程：

s2＝h[1-δ1/δh+sin(2πδ1/δh)/2π]v2＝hω1[cos(2πδ1/δh)-1]/δha2＝-2πhω21sin(2πδ1/δh)/δh2特點：加速度變化連續(xù)平緩。無沖擊。適于中高速、輕載。設計：潘存云v2s2a2δ1δ1δ1hoooδt正弦改進等速三、改進型運動規(guī)律將幾種運動規(guī)律組合，以改善運動特性。+∞-∞v2s2a2δ1δ1δ1hoooδt四、常用犧運動規(guī)律桑的選擇1.沒有任斗何要求乳、輕載漠、小行糊程、手卵動，可苦用圓弧垂或偏心息圓。2.低速、遍輕載，教要求等胡速、等位移呆，可用火等速運輸動規(guī)律擠。3.中低速留、中輕洗載，可心用等加閑減速或儲余弦加鞠速度運質動規(guī)律反。4.較高速陜、輕載勺，可用商正弦加農速度運們動規(guī)律趣。5.組合型卷。6.多項式遍運動規(guī)歲律。adad練習：如圖為茫一偏置松直動凸窄輪機構盒。已知AB段為凸輪膨的推程廓盞線，試在菠圖上標注毯推程運動先角δt設計：擾潘存云OBω1定義：正壓力施與推桿久上力作棄用點B速度方向昨間的夾角α→F”↑，若α大到一揪定程度攜時，會梅有：→機構發(fā)生佛自鎖?！?－3凸輪機構三的壓力角αnn一、壓應力角與四作用力感的關系不考慮摩練擦時，作甘用力沿法惡線方向。FF’F”F’--雜--有用分茫力,沿導路方中向F”--鳴--有害分力讓，垂直于愁導路F”=找F’大tgαF’一定時，α↑Ff>F’Ff為了保證路凸輪機構版正常工作章，要求：α<[α]設計：潘鵝存云OBω1二、壓力晨角與凸輪僑機構尺寸腹之間的關暗系P點為速福度瞬心貸，于吃是有：v2=lOPω1rmin↑[α]=3兆0?----直動從動滲件；[α]=3拍5°～45°---籍-擺動從梁動件；[α]=蒙70°～80°----回程。nnP→lOP=v2/ω1eαds2/dδ1=ds2/dδ1=lOC+lCPlCP=lOC=elCP=d醒s2/dδ1-etgα

=S2+r2min

-e2ds2/dδ1-e→α↓C(S2+S0)tgαS0=r2min-e2若發(fā)現孟設計結萍果α〉[α]，可增大rmins0s2Dv2v2rmin設計：潘薯存云OBω1αds2/dδ1

得：

tgα

=S2+r2min

-e2ds2/dδ1

+enn同理，當踩導路位于淺中心左側蠻時，有：lOP=lCP-lOC→lCP=ds2/dδ1+e

于是：

tgα

=S2+r2min

-e2ds2/dδ1

±ee“+”用于導孩路和瞬術心位于他中心兩爪側；“-”用于導叮路和瞬眨心位于謠中心同較側；顯然，溫導路和范瞬心位謙于中心份同側時言，壓力技角將減相小。注意：用偏置帳法可減崖小推程魂壓力角慨，但同氧時增大格了回程壓力角義，故偏距e不能太大賊。PClCP=(S2+S0)tgαS0=r2min-e2rmins0s2D正確偏冬置：導路位于尸與凸輪旋端轉方向ω1相反的位糠置。設計：雙潘存云nn提問：對佛于平底推廢桿凸輪機垃構：α＝？0v2Oω1rmin練習：如圖為一椒偏置直動過凸輪機構驚。已知凸道輪是一個醋以C為圓心豈的圓盤脅，試求誦輪廓上D點與尖屑頂接觸慮時的壓舊力角，活作圖表鑰示。1.凸輪廓遙線設計滲方法的營基本原要理§4－4圖解法設受計凸輪輪龍廓2.用作圖法釋設計凸輪弦廓線1)對心直動吧尖頂從動精件盤形凸仁輪3)滾子直動框從動件盤盼形凸輪4)對心直沃動平底配從動件按盤形凸唯輪2)偏置直日動尖頂立從動件書盤形凸倍輪5)擺動尖頂校從動件盤雷形凸輪機堡構設計：鞋潘存云一、凸輪警廓線設計乖方法的基梢本原理反轉原理：依據此原激理可以用乒幾何作圖儉的方法設計凸健輪的輪伙廓曲線仗，例如哪：給整個泰凸輪機瘦構施以-ω1時，不影升響各構件嘉之間的相當對運動，肺此時，凸狼輪將靜止格，而從動長件尖頂復泡合運動的北軌跡即凸怖輪的輪廓疼曲線。O-ω13’1’2’331122ω1設計：無潘存云60°rmin120°-ω1ω11’對心直動威尖頂從動件凸輪機構怎中，已知存凸輪的基微圓半徑rmin，角速度ω1和從動溫件的運妹動規(guī)律淚，設計焦該凸輪兆輪廓曲灣線。設計步核驟小結琴：①選比例街尺μl作基圓rmin。②反向等分所各運動角艙。原則是貴：陡密緩黨疏。③確定反轉蔥后，從動經件尖頂在歪各等份點加的位置。④將各尖戴頂點連薄接成一塵條光滑修曲線。1.對心直動帝尖頂從動件盤形凸輪1’3’5’7’8’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’90°90°A1876543214131211109二、直動評從動件盤滴形凸輪輪孝廓的繪制60°120°90°90°135789111315s2δ19’11’13’12’14’10’設計：防潘存云911131513578OeA偏置直銀動尖頂從動件凸輪機沿構中，旬已知凸附輪的基逆圓半徑rmin，角速度ω1和從動件甘的運動規(guī)沖律和偏心濫距e，設計該平凸輪輪獸廓曲線眠。2.偏置直動申尖頂從動件盤形凸樓輪1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’-ω1ω16’1’2’3’4’5’7’8’15’14’13’12’11’10’9’設計步驟小結：①選比例尺μl作基圓rmin;②反向等分各運動角;③確定反轉后，從動件尖頂在各等份點的位置;④將各尖頂點連接成一條光滑曲線。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k860°120°90°90°s2δ1設計：潘熔存云s2δ1911131513578rminA120°-ω11’設計步驟小結：①選比例尺μl作基圓rmin。②反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。③確定反轉后，從動件尖頂在各等份點的位置。④將各尖頂點連接成一條光滑曲線。1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’60°90°90°1876543214131211109理論輪超廓實際輪廓⑤作各位置輩滾子圓的舒內(外)包絡線豪。3.滾子直粗動從動肯件盤形貓凸輪滾子直動濁從動件凸促輪機構中餅，已知凸思輪的基圓勤半徑rmin，角速度ω1和從動件義的運動規(guī)般律，設計之該凸輪輪閉廓曲線。60°120°90°90°ω1已知:凸輪逆色時針轉材動,求:凸輪的像基圓半師徑,轉動90之后的壓讓力角解：基圓速度方向？理論輪廓基圓設計：潘濤存云ρa－工作悲輪廓的您曲率半搭徑，ρ－理論輪允廓的曲率捎半徑，rT－滾子半切徑ρ<rTρa＝ρ－rT<0對于外燃凸輪廓車，要保敵證正?？凸ぷ?，勵應使：ρmin>rT輪廓失真滾子半徑培的確定ρa＝ρ＋rTρ＝rTρa＝ρ－rT＝0輪廓正常輪廓變尖ρ內凹ρarTrTρrTρρ>rTρa＝ρ－rT輪廓正樓常外凸rTρaρ設計：潘惑存云s2δ1911131513578rmin對心直動莫平底從動件凸輪機執(zhí)構中，沫已知凸存輪的基煌圓半徑rmin，角速度ω1和從動召件的運北動規(guī)律技，設計柳該凸輪喘輪廓曲滋線。設計步驟：①選比例尺μl作基圓rmin。②反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。③確定反轉后，從動件平底直線在各等份點的位置。④作平底直補線族的內限包絡線。4.對心直動景平底從動件盤形凸輪8’7’6’5’4’3’2’1’9’10’11’12’13’14’-ω1ω1A1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’12345678151413121110960°120°90°90°設計：暮潘存云對平底登推桿凸獅輪機構含，也有殺失真現躺象。Ormin可