《機(jī)械原理 第5版》 課件 05-凸輪機(jī)構(gòu)

第五章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計機(jī)械原理第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用第二節(jié)推桿運動規(guī)律設(shè)計第三節(jié)平面凸輪輪廓設(shè)計第四節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸設(shè)計本章內(nèi)容提要一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成、特點與應(yīng)用基本組成：凸輪1一般為主動件推桿2一般為從動件機(jī)架31.凸輪機(jī)構(gòu)的組成附加裝置：

鎖合裝置彈簧的作用是保持高副鎖合（封閉）第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用2.凸輪機(jī)構(gòu)的特點和應(yīng)用

推桿可實現(xiàn)各種預(yù)期的運動規(guī)律；用于傳力不大的控制和調(diào)節(jié)裝置凸輪機(jī)構(gòu)特點應(yīng)用組成凸輪+推桿+機(jī)架（+鎖合裝置）

結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)件少。凸輪與推桿高副接觸，傳力??；二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類與命名用一例說明，對圖示凸輪機(jī)構(gòu)作如下分析：凸輪形狀：那么，該凸輪機(jī)構(gòu)的名字可以命為：力鎖合對心直動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)形鎖合偏置滾子從動件平低從動件空間凸輪移動凸輪其他類型盤形凸輪（對心）直動滾子重力鎖合可以組合出多種類型的凸輪機(jī)構(gòu)……擺動高副的鎖合方式：運動副元素形狀：從動件運動形式：對心直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)滾子擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動從動件直動從動件直動滾子從動件移動凸輪機(jī)構(gòu)

空間凸輪機(jī)構(gòu)形鎖合凸輪機(jī)構(gòu)一、從動件位移與凸輪轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系偏距e推桿凸輪距凸輪轉(zhuǎn)動中心最近→最遠(yuǎn)=推程AB----推程運動角φ0(δ0)在最遠(yuǎn)處停止不動=遠(yuǎn)休BC----遠(yuǎn)休止角φs(δ01)

距凸輪轉(zhuǎn)動中心最遠(yuǎn)→最近=回程CD----回程運動角φ0'

(δ0')在最近處停止不動=近休DA----近休止角φs'

(δ01')

凸輪基圓r0;從動件行程h;

h從動件位移線圖0δsδ0δ01δ'0δ02δ01δ02δ0δ'0第二節(jié)推桿運動規(guī)律設(shè)計ω1ABCD二、從動件常用運動規(guī)律多項式型一次多項式等速運動規(guī)律組合改進(jìn)型二次多項式等加速等減速五次多項式三角函數(shù)型余弦加速度簡諧運動正弦加速度擺線運動1.

等速運動規(guī)律

svaV0

0

0h＋∞-∞01位移：速度：加速度：（以推程為例分析）

當(dāng)速度有突變時，理論上加速度為無窮大，此時推桿上的慣性力產(chǎn)生的沖擊。剛性沖擊:運動特點：在行程的起始和終止位置有剛性沖擊，適用于低速。2.等加速等減速運動規(guī)律

sva位移：速度：加速度：

0A0-A0

0

0h（以推程為例分析）

當(dāng)加速度有突變時，推桿上的慣性力產(chǎn)生的沖擊。柔性沖擊:運動特點：在行程的起始、中間和終止位置有柔性沖擊，適用于中速。3.余弦加速度(簡諧)運動規(guī)律（以推程為例分析）

sva

0

0

0h位移：速度：加速度：運動特點：在行程的起始和終止位置有柔性沖擊，適用于中速。

4.正弦加速度(擺線)運動規(guī)律運動特點：無沖擊，適用于高速。5.

改進(jìn)型等速運動規(guī)律運動特點：滿足等速要求且無沖擊，適用于高速。三、從動件運動規(guī)律的選擇1.首先考慮滿足機(jī)器工作要求2.考慮使機(jī)器有良好的動力特性3.考慮凸輪加工方便簡單

h-φ關(guān)系——簡單曲線模擬函數(shù)關(guān)系——別無選擇考慮因素：沖擊、速度幅值vmax、加速度幅值amax對于重載凸輪機(jī)構(gòu)：應(yīng)選擇vmax值較小的運動規(guī)律；對于高速凸輪機(jī)構(gòu)：應(yīng)選擇amax值較小的運動規(guī)律。高速凸輪一、凸輪輪廓設(shè)計基本原理反轉(zhuǎn)法：第三節(jié)平面凸輪輪廓設(shè)計設(shè)想給整個凸輪機(jī)構(gòu)加上一個繞轉(zhuǎn)動軸心轉(zhuǎn)動的公共角速度，此時，凸輪相對靜止，從動桿一邊隨導(dǎo)路以轉(zhuǎn)動，一邊沿導(dǎo)路作往復(fù)運動。1.直動尖頂從動件盤形凸輪二、圖解法設(shè)計凸輪輪廓已知：凸輪以角速度ω逆時針回轉(zhuǎn)，其基圓半徑r0、偏距e及從動桿運動規(guī)律為：凸輪轉(zhuǎn)角從動桿運動0°～120°等速上升h120°～180°遠(yuǎn)休180°～270°余弦加速度下降h

270°～360°近休(1)作從動件位移線圖。

s60°120°90°90°（2）作凸輪機(jī)構(gòu)初始位置。

s60°120°90°90°r0e（3）找從動桿的反轉(zhuǎn)位置。0120°60°90°90°56789（4）量取從動桿在各反轉(zhuǎn)位置上的位移。1243（5）將從動桿末端各點連成光滑曲線。-ω（1）作從動件位移線圖。2.直動滾子從動件盤形凸輪(1)

將滾子中心視為尖頂，按尖頂從動桿設(shè)計凸輪輪廓——理論輪廓。(2)

以理論輪廓上各點為圓心，滾子半徑為半徑，作一系列滾子圓，并作滾子圓族的包絡(luò)線——工作輪廓。3.直動平底從動件盤形凸輪(1)將從動桿導(dǎo)路中心線與平底的交點視為尖頂，按尖頂從動桿設(shè)計方法找到從動桿末端的一系列點的位置。(2)過從動桿末端各點作一系列平底直線，并作平底直線族的包絡(luò)線——工作輪廓。4.擺動從動件盤形凸輪注意：（1）從動件位移表示的為角位移；（2）找從動件反轉(zhuǎn)位置時，應(yīng)保持凸輪轉(zhuǎn)動中心與從動桿擺動中心距離不變。滾子中心B：——理論輪廓方程工作輪廓上B'：——工作輪廓方程注意：e的正負(fù)：

凸輪逆時針，e偏在右側(cè)時——為正；e偏在左側(cè)——為負(fù)。

凸輪順時針，e偏在右側(cè)時——為負(fù)；e偏在左側(cè)——為正。三、解析法設(shè)計凸輪輪廓已知：運動規(guī)律求解：輪廓第四節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸設(shè)計從動件位移線圖0δsδ0δ01δ'0δ02ω1ABCD一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及其許用值

壓力角

:

從動件在與凸輪輪廓接觸點B處所受正壓力的方向與從動件上點B的速度方向之間所夾的銳角。它是反映凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的一個重要參數(shù)。通常規(guī)定：

max≤

[

]許用壓力角[

]的推薦值為：

推程：直動從動件[

]=30o~40o

擺動從動件[

]=35o~45o

回程：[

]'=70o~80o二、凸輪基圓尺寸的確定可根據(jù)許用壓力角計算基圓半徑1.由壓力角確定

r0↗——

↘當(dāng)偏距及運動規(guī)律一定時：2.由凸輪結(jié)構(gòu)確定根據(jù)凸輪與軸的結(jié)構(gòu)關(guān)系由經(jīng)驗確定基圓。凸輪軸：r0>r軸轂連接:r0=(1.6~2.0)rrr三、滾子半徑的選擇2.凸輪理論輪廓為外凸時(1)當(dāng)ρ>rr時,ρa>0。1.凸輪理論輪廓為內(nèi)凹時不失真的條件：滾子半徑rr<

min

對于外凸的凸輪輪廓曲線,應(yīng)使?jié)L子半徑小于理論廓線的最小曲率半徑.