1、第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)第六章 凸輪機(jī)構(gòu)第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)張策主編，機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)（上冊(cè)），機(jī)械工業(yè)出版社，2004鄭文緯、吳克堅(jiān)，機(jī)械原理第七版，高等教育出版社，1997其他機(jī)械原理的相關(guān)書籍第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律第三節(jié)第三節(jié) 圖解法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓圖解法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓第四節(jié)第四節(jié) 解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓第五節(jié)第五節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定主要內(nèi)容主要內(nèi)容第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)：從動(dòng)件可按任意給定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，結(jié)特點(diǎn)：從動(dòng)

2、件可按任意給定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；凸輪輪廓加工困難，從動(dòng)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；凸輪輪廓加工困難，從動(dòng)件易磨損。件易磨損。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、凸輪機(jī)構(gòu)一、凸輪機(jī)構(gòu)組成：凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成：凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架凸輪：是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，凸輪：是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)。通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)件：按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律作間歇（或連續(xù)）從動(dòng)件：按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律作間歇（或連續(xù)）直線往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。直線往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)類型二、凸輪機(jī)構(gòu)類型按凸輪的形狀分按凸輪的形狀分 1. 盤形凸輪盤形凸輪 a） 移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪 b） 2. 圓柱

3、凸輪圓柱凸輪 c）第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)按從動(dòng)件的形狀分按從動(dòng)件的形狀分 1. 尖底從動(dòng)件尖底從動(dòng)件 a） 2. 滾子從動(dòng)件滾子從動(dòng)件 b） 3. 平底從動(dòng)件平底從動(dòng)件 c）第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)應(yīng)用應(yīng)用 1. 錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)13245放音鍵放音鍵卷帶輪卷帶輪皮帶輪皮帶輪摩擦輪摩擦輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)2. 繞線機(jī)構(gòu)繞線機(jī)構(gòu)作者：潘存云教授繞線機(jī)構(gòu)繞線機(jī)構(gòu)3作者：潘存云教授12A線線第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)作者：潘存云教授132送料機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)

4、律回程回程推程推程停程停程盤形凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪機(jī)構(gòu)基圓基圓rb 行程行程h推程運(yùn)動(dòng)角推程運(yùn)動(dòng)角 回程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角 遠(yuǎn)休止運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止運(yùn)動(dòng)角 s近休止運(yùn)動(dòng)角近休止運(yùn)動(dòng)角 s第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律是從動(dòng)件在整個(gè)工作循環(huán)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律是從動(dòng)件在整個(gè)工作循環(huán)中，運(yùn)動(dòng)參數(shù)（位移、速度和加速度）隨中，運(yùn)動(dòng)參數(shù)（位移、速度和加速度）隨凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角 變化的規(guī)律。變化的規(guī)律。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與一定的凸輪輪廓形狀相從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與一定的凸輪輪廓形狀相對(duì)應(yīng)。對(duì)應(yīng)。S=S(t)S=S(t)V= =V(t)(t)a= =a(t)(t)有多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律和三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。有多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律和

5、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)一一.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律(一次多項(xiàng)式）一次多項(xiàng)式） 00hshvva剛性沖擊剛性沖擊適用于低速凸輪機(jī)構(gòu)適用于低速凸輪機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)線圖運(yùn)動(dòng)線圖位移線圖位移線圖線圖速度線圖速度加速度線圖加速度線圖第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)二二.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（二次多項(xiàng)式）等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（二次多項(xiàng)式） 222202244hshvhaa222222()4()4hshhvha 柔性沖擊柔性沖擊適用于中、低速凸輪機(jī)構(gòu)適用于中、低速凸輪機(jī)構(gòu) 等減速等減速等加速等加速運(yùn)動(dòng)線圖運(yùn)動(dòng)線圖位移線圖位移線圖速度線圖速度線圖加速度線圖加速度線圖第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)

6、機(jī)構(gòu)構(gòu)三三.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律（余弦加速度）（余弦加速度）2221(1 cos)2sin2cos2shvha 在運(yùn)動(dòng)始末點(diǎn)（在運(yùn)動(dòng)始末點(diǎn)（A、E點(diǎn)），點(diǎn)），加速度有變化柔性沖擊，加速度有變化柔性沖擊，只適于中速。只適于中速。當(dāng)從動(dòng)件作連續(xù)升當(dāng)從動(dòng)件作連續(xù)升-降循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，降循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 加速度曲加速度曲線連續(xù)，無(wú)線連續(xù)，無(wú) 沖擊，可用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。沖擊，可用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)線圖運(yùn)動(dòng)線圖位移線圖位移線圖速度線圖速度線圖加速度線圖加速度線圖第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)三三.擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律（正弦加速度）（正弦加速度）cos2sin2)cos1 (2222hahvhs在起始和終

7、止處在起始和終止處沒有柔性沖擊。沒有柔性沖擊。 savh0 0無(wú)沖擊無(wú)沖擊vmax=2h/0 0amax=6.28=6.28hh2 2/ /0 02 2123456r=h/2=2/=2/0 0第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 圖解法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓圖解法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓已知：從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知：從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪的基圓半徑凸輪的基圓半徑 方法：反轉(zhuǎn)法方法：反轉(zhuǎn)法 原理：設(shè)想凸輪固定不動(dòng)，從動(dòng)件一方面隨原理：設(shè)想凸輪固定不動(dòng)，從動(dòng)件一方面隨導(dǎo)路繞凸輪軸心反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又按給定的運(yùn)導(dǎo)路繞凸輪軸心反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在導(dǎo)路中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件尖底的運(yùn)動(dòng)動(dòng)規(guī)律在導(dǎo)路中作

8、相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件尖底的運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的輪廓曲線。軌跡就是凸輪的輪廓曲線。第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)一一. 直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓 1、尖底從動(dòng)件尖底從動(dòng)件 已知：已知： 從動(dòng)件導(dǎo)路與凸輪回轉(zhuǎn)中心的偏距從動(dòng)件導(dǎo)路與凸輪回轉(zhuǎn)中心的偏距e 凸輪基圓半徑凸輪基圓半徑rb 凸輪以等角速度凸輪以等角速度 逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) 從動(dòng)件的位移線圖從動(dòng)件的位移線圖第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)60r0120-1已知基圓半徑已知基圓半徑r0，角速度角速度和從動(dòng)件和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l

9、作基圓作基圓r r0 0。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。135782345 67 8910111213149090A1876543214131211109 6012090901 3 5 7 8911 13 15s 91113121410第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)O OeA A-1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8911 13 151

10、3 5 7 813578911131214 601209090s2 偏心凸輪偏心凸輪第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)2、滾子從動(dòng)件、滾子從動(dòng)件以滾子中心作為上述從動(dòng)以滾子中心作為上述從動(dòng)件尖底，依上述方法畫出件尖底，依上述方法畫出凸輪輪廓理論廓線。凸輪輪廓理論廓線。s 911 13 151 3 5 7 813578911131214 601209090r0A120-12345 67 8910111213146090901876543214131211109理論輪廓理論輪廓實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓以理論廓線上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半以理論廓線上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑，沿理論廓線作一系列圓。這些圓的

11、內(nèi)包徑，沿理論廓線作一系列圓。這些圓的內(nèi)包絡(luò)線即為滾子從動(dòng)件凸輪的實(shí)際輪廓曲線。絡(luò)線即為滾子從動(dòng)件凸輪的實(shí)際輪廓曲線。畫法動(dòng)畫畫法動(dòng)畫第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)3、平底從動(dòng)件、平底從動(dòng)件r08765432191011121314-A123456781514131211109s 911 13 151 3 5 7 813578911131214 601209090第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)二二. 擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓 已知：已知： 凸輪軸心與從動(dòng)件的回轉(zhuǎn)中心距凸輪軸心與從動(dòng)件的回轉(zhuǎn)中心距a 凸輪基圓半徑凸輪基圓半徑rb，從動(dòng)件長(zhǎng)，從動(dòng)件長(zhǎng) L 凸輪以等角速度凸輪以等

12、角速度 逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) 從動(dòng)件的位移線圖從動(dòng)件的位移線圖第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)120B11 1r0 601209090s 12345 6 7 85678B1B2B3B4B5B6B7B860 90 -dABl1 2 3 4B22 2B33 3B44 4B55 5B66 6B77 7A1A2A3A4A5A6A7A8第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu) 第四節(jié)第四節(jié) 解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓一、尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓一、尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓 已知已知：偏距：偏距e、基圓半徑、基圓半徑rb 、 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律sf（ ） 求求：凸輪輪廓曲線上各

13、點(diǎn)坐標(biāo)：凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)坐標(biāo) 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法 第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)極點(diǎn)極點(diǎn)極軸極軸極坐標(biāo)系極坐標(biāo)系向徑向徑極角極角0A2222arctanarctanbbAreresee2222()Abrreseeserb22arctaneerb220arctan第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓 已知已知：基圓半徑：基圓半徑rb，擺桿長(zhǎng)度，擺桿長(zhǎng)度 ， 凸輪以等角速度凸輪以等角速度 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 中心距中心距OO1=a 擺桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律 f（ ） 求求：凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)坐標(biāo)：凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)坐標(biāo) 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理反

14、轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法l第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)極點(diǎn)極點(diǎn)極軸極軸極坐標(biāo)系極坐標(biāo)系向徑向徑極角極角)cos(2022alalrA0A2220cos2blaral)(f運(yùn)動(dòng)方程：arlarbb2arccos2220arlarAA2arccos222第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)第五節(jié)第五節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定一、凸輪機(jī)構(gòu)壓力角一、凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的確定的確定壓力角：不考慮摩壓力角：不考慮摩擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)件的正壓力（沿件的正壓力（沿nn方向）與從動(dòng)件上方向）與從動(dòng)件上力作用點(diǎn)的速度方力作用點(diǎn)的速度方向所夾的銳角。向所夾的銳角。壓力角越小，機(jī)構(gòu)受力壓力角越小，機(jī)構(gòu)受

15、力情況越好，效率越高。情況越好，效率越高。2cos()(1)sin()QabFFlfl第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu) 若其它條件不變，若其它條件不變， ，則推力，則推力F 。 lim 機(jī)構(gòu)自鎖，機(jī)構(gòu)自鎖， 2cos()(1) sin()0ablfl為改善凸輪受力情況，在結(jié)構(gòu)允許條件下，為改善凸輪受力情況，在結(jié)構(gòu)允許條件下，盡可能盡可能 導(dǎo)軌長(zhǎng)度導(dǎo)軌長(zhǎng)度lb和和 懸臂尺寸懸臂尺寸la。許用壓力角許用壓力角 lim 工作行程：移動(dòng)從動(dòng)件工作行程：移動(dòng)從動(dòng)件 30 ， 擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件 45 回回 程：程： 70 80 第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)二、基圓半徑的確定二、基圓半徑的確定 2tan

16、()()KKKbKbKbKdsdsvdtddrsrsrsdt21tan()tankkbkvvrs增加基圓半徑有利于減小凸增加基圓半徑有利于減小凸輪的壓力角。輪的壓力角。知：知： rb rb 第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu) 三、滾子半徑的確定三、滾子半徑的確定 滾子半徑滾子半徑rr、實(shí)際廓線曲率半徑、實(shí)際廓線曲率半徑 c、 理論廓線曲率半徑理論廓線曲率半徑 對(duì)于內(nèi)凹的理論輪廓曲線對(duì)于內(nèi)凹的理論輪廓曲線 不論滾子半徑多大，實(shí)際輪廓曲線總可不論滾子半徑多大，實(shí)際輪廓曲線總可以作出來(lái)。以作出來(lái)。 rcr第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)對(duì)于外凸的理論輪廓曲線對(duì)于外凸的理論輪廓曲線 1. rr0 ，實(shí)際輪廓

17、曲線可以，實(shí)際輪廓曲線可以作出。作出。 rcr第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)2. rr= 、 c =0 ，實(shí)際輪廓曲線出現(xiàn)一尖，實(shí)際輪廓曲線出現(xiàn)一尖點(diǎn)，易磨點(diǎn)，易磨 損。損。c）圖）圖3. rr 、 c 0 ，產(chǎn)生交叉的實(shí)際輪廓曲，產(chǎn)生交叉的實(shí)際輪廓曲線，得不到完整的輪廓曲線，從動(dòng)件運(yùn)線，得不到完整的輪廓曲線，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)將會(huì)失真。動(dòng)將會(huì)失真。d）圖）圖第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)結(jié)論結(jié)論 滾子半徑滾子半徑rr必須小于凸輪理論輪廓線外凸必須小于凸輪理論輪廓線外凸部分的最小曲率半徑部分的最小曲率半徑 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式選取：可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式選?。簃inbrrrrr4 . 08 . 0min及第第六六章章 凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)本章難點(diǎn)輪廓線設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)法原理。本章難點(diǎn)輪廓線設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)法原理。正確確定從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的位置正確確定從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的位置 對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件位