1、第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械和儀表中的一種常用機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)化機(jī)械、凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械和儀表中的一種常用機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)化機(jī)械、儀器、儀表中應(yīng)用更為廣泛。儀器、儀表中應(yīng)用更為廣泛。凸輪的凸輪的 勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng) 從動(dòng)件有規(guī)律的直線從動(dòng)件有規(guī)律的直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng) 一、組成一、組成 凸輪凸輪1 1從動(dòng)件從動(dòng)件2 2 機(jī)架機(jī)架3 3 二、分類(lèi)與應(yīng)用二、分類(lèi)與應(yīng)用 1 1）盤(pán)形凸輪盤(pán)形凸輪最常用，最基本的形式最常用，最基本的形式2 2）移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪即當(dāng)盤(pán)形凸輪回轉(zhuǎn)中心即當(dāng)盤(pán)形凸輪回轉(zhuǎn)中心 趨于無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)趨于無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí) 3 3）圓柱凸輪圓柱凸輪是將移動(dòng)凸輪繞在圓

2、柱體是將移動(dòng)凸輪繞在圓柱體 表面上演化而成的表面上演化而成的 平面凸輪平面凸輪空間凸輪空間凸輪按凸輪形狀分類(lèi)：按凸輪形狀分類(lèi)：按從動(dòng)件的型式分類(lèi)：按從動(dòng)件的型式分類(lèi)： 1 1）尖底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)尖底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu): : 能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓接觸能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓接觸 適宜適宜 低速凸輪低速凸輪 2 2）滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)： 適于中高速適于中高速 3 3）平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)： 傳動(dòng)效率較高傳動(dòng)效率較高 , , 適于高速適于高速 但只能與但只能與外凸的凸輪輪廓線相接觸。外凸的凸輪輪廓線相接觸。按凸輪與從動(dòng)件接觸形式按凸輪與從動(dòng)件接觸形式 自封閉：依靠凸輪上

3、的凹槽等自封閉：依靠凸輪上的凹槽等 力封閉：力封閉：彈簧彈簧、重力、重力2 2）擺動(dòng)從動(dòng)件）擺動(dòng)從動(dòng)件 1 1）移動(dòng)從動(dòng)件）移動(dòng)從動(dòng)件 偏置偏置：移動(dòng)件導(dǎo)路中心不通過(guò)凸輪回轉(zhuǎn)中心：移動(dòng)件導(dǎo)路中心不通過(guò)凸輪回轉(zhuǎn)中心 對(duì)心對(duì)心：移動(dòng)件導(dǎo)路中心通過(guò)凸輪回轉(zhuǎn)中心：移動(dòng)件導(dǎo)路中心通過(guò)凸輪回轉(zhuǎn)中心 按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)：按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)：雙凸輪寫(xiě)雙凸輪寫(xiě)R R例例1 1 2 2三、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)三、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)方便湊，設(shè)計(jì)方便缺點(diǎn)：易磨損（點(diǎn)或線接觸），行程不易過(guò)大缺點(diǎn)：易磨損（點(diǎn)或線接觸），行程不易過(guò)

4、大應(yīng)用：適于傳動(dòng)力不大的控制機(jī)構(gòu)中應(yīng)用：適于傳動(dòng)力不大的控制機(jī)構(gòu)中(a )OB0r sDC C1s1eB ABh設(shè)計(jì)：按工作要求設(shè)計(jì)：按工作要求 定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪的輪廓設(shè)計(jì)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)一、概念一、概念基圓基圓 偏距偏距e e偏距圓偏距圓行程行程h hrb二、凸輪與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)二、凸輪與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng) 推程及推程運(yùn)動(dòng)角推程及推程運(yùn)動(dòng)角： 1AOBOBB停程及遠(yuǎn)休止角停程及遠(yuǎn)休止角S S： 11OCBBOCS回程及回程運(yùn)動(dòng)角回程及回程運(yùn)動(dòng)角： ODC1停程及近休止角停程及近休止角S S： AODS(a )OB0r sDC C1s1eB ABhsABCDAh,tss(b)從動(dòng)件

5、的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓的形狀、或者說(shuō)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓的形狀、或者說(shuō)從動(dòng)件不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求凸輪具有不同形狀的輪廓從動(dòng)件不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求凸輪具有不同形狀的輪廓 凸輪所實(shí)現(xiàn)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪所實(shí)現(xiàn)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 如圖如圖二、常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律（升程）二、常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律（升程）1 1等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 svah ,t ,t ,t- 0v圖 4-8在始末位置速度有突變，在始末位置速度有突變，有強(qiáng)烈的有強(qiáng)烈的剛性沖擊剛性沖擊（慣（慣性力很大），適于低速性力很大），適于低速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 2 2等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律前半段前半段/2 h/2/2 h/2 加速

6、加速后半段后半段/2 h/2/2 h/2 減速減速 圖 4-9avO1 2 ,t ,t ,tsh3 4 5 6194104A0aBCA A、B B、C C三處加速三處加速度有突變，度有突變，柔性柔性沖擊沖擊作圖法作位移線圖作圖法作位移線圖3 3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律 av ,t ,t ,tsh1O 2345612345s始未加速度有突變始未加速度有突變存在柔性沖擊存在柔性沖擊但當(dāng)從動(dòng)件作無(wú)停留區(qū)間但當(dāng)從動(dòng)件作無(wú)停留區(qū)間往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí) ，可以得到，可以得到連續(xù)的加速度曲線，而用連續(xù)的加速度曲線，而用于高速。于高速。 作圖法的基本原理：作圖法的基本原理：反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法一、直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪

7、廓一、直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓1 1、尖頂偏置直動(dòng)從動(dòng)件、尖頂偏置直動(dòng)從動(dòng)件 已知：已知：1 1，轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向，r rb b，e e，s=fs=f（）作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓2 2、滾子偏置直、滾子偏置直動(dòng)從動(dòng)件動(dòng)從動(dòng)件 滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪 3 ,ta ,t21O1v2543 ,tshs546B圖 4-1 7B45B3B67BBB20r Oe91B 0B B8理論輪廓曲線理論輪廓曲線 B B0 0實(shí)際輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線B B 注意：注意： -1 1回轉(zhuǎn)方向，等分基圓。回轉(zhuǎn)方向，等分基圓。 作偏距圓切線的方向要作偏距圓切線的方向要順著順著-1 1方向方向。 作凸輪輪廓

8、與作作凸輪輪廓與作S=f()S=f()應(yīng)采用應(yīng)采用相同的比例尺相同的比例尺 滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪 理論輪廓曲線理論輪廓曲線B B0 0實(shí)際輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線B B 尖頂對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)尖頂對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的設(shè)計(jì) 例例1 1：設(shè)計(jì)凸輪輪廓設(shè)計(jì)凸輪輪廓設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：第一步：第一步：第二步：第二步：選定比例作位移線圖選定比例作位移線圖作基圓并等分圓周作基圓并等分圓周第三步：第三步： 以以方向量位移方向量位移第四步：第四步： 光滑連接各點(diǎn)光滑連接各點(diǎn)二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓（略）見(jiàn)作圖步驟見(jiàn)教材見(jiàn)作圖步驟見(jiàn)教材一、凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的確定一、凸輪機(jī)構(gòu)壓力

9、角的確定凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力F F 公法線方向偏轉(zhuǎn)公法線方向偏轉(zhuǎn)（考慮摩擦）（考慮摩擦） T=Fcos(+) T=Fcos(+) 有效分力有效分力 S=Fsin(S=Fsin() ) 有害分力有害分力 壓力角壓力角越小，傳動(dòng)效率越高，傳動(dòng)越小，傳動(dòng)效率越高，傳動(dòng)越輕快，反之傳動(dòng)越費(fèi)力越輕快，反之傳動(dòng)越費(fèi)力 ，并，并導(dǎo)致自鎖導(dǎo)致自鎖要克服載荷要克服載荷F FQ Q所需的力所需的力F:F:)sin(ll 21f)cos(FFbaQ越大，越大，F(xiàn) F越大越大, ,直到上式分母為直到上式分母為零，得自鎖時(shí)的零，得自鎖時(shí)的limlimballf211arctanlim2 2壓力角的許

10、用值：壓力角的許用值：凸輪輪廓曲線上各處的壓力角是變化的。設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線上各處的壓力角是變化的。設(shè)計(jì)時(shí)要控制壓力角的最大值，不超過(guò)許用值。時(shí)要控制壓力角的最大值，不超過(guò)許用值。一般取一般取limlim（5 58 8） 推程推程 直動(dòng)從動(dòng)件直動(dòng)從動(dòng)件 擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件 30304545 回程回程70708080 二、基圓半徑的確定二、基圓半徑的確定凸輪凸輪K K點(diǎn)處點(diǎn)處 v vK1K1凸輪上凸輪上K K點(diǎn)的線速度點(diǎn)的線速度v vK2K2從動(dòng)件上從動(dòng)件上K K點(diǎn)線速度點(diǎn)線速度v vK21K21從動(dòng)件相對(duì)于凸輪的從動(dòng)件相對(duì)于凸輪的相對(duì)線速度相對(duì)線速度)(tantan)(tan212kbkkbK

11、Ksrvsrvv討論：討論：1 1、基圓半徑、基圓半徑r rb b結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊 ，但，但受力情況惡劣受力情況惡劣 ；r rb b，受力情況好，但結(jié)構(gòu)不緊湊受力情況好，但結(jié)構(gòu)不緊湊 2 2、基圓半徑的選取原則：在滿足壓力角、基圓半徑的選取原則：在滿足壓力角的條件的條件 下，盡量選取小的基圓下，盡量選取小的基圓 )(tan2kbksrv3 3、基圓半徑的經(jīng)驗(yàn)公式：、基圓半徑的經(jīng)驗(yàn)公式：r rb b(0.8(0.81)d1)dz zd dz z凸輪安裝處的軸頸直徑凸輪安裝處的軸頸直徑 三、滾子半徑的確定三、滾子半徑的確定外凸凸輪：外凸凸輪： 理論輪廓曲線的曲率半徑為理論輪廓曲線的曲率半徑為實(shí)際輪廓曲線的曲率半徑為實(shí)際輪廓曲線的曲率半徑為ccc=-rc=-rr r當(dāng)當(dāng)r rr r=時(shí)，時(shí)，c c=0=0，輪廓形成尖點(diǎn)，易磨損，輪廓形成尖點(diǎn)，易磨損 若若 r r ，則，則a a00，實(shí)際廓線交叉實(shí)際廓線交叉； 加工時(shí)交叉部分被切去，出現(xiàn)加工時(shí)交叉部分被切去，出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)