1、凸輪機構(gòu)第四章 凸輪機構(gòu)及其設(shè)計4-2凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類一、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用內(nèi)燃機配氣機構(gòu)印刷機中的凸輪機構(gòu)靠模車削機構(gòu)凸輪1擺桿2刀架3自動進刀機構(gòu)工件拖板凸輪刀架二、凸輪機構(gòu)的組成機架3O11主要由凸輪、從動件、機架等組成。從動件2凸輪1三、凸輪機構(gòu)的特點優(yōu)點1、適當?shù)卦O(shè)計凸輪輪廓線，可使從動件獲得任意預(yù)定的運動規(guī)律。2、機構(gòu)簡單、緊湊。缺點從動件與凸輪的接觸為點或線，故壓強大，易磨損。多用于傳遞動力不大的場合。四、凸輪機構(gòu)的類型（1）按凸輪的形狀分：盤形凸輪移動凸輪圓柱凸輪滾輪凸輪機構(gòu)移動凸輪副空間凸輪2（2）按從動件的結(jié)構(gòu)型式分：尖頂從動件滾子從動件平底從動件 （3）按從動件的運動分：

2、擺動從動件移動從動件偏置移動從動件對心移動從動件擺桿凸輪尖頂凸輪機構(gòu)尖頂凸輪機構(gòu)（偏心）(4)按凸輪高副的鎖合方式分：力鎖合幾何鎖合 4-2從動件的運動規(guī)律sh推程角遠休止角回程角近休止角Dr0eABC凸輪的基圓偏置移動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)AD、BC圓弧段一、基本概念行程 4-2 從動件的運動規(guī)律 近 休 止 角：與從動件停留在最低處對應(yīng) 的凸輪轉(zhuǎn)角基本概念基 圓：以凸輪輪廓的最小向徑r0為半徑所繪制的圓推 程：從動件由最低處上升到最高處的過程行 程：推程中，從動件所走過的距離，用h表示。推 程 角：與推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角遠 休 止 角：與從動件停留在最高處對應(yīng) 的凸輪轉(zhuǎn)角 s回 程：從動件由

3、最高處下降到最低處的過程回 程 角：與回程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角從動件運動線圖位移線圖速度線圖加速度線圖二、從動件的運動規(guī)律從動件的運動規(guī)律：從動件的位移、速度、加速度隨時間或凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律，用式子表示：從動件的運動線圖：從動件的位移、速度、加速度隨時間或凸輪轉(zhuǎn)角的變化曲線。hOSvOvOa二、從動件的運動規(guī)律1、等速運動規(guī)律 推程段：（1）運動方程：（2）運動線圖：（3）特性：引起剛性沖擊，只適用于低速場合。一、基本概念從動件的速度為常數(shù)的運 動規(guī)律稱為等速運動規(guī)律。 從動件在一個行程中先作等加速 運動后作等減速運動的運動規(guī)律。推程段：（1）運動方程：（3）特性： 行程時間較短，有柔性沖 擊，適

4、用于中、低速場合。0vvmax0amax-amaxah2、等加速等減速運動規(guī)律上升前h/2 ：上升后h/2 ：（2）運動線圖：h/21423560s2,1,3,。 當一質(zhì)點在圓周上作勻速運動時， 該點在這個圓的直徑上的投影所 構(gòu)成的運動，稱為簡諧運動規(guī)律。推程段：（1）運動方程 ：（3）特性：有柔性沖擊。123456hvmaxa123456amax-amaxv123456，s0 s123456（2）運動線圖：3、簡諧運動規(guī)律4、正弦加速度運動規(guī)律推程段：（1）運動方程：（2）運動線圖：（3）特性：既沒有剛性沖擊、又沒有柔性沖擊，可適用于高速凸輪機構(gòu)。 4-3設(shè)計凸輪的輪廓曲線設(shè)計方法作圖法解析

5、法一、作圖法的設(shè)計原理-機構(gòu)反轉(zhuǎn)法機構(gòu)反轉(zhuǎn)法：給整個機構(gòu)加上繞凸輪軸心且與凸輪轉(zhuǎn)動方向 反向的公共角速度(-) ， 機構(gòu)各構(gòu)件間的相 對運動不變。凸 輪相對固定不動機 架相對凸輪軸心以“-”轉(zhuǎn)動從動件作復(fù)合運動 （1）隨同機架以“- ”轉(zhuǎn)動 （2）相對于機架按其預(yù)定的規(guī) 律運動（移動、擺動）從動件在這種復(fù)合運動中，其尖頂相對于凸輪的運動軌跡即為凸輪的輪廓曲線。 已知從動件的運動規(guī)律及凸輪機構(gòu)的基本尺寸（如r0、e）及轉(zhuǎn)向，作出凸輪的輪廓曲線。c0r0-c1A1A2c2c3A3c4c6c5 從動件尖頂?shù)能壽E 即為凸輪輪廓曲線。123O 二、設(shè)計實例1.對心移動尖頂從動件盤形凸輪輪 廓曲線設(shè)計 已

6、知：基圓半徑 r0 =30mm， 凸輪以等角速度逆時針轉(zhuǎn)動， 從動件在推程中按等速運動規(guī)律上升， 行程 h=40mm，從動件在回程中以等 加速等減速運動規(guī)律下降返回原處。oS1801206012345678910hroOc0-C1C2C3C4C5C6C723145678910C8C9C1012345678910對心移動尖頂從動件盤形凸輪輪廓線設(shè)計（1）選比例尺 作從動件位移線圖，在軸上將3600分成若干等份（推程、回程等份數(shù)可不同）得到11,、22,，。（2）用與位移曲線相同的長度比例尺，以o為圓心、以 r0為半徑作基圓，此基圓與導(dǎo)路的交點Co，便是從動件尖頂?shù)钠鹗嘉恢谩＃?）自O(shè)C0沿的相反

7、方向取角度 并將它們各分成與位移線圖對應(yīng)的若干等分，得 O1、O2、O3 等，它們便是反轉(zhuǎn)后從動件導(dǎo)路的各個位置。（4）延長各向徑O1、O2、O3 ，使 1C 1=11, ,2C 2=22, , 得 C1 、C2 等各點，這些點即為反轉(zhuǎn)后尖底的一系列位置。（5）將 C1 、C2 等各點連成光滑曲線即得到凸輪輪廓曲線。作圖步驟：oS1801206012345678910h12345678910已知：基圓半徑 r0 =30mm，偏距e=22mm, 凸輪以等角速度逆時針轉(zhuǎn)動，從動件在推程中按等速運動規(guī)律上升，升程 h=40mm，從動件在回程中以等 加速等減速運動規(guī)律下降返回原處。2.偏置移動尖頂從動

8、件盤形凸輪輪廓線設(shè)計（1）按給定的運動規(guī)律作出 位移線圖；-（2）作出凸輪機構(gòu)的初始位置和偏距圓；（3）按- 方向劃分偏距圓得 c0、 c1、c2等點；并過這 些點作 偏距圓的切線，即為反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線；c1c2c3c4c5c6c7c0er0O180B1B3B4B2B5B8（4）在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移 圖相應(yīng)的位移，得B1、B2、 等點，將 B1 、B2 等各點連成光滑曲線即得到凸輪輪廓曲線。oS1801206012345678910hB6c10c8c9B7120B9B1060B02.偏置移動尖頂從動件盤形凸輪輪廓線設(shè)計r0B0理論輪廓曲線實際輪廓曲線rT注意：理論輪廓與實際輪廓互為等距曲線；凸

9、輪的基圓半徑是指理論輪廓曲線的最小向徑。已知：從動件運動規(guī)律，凸輪基圓半徑 r0 ，凸輪以等角速度逆時針轉(zhuǎn)動，滾子半徑 rT。作圖步驟：（1）將滾子中心看作是尖頂從動件的尖頂，按照前述方法畫出尖頂從動件的凸輪輪廓曲線，該曲線稱為凸輪的理論輪廓曲線。（2）以理論輪廓曲線上各點為圓心，以滾子半徑 rT為半徑畫一系列圓，作這些圓的包絡(luò)線（與每個小圓相切，每個圓只切一次-圓的公切線），此包絡(luò)線即為所求的凸輪的實際輪廓線。3.偏置移動滾子從動件盤形凸輪輪廓線設(shè)計4.移動平底從動件盤形凸輪輪廓線設(shè)計-sO180120601234567891021180120平底凸輪機構(gòu)18012060o123456789

10、105.擺動尖頂從動件盤形凸輪輪廓線設(shè)計B1LB0OA0ar00已知：凸輪逆時針轉(zhuǎn)動，r0=40mm, 從動件的運動規(guī)律，max=36。，從動件順時針擺動，凸輪軸心與從動件轉(zhuǎn)軸之間的中心距 OA 0=a=80mm，AOBO=L=60mm。ABmax5.擺動尖頂從動件盤形凸輪輪廓線設(shè)計18012060o12345678910（1）按給定的運動規(guī)律作出 角位移線圖；（2）作出凸輪機構(gòu)的初始位置，作圓R ；A1A2A3A6A7A8A9A10A400000000000r0B0L18060120B1B2B3B4B5B6B7B8B9B101C12C23C3C4C5C6C7C8C9C10ROA0a-（3）按

11、- 方向劃分圓R得A0、 A1、A2等點；即得機架 反轉(zhuǎn)的一系列位置；（4）從從動件各反轉(zhuǎn)位置線上量取與角位移 圖相應(yīng)的角位移，得 C1、C2、 等點，將 C1 、C2 等各點連成光滑曲線即得到凸輪輪廓曲線。A5 4-4凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定三、滾子半徑的確定一、凸輪機構(gòu)的壓力角及其許用值二、基圓半徑的確定一、凸輪機構(gòu)的壓力角及其許用值o1AnnQFF2F1v21. 壓力角 ： 在不計摩擦力、重力、慣性力的條件下，機構(gòu)中驅(qū)使從動件運動的力的方向線與從動件上受力點的速度方向線所夾的銳角。Q作用在從動件上的載荷F凸輪對從動件的作用力越小，受力越好。2. 壓力角與凸輪機構(gòu)受力情況的關(guān)系推動從動件運動

12、的有效分力阻礙從動件運動的有害分力推動從動件運動的有效分力阻礙從動件運動的有害分力當增大到某一數(shù)值時，有害分力F2引起的摩擦阻力大于有效分力F1，此時無論凸輪給從動件的作用力有多大，都不能推動從動件運動，這種現(xiàn)象稱為機構(gòu)的自鎖。結(jié)論：從避免機構(gòu)的自鎖，使機構(gòu)具有良好的受力狀況來看， 越小越好。3. 壓力角與基圓半徑的關(guān)系式中：在點（升程）在點（回程）式中：壓力角計算的統(tǒng)一表達式：4. 許用壓力角使機構(gòu)保持良好的工作性能所規(guī)定的壓力角的許可值。 設(shè)計凸輪機構(gòu)時務(wù)必使max許用壓力角的推薦值：推程時對于移動從動件， =3040對于擺動從動件， =4050回程時：=7080oAnnQ1Fv2Bnn2FoAv2F1nnv2nn2BFvcABC12F二、基圓半徑的確定1根據(jù)最大壓力角確定基圓半徑受力不大，而要求結(jié)構(gòu)緊湊時，根據(jù)解得根據(jù)凸輪結(jié)構(gòu)確定基圓半徑凸輪與軸做成一體時略大于軸的半徑。凸輪與軸分開加工時，ro(0.81)dsds為凸輪軸直徑rods三、滾子半徑的確定1. 凸輪理論輪廓的內(nèi)凹部分實際輪廓曲率半徑 、理論輪廓曲率半徑 與滾子半徑 三者之間的關(guān)系