關(guān)于凸輪機構(gòu)機械原理第1頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月1、凸輪機構(gòu)：凸輪是一個具有曲線輪廓的構(gòu)件。含有凸輪的機構(gòu)稱為凸輪機構(gòu)。它由凸輪、從動件和機架組成。一、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用§3-1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及分類第2頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)2、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用第3頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月多缸內(nèi)燃機-配氣機構(gòu)第4頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月進刀凸輪機構(gòu)第5頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月沖壓機第6頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月凸輪機構(gòu)的優(yōu)缺點優(yōu)點:只需確定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，即可實現(xiàn)從動件復(fù)雜的運動規(guī)律；結(jié)構(gòu)簡單，運動可靠。缺點：從動件與凸輪接觸應(yīng)力大,易磨損用途：載荷較小的運動控制第7頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月一）按凸輪的形狀分二、凸輪機構(gòu)的分類1、盤形凸輪2、移動凸輪3、圓柱凸輪4、圓錐凸輪第8頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月1、尖頂從動件2、滾子從動件3、平底從動件二）按從動件上高副元素的幾何形狀分第9頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月三）、按凸輪與從動件的鎖合方式分1、力鎖合的凸輪機構(gòu)2、形鎖合的凸輪機構(gòu)1）溝槽凸輪機構(gòu)2）等寬凸輪機構(gòu)3）等徑凸輪機構(gòu)4）主回凸輪機構(gòu)第10頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月擺動從動件凸輪機構(gòu)（對心、偏置）移動從動件凸輪機構(gòu)四）、根據(jù)從動件的運動形式分第11頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月推程運動角遠休止角近休止角回程運動角S(A)BCD(,S)S’S’hSAB’OeCDBOrbS0h三、凸輪機構(gòu)的工作原理基圓第12頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月D’ABCDO回程角Φ’回程角Φ’現(xiàn)象:只要偏心距e不為0,即使AB與CD形狀相同,回程速度比推程速度快。問1：如果從動件偏向O點左側(cè),回程速度和推程速度哪個快？問2：是否合理？第13頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月擺動從動件凸輪機構(gòu)基圓BCDO1rbamaxlAO2B10擺桿初始位置角0角位移，擺幅max，桿長l，中心距a第14頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月Sh()(max)3）凸輪機構(gòu)曲線輪廓的設(shè)計4）繪制凸輪機構(gòu)工作圖1）從動件運動規(guī)律的設(shè)計2）凸輪機構(gòu)基本尺寸的設(shè)計移動從動件：基圓半徑rb，偏心距e;擺動從動件：基圓半徑rb，凸輪轉(zhuǎn)動中心到從動件擺動中心的距離a及擺桿的長度l;滾子從動件：除上述外，還有滾子半徑rr。平底從動件：除上述外，平底長度L。O1O2alO1erbrb四、凸輪機構(gòu)的設(shè)計任務(wù)第15頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月§3-2從動件常用運動規(guī)律

一、基本運動規(guī)律二、組合運動規(guī)律簡介三、從動件運動規(guī)律設(shè)計

第16頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月升-停-回-停型(RDRD)升-回-停型(RRD)升-停-回型(RDR)升-回型(RR)S()S()S()S()運動循環(huán)的類型第17頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月從動件運動規(guī)律的數(shù)學(xué)方程式類速度類加速度類躍動度位移速度加速度躍動度第18頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月一、基本運動規(guī)律a=2(2c2+6c3

+12c42

+……+n(n-1)cnn-2)（一）多項式運動規(guī)律s=c0+c1

+c22

+c33

+……+cnnv=(c1+2c2

+3c32

+……+ncnn-1)式中，為凸輪的轉(zhuǎn)角（rad）；c0，c1，c2，…，為n+1個待定系數(shù)。j=3(6c3+24c4

+……+n(n-1)(n-2)cnn-3)第19頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月s=c0+c1v=c1a=01、n=1的運動規(guī)律等速運動規(guī)律0aa=00sh0vv剛性沖擊=0，s=0;=，s=h第20頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月0j0vvmax0shamax0a-amax等加速等減速運動規(guī)律柔性沖擊柔性沖擊增加多項式的冪次，可獲得性能良好的運動規(guī)律2、n=2的運動規(guī)律第21頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月svaj0000柔性沖擊（二）余弦加速度規(guī)律第22頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月v0aj00s0h（三）正弦加速度規(guī)律第23頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月二、組合運動規(guī)律簡介 運動規(guī)律組合應(yīng)遵循的原則： 1、對于中、低速運動的凸輪機構(gòu)，要求從動件的位移曲線在銜接處相切，以保證速度曲線的連續(xù)。 2、對于中、高速運動的凸輪機構(gòu)，則還要求從動件的速度曲線在銜接處相切，以保證加速度曲線的連續(xù)。第24頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月aOABCDEFO梯形加速度運動規(guī)律a

改進型等速運動規(guī)律00aa=0v0sh第25頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月三、從動件運動規(guī)律設(shè)計：1、從動件的最大速度vmax要盡量小；2、從動件的最大加速度amax要盡量?。?、從動件的最大躍動度jmax要盡量小。第26頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月運動規(guī)律Vmax(hw/F)amax

(hw2/F2)沖擊特性適用范圍等速1.0￥剛性低速輕載等加速等減速2.04.00柔性中速輕載余弦加速度1.574.93柔性中速中載正弦加速度2.006.28無高速輕載從動件常用基本運動規(guī)律特性第27頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月§3–3盤形凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定

一、移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的基本尺寸二、擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)的基本尺寸

第28頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月一、移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的基本尺寸的設(shè)計移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的基本尺寸ttOPnnAeSS0v2Crrb1123P13P23壓力角ttOPnAeC1n(P13)P23瞬心第29頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月1、偏距e的大小和偏置方位的選擇原則應(yīng)有利于減小從動件工作行程時的最大壓力角。為此應(yīng)使從動件在工作行程中，點C和點P位于凸輪回轉(zhuǎn)中心O的同側(cè)，此時凸輪上C點的線速度指向與從動件工作行程的線速度指向相同。偏距不宜取得太大，可近似取為：第30頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2、凸輪基圓半徑的確定加大基圓半徑，可減小壓力角，有利于傳力;不足是：同時加大了機構(gòu)尺寸。因此，原則如下：1）若機構(gòu)受力不大，要求機構(gòu)緊湊時；取較小的基圓半徑，按許用壓力角求這時，若從動件運動規(guī)律已知，即s=s(φ)已知，代入上式，可求得一系列rb,取最大者為基圓半徑第31頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)實際輪廓的最小向徑rm確定基圓半徑rb，校核壓力角根據(jù)結(jié)構(gòu)和強度確定基圓半徑rsrhrm2）若機構(gòu)受力較大，對其尺寸又沒有嚴格的限制第32頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月二、擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)的基本尺寸整理得，1

與2同向凸輪的轉(zhuǎn)向1

與從動件的轉(zhuǎn)向2相反nO1PKO2rb12Bn0+v2Lanv2O1PKO2rb21BttanL0+LO1PLO2PLO2PLO2PLO2PLLL-=2、在運動規(guī)律和基本尺寸相同的情況下，1

與2異向，會減小擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)的壓力角。1、擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)的壓力角與從動件的運動規(guī)律、擺桿長度、基圓半徑及中心距有關(guān)。第33頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月一、圖解法設(shè)計盤形凸輪機構(gòu)二、解析法設(shè)計盤形凸輪機構(gòu)§3-4根據(jù)預(yù)定運動規(guī)律設(shè)計盤形凸輪輪廓曲線第34頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月一、盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計——圖解法（1）尖頂移動從動件盤形凸輪機構(gòu)（2）滾子移動從動件盤形凸輪機構(gòu)（3）尖頂擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)第35頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2S1123s1s2hOrb-11s11'1s12s2s23hh3'2'凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本原理（反轉(zhuǎn)法）第36頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2S1123s1s2hOrb-3'3211s2s1h11’2’es1s2偏置尖頂從動件凸輪輪廓曲線設(shè)計（反轉(zhuǎn)法）第37頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2S1123s1s2h-1111's1Orbes22h3Fvs11已知：S=S（），rb，e，偏置尖頂從動件凸輪輪廓曲線設(shè)計（反轉(zhuǎn)法）第38頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2S1123s1s2h-1111's1Orbes22h3已知：S=S（），rb，e，，rr理論輪廓實際輪廓Fv偏置滾子從動件凸輪輪廓曲線設(shè)計（反轉(zhuǎn)法）第39頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月SS''911223344556677883-B2B5B4B3C0B7B6B8C1C6C4C5C2C3C8C710已知：=()，rb，L(桿長)，a(中心距)，A0B00OS''SA1A2A3A4A5A9A8A7A6B11C9B9Fv3擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)Ψ1第40頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月二、盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計——解析法（1）尖頂移動從動件盤形凸輪機構(gòu)（2）尖頂擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)（3）滾子移動從動件盤形凸輪機構(gòu)（4）平底移動從動件盤形凸輪機構(gòu)第41頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月x2SSOB1eSS0rby-BC0CB0(1)尖頂移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計第42頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月xOB1eSS0rby-BC0CB0平面旋轉(zhuǎn)矩陣尖頂移動從動件盤形凸輪機構(gòu)第43頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：1）若從動件導(dǎo)路相對于凸輪回轉(zhuǎn)中心的偏置方向與x方向同向，則e>0,反之e<0。2）若凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動，則>0，反之<0。第44頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)尖頂擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)若凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動，則>0，反之<0y0B0B1BrbAx-OaL第45頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計OnnB0Brb’’’yxrrC’C’’C’BC’’rrrrrm（a）理論輪廓曲線的設(shè)計（b）實際輪廓第46頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月(c)刀具中心軌跡方程砂輪滾子rrrcrc-rr'c鉬絲滾子rrrcrr-rc'c上式中用|rc-rr|代替rr即得刀具中心軌跡方程第47頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月(d)滾子半徑的確定

當(dāng)rr<min時，實際輪廓為一光滑曲線。

當(dāng)rr=min時，實際輪廓將出現(xiàn)尖點，極易磨損，會引起運動失真。rrbminminrr<minbmin

=

min

-rr>0rr=minminbmin

=

min

-rr=0rr第48頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)rr>min時，實際輪廓將出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，會引起運動失真。rrbminminbmin

=

min

+rr>0內(nèi)凹的輪廓曲線不存在失真。minrrrr>minbmin

=

min

-rr<0bmin

=

min

-rr

3mm，rr

min

-3mmrr0.8min

rr0.4rb

或一般第49頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月1、輪廓曲線的設(shè)計(4)平底移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計v223OPB1SS0rrb1B-yx第50頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)基本尺寸的確定L

=Lmax+

L’max+(4~10)mmLmax=(OP)max=(ds/d)maxL為平底總長，Lmax和L’max為平底與凸輪接觸點到從動件導(dǎo)路中心線的左、右兩側(cè)

的最遠距離。543211’2’3’4’5’rbrb（2）凸輪輪廓的向徑不能變化太快。OALmaxP2.平底長度的確定第51頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月凸輪機構(gòu)的計算機輔助設(shè)計使用要求選擇凸輪機構(gòu)的類型設(shè)計從動件的運動規(guī)律確定基本尺寸建立凸輪廓線方程計算機仿真評價決策第52頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月建立直角坐標系，以凸輪回轉(zhuǎn)中心為原點，y軸與從動件導(dǎo)路平行，凸輪理論廓線方程為：例：一直動偏置滾子從動件凸輪機構(gòu)，已知rb=50mm，rr=3mm，e=12mm，凸輪以等角速度逆時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過=1800，從動件以等加速等減速運動規(guī)律上升h=40mm，凸輪再轉(zhuǎn)過=1500，從動件以余弦加速度運動規(guī)律下降回原處，其余s=300，從動件靜止不動。試用解析法計算1=600，2=2400時凸輪實際廓線上點的坐標值。解：第53頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月從動件運動規(guī)律：回程升程第54頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月理論廓線上點的坐標：實際廓線上點的坐標:第55頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月§3-5空間凸輪機構(gòu)rrRmLS102345679089’8’7’6’5’4’3’2’1’2S’’S102345679082RmLB0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B0v1-v1v2v21v1第56頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)束結(jié)束第57頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月瞬心作平面相對運動的兩構(gòu)件上在任一瞬時其絕對速度相等的重合點。12P1212P12低副的瞬心，任意平面相對運動都可以分解成2類運動：轉(zhuǎn)動、移動。第58頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月三心定理三個彼此作平面運動的構(gòu)件共有三個瞬心，且必位于同一條直線上。第59頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月鉸鏈四桿機構(gòu)的瞬心瞬心的總數(shù)K:4*(4-1)/2=6用直接觀察法確定瞬心P12、P23、P34、P14;用"三心定理"確定瞬心P13:對于構(gòu)件1、2、3，P13必在P12和P23的連線上對于構(gòu)件1、4、3，P13必在P14和P34的連線上上述兩條直線的交點就是瞬心P13;同理,可得瞬心P24;1234P12P23P34P14P24P13第60頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月相對于凸輪，從動桿的運動可分解為：

繞接觸點N的轉(zhuǎn)動-(轉(zhuǎn)動副)

沿N點的切線移動v(移動副)轉(zhuǎn)動副的瞬心為點N；移動副的瞬心為與速度v垂直的直線；

綜上：凸輪副的瞬心位于過N點的凸輪法線上。同理：可以得出齒輪副的瞬心線。分析：凸輪副的瞬心