凸輪機(jī)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容：1.凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類2.從動件的運(yùn)動規(guī)律3.平面凸輪廓線設(shè)計4.平面凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定重點(diǎn)與難點(diǎn)：1.從動件常用運(yùn)動規(guī)律的特點(diǎn)及應(yīng)用場合2.用反轉(zhuǎn)法進(jìn)行凸輪廓線設(shè)計3.用解析法建立凸輪廓線方程4.壓力角、基圓半徑、從動件偏置方位間的關(guān)系凸輪氣閥內(nèi)燃機(jī)殼體第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類

一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)

內(nèi)燃機(jī)在燃燒過程中，驅(qū)動凸輪軸及其上的凸輪轉(zhuǎn)動，并通過凸輪的曲線輪廓推動氣閥2按特定的規(guī)律往復(fù)移動，從而達(dá)到控制燃燒室中進(jìn)、排氣的功能。

圓柱凸輪繞其軸線轉(zhuǎn)動時，通過其溝槽與擺桿一端的滾子接觸，并推動擺桿繞固定軸按特定的規(guī)律作往復(fù)擺動，擺桿另一端的扇形齒輪驅(qū)動刀架實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀或退刀運(yùn)動。自動機(jī)床進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪擺桿滾子凸輪：

具有特定曲線輪廓或溝槽的構(gòu)件，通常在機(jī)構(gòu)運(yùn)動中作主動件從動件：與凸輪接觸并被直接推動的構(gòu)件機(jī)架：支撐凸輪和從動件的構(gòu)件凸輪機(jī)構(gòu)：是由凸輪、從動件、機(jī)架組成的一種高副機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于印刷、包裝、儀器儀表等各種機(jī)械中二、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

1、實(shí)現(xiàn)預(yù)期的位置要求

這種凸輪機(jī)構(gòu)能完成輸送毛坯到達(dá)預(yù)期位置的功能。但對毛坯在移動過程中的運(yùn)動沒有特殊要求。

自動送料凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪直動從動件毛坯

2、實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律要求

這種凸輪機(jī)構(gòu)通過凸輪推動擺動從動件能實(shí)現(xiàn)均勻纏繞線繩的運(yùn)動學(xué)要求。

繞線機(jī)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪擺動從動件線軸

3、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和動力特性要求

這種凸輪機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)氣閥的運(yùn)動學(xué)要求，并且具有良好的動力學(xué)特性。

凸輪氣閥內(nèi)燃機(jī)殼體內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)

這種凸輪機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)推動刀架相對被加工零件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的等速運(yùn)動規(guī)律要求。自動機(jī)床進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)

刀架在等速進(jìn)給狀態(tài)下，機(jī)床承受的載荷波動最小，加工零件能獲得較高的表面質(zhì)量。三、凸輪機(jī)構(gòu)的分類1、按凸輪的形狀分類盤形凸輪：結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，應(yīng)用最為廣泛移動凸輪：可視為盤形凸輪回轉(zhuǎn)軸心處于無窮遠(yuǎn)處時演化而成圓柱凸輪：空間凸輪機(jī)構(gòu)13245放音鍵卷帶輪皮帶輪摩擦輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)凸輪氣閥殼體(機(jī)架)圓柱凸輪直動從動件毛坯盤形凸輪移動凸輪圓柱凸輪2、按從動件的形狀分類

能夠與任意復(fù)雜的輪廓曲線接觸，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律。但尖底易磨損，適用于低速場合。尖底從動件滾子從動件平底從動件

摩擦磨損較小，可用于傳遞較大的動力。

易形成油膜，潤滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳動效率高，常用于高速場合。凸輪輪廓須全部外凸

局部自由度偏置直動從動件從動件作往復(fù)移動，其運(yùn)動軌跡為一段直線。3、按從動件的運(yùn)動形式分類凸輪氣閥殼體對心直動從動件擺動從動件

從動件作往復(fù)擺動，其運(yùn)動軌跡為一段圓弧。直動從動件4、按凸輪與從動件維持接觸的方式分類

力鎖合：

利用從動件自身重力、恢復(fù)彈簧力或其它外力，使從動件與凸輪廓線始終保持接觸。型鎖合：

利用構(gòu)成高副元素本身的幾何形狀，使從動件與凸輪始終接觸。通過其溝槽兩側(cè)的廓線始終保持與從動件接觸盤形槽凸輪機(jī)構(gòu)

主凸輪推動從動件沿逆時針方向作正行程的擺動，回凸輪推動從動件作反行程方向的擺動。又稱為主回凸輪機(jī)構(gòu)。共軛凸輪機(jī)構(gòu)主凸輪回凸輪(a)弧面分度凸輪(b)圓柱分度凸輪(c)平行分度凸輪

偏心輪式分度機(jī)構(gòu)齒輪齒條分度機(jī)構(gòu)共軛凸輪機(jī)構(gòu)

凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都相等，且等于矩形框架2內(nèi)側(cè)兩個平底之間的距離。等寬凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu)

過凸輪軸心O所作任一徑向線上與凸輪相接觸的兩滾子中心間的距離處處相等。5、反凸輪機(jī)構(gòu)

以上介紹的凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動中，凸輪均作主動件。工程中還有另外一種形式的凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示，稱為反凸輪機(jī)構(gòu)

擺桿1為主動件，凸輪2為從動件，當(dāng)擺桿1往復(fù)擺動時，推動從動件凸輪2往復(fù)移動。

反凸輪機(jī)構(gòu)基本概念從動件的常用運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動規(guī)律特性分析選擇或設(shè)計運(yùn)動規(guī)律時需注意的問題組合型運(yùn)動規(guī)律簡介第二節(jié)從動件的運(yùn)動規(guī)律

一、基本概念躍度（加速度對時間的導(dǎo)數(shù)）1、從動件的運(yùn)動規(guī)律s=s(t)=s(δ)v=v(t)=v(δ)a=a(t)=a(δ)

在凸輪廓線的推動下，從動件的位移、速度、加速度隨時間變化的規(guī)律。常以圖線表示，稱為從動件運(yùn)動曲線。從動件位移曲線

一般假定凸輪軸作等速運(yùn)轉(zhuǎn)，故凸輪轉(zhuǎn)角與時間成正比。從動件的運(yùn)動規(guī)律通常表示為凸輪轉(zhuǎn)角的函數(shù)。注意：運(yùn)動規(guī)律是指從動件隨時間的變化規(guī)律而不是指凸輪廓線Φ’Φ’otδs基圓、推程運(yùn)動角基圓半徑推程、遠(yuǎn)休止、遠(yuǎn)休止角回程運(yùn)動角回程、近休止、近休止角升距一個循環(huán)r0h

ωAΦsΦsΦ’sΦs’

DBCB’ΦΦ

在工程實(shí)際應(yīng)用中，從動件的運(yùn)動必須具有推程與回程，但不一定具有近休止或遠(yuǎn)休止過程。提問為什么？2、凸輪的基圓以凸輪輪廓的最小向徑ro所作的圓。3、推程與推程角推程：當(dāng)凸輪的曲線段輪廓與從動件接觸時，推動從動件沿導(dǎo)路由起始位置運(yùn)動到離凸輪軸心最遠(yuǎn)的位置。對應(yīng)推程凸輪轉(zhuǎn)過的角度稱為推程角Φ。從動件沿導(dǎo)路移動的最大位移稱為升距h。4、遠(yuǎn)休止與遠(yuǎn)休止角：遠(yuǎn)休止：當(dāng)凸輪廓線上對應(yīng)的圓弧段與從動件接觸時，從動件在距凸輪軸心的最遠(yuǎn)處靜止不動對應(yīng)遠(yuǎn)休止過程凸輪所轉(zhuǎn)過的角度稱為遠(yuǎn)休止角Φs。分析過程小結(jié)5、回程與回程角回程：當(dāng)凸輪廓線上的曲線段與從動件接觸時，引導(dǎo)從動件由最遠(yuǎn)位置返回到位移的起始位置。對應(yīng)回程凸輪所轉(zhuǎn)過的角度稱為回程角Φ’。6、近休止與近休止角近休止：當(dāng)凸輪廓線上的圓弧段與從動件接觸時，從動件處于位移的起始位置靜止不動。對應(yīng)近休止過程凸輪所轉(zhuǎn)過的角度稱為近休止角Φs’。

二、從動件的常用運(yùn)動規(guī)律1、多項式運(yùn)動規(guī)律

設(shè)從動件的位移為s，凸輪轉(zhuǎn)角為，則多項式運(yùn)動規(guī)律的一般表達(dá)式為

根據(jù)對從動件運(yùn)動規(guī)律的具體要求，確定邊界條件，求解待定系數(shù)，可建立多種多項式運(yùn)動規(guī)律。下面介紹工程中幾種常用的多項式運(yùn)動規(guī)律

1）一次多項式運(yùn)動規(guī)律一般表達(dá)式為

由于一次多項式的一階導(dǎo)數(shù)為常數(shù)，通常又稱為等速運(yùn)動規(guī)律邊界條件：待定系數(shù)：

在推程中等速運(yùn)動規(guī)律方程建立方程：等速運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動線圖sδΦ

vδaδh+∞－∞

這種由于加速度無窮大而產(chǎn)生的沖擊稱為剛性沖擊。

凸輪機(jī)構(gòu)在工程應(yīng)用中由于構(gòu)件的彈性、阻尼等多種因素，不可能產(chǎn)生無窮大的慣性力。

該種運(yùn)動規(guī)律通常只適用于低速輕載的工況，或是對從動件有實(shí)現(xiàn)等速運(yùn)動要求的場合起始點(diǎn)終點(diǎn)處作者：潘存云教授sδΦ

vδaδh+∞－∞加速度無窮大舉例：自動機(jī)床進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)邊界條件：

同理，可推導(dǎo)回程中等速運(yùn)動規(guī)律方程建立方程：

常用的二次多項式運(yùn)動規(guī)律，是指在從動件的一個運(yùn)動行程中，前半段采用等加速，后半段采用等減速，又稱等加速等減速運(yùn)動規(guī)律。一般表達(dá)式

2）二次多項式運(yùn)動規(guī)律等加速段邊界條件等減速段邊界條件加速段方程減速段方程

這種運(yùn)動規(guī)律速度曲線連續(xù)，加速度曲線在運(yùn)動的起始、中間點(diǎn)和終點(diǎn)處不連續(xù)。這種由于有限值的加速度突變而產(chǎn)生的沖擊稱為柔性沖擊。適用于中、低速輕載的場合。等加速等減速運(yùn)動規(guī)律δah/2Φh/21δs235462hω/δ04hω2/δ203δv

該種運(yùn)動規(guī)律的位移曲線為兩段光滑相連的反向拋物線，有時又稱為拋物線運(yùn)動規(guī)律。3）五次多項式運(yùn)動規(guī)律

一般表達(dá)式為邊界條件：將邊界條件分別代入，可解得6個待定系數(shù)推程五次多項式運(yùn)動規(guī)律的方程

位移方程中僅含有3、4、5次冪，故又稱為3-4-5次多項式

該種運(yùn)動規(guī)律速度與加速度曲線均連續(xù)，因而不產(chǎn)生剛性與柔性沖擊。適用于高速中載工況五次多項式運(yùn)動規(guī)律

2、三角函數(shù)運(yùn)動規(guī)律1）簡諧運(yùn)動規(guī)律

橫坐標(biāo)為凸輪轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)為從動件位移s。設(shè)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)沿圓周轉(zhuǎn)過任一角度時，對應(yīng)凸輪的轉(zhuǎn)角為可建立推程簡諧運(yùn)動規(guī)律方程

質(zhì)點(diǎn)沿圓周等速運(yùn)動時向縱坐標(biāo)方向的投影，即為簡諧運(yùn)動規(guī)律的位移曲線

該種運(yùn)動規(guī)律加速度曲線按余弦規(guī)律變化，故又稱為余弦加速度運(yùn)動規(guī)律。

該運(yùn)動規(guī)律的起始與終點(diǎn)處加速度突變?yōu)橛邢拗?，因而會產(chǎn)生柔性沖擊。如果從動件運(yùn)動僅具有推程和回程階段，則其加速度曲線也連續(xù)，不產(chǎn)生柔性沖擊，因而可應(yīng)用于高速工況場合。

簡諧運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動線圖hΦδsδa123456δvVmax=1.57hω/2δ01234562）擺線運(yùn)動規(guī)律

推程運(yùn)動方程

解析幾何:當(dāng)一個半徑為R的滾圓，沿縱坐標(biāo)從起始點(diǎn)A0勻速純滾動時，圓周上點(diǎn)A的運(yùn)動軌跡即為擺線，而點(diǎn)A的運(yùn)動軌跡向縱坐標(biāo)方向的投影即構(gòu)成擺線運(yùn)動規(guī)律。

該種運(yùn)動規(guī)律的速度與加速度曲線均連續(xù)，不產(chǎn)生剛性與柔性沖擊。適用于高速場合擺線運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動線圖

由于加速度曲線按正弦規(guī)律變化，故又稱為正弦加速度運(yùn)動規(guī)律。

推程運(yùn)動方程三、運(yùn)動規(guī)律特性分析1、衡量運(yùn)動特性的主要指標(biāo)1）最大速度最大速度值越大，則從動件系統(tǒng)的動量也大。若機(jī)構(gòu)在工作中遇到需要緊急停車的情況，由于從動件系統(tǒng)動量過大，會出現(xiàn)操控失靈，造成機(jī)構(gòu)損壞等安全事故。因此希望從動件運(yùn)動速度的最大值越小越好。2）最大加速度最大加速度值的大小，會直接影響從動件系統(tǒng)的慣性力，從動件與凸輪廓線的接觸應(yīng)力，從動件的強(qiáng)度等。因此希望從動件在運(yùn)動過程中的加速度最大值越小越好。在凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計中如何選擇從動件運(yùn)動規(guī)律？根據(jù)什么樣的指標(biāo)選擇？在相同的運(yùn)動工況下3）運(yùn)動規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)運(yùn)動規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)是否連續(xù)也是衡量運(yùn)動規(guī)律特性的主要指標(biāo)。研究表明：為有效改善凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)特性，減小系統(tǒng)的殘余振動，應(yīng)選取高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行凸輪廓線設(shè)計。2、特性指標(biāo)的無量綱化

為在相同的條件下，對各種運(yùn)動規(guī)律的特性參數(shù)進(jìn)行分析比較，通常需對運(yùn)動規(guī)律的特性指標(biāo)進(jìn)行無量綱化。各種凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用不同的工況場合，速度不同，升距不同，推程角也不同，因此，對不同運(yùn)動規(guī)律。如何比較？將影響比較的因素去除掉這樣，對各種不同的運(yùn)動規(guī)律，就可以在相同的條件下比較從動件常用運(yùn)動規(guī)律無因次特性比較及適用場合

等加等減速2.04.0柔性中速輕載五次多項式1.885.77無高速中載簡諧1.574.93柔性中速中載擺線2.06.28無高速輕載修正正弦1.765.53無高速重載

從動件常用運(yùn)動規(guī)律特性比較運(yùn)動規(guī)律

VmaxAmax

沖擊推薦應(yīng)用范圍

(hω/δ0)×

(hω/δ20)×等速1.0∞剛性低速輕載3、特性指標(biāo)的分析與比較

高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)性較好的運(yùn)動規(guī)律，如擺線、五次多項式等，其最大速度和最大加速度值一般也較大。具有較小的最大速度和最大加速度值的運(yùn)動規(guī)律，其高階導(dǎo)數(shù)往往是不連續(xù)的。分析運(yùn)動規(guī)律無因次特性值比較表可見也就是說，凸輪機(jī)構(gòu)對從動件運(yùn)動規(guī)律的設(shè)計要求，是相互制約的

在選擇或設(shè)計從動件運(yùn)動規(guī)律時，應(yīng)根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用場合，在綜合權(quán)衡無因次最大速度、最大加速度、以及躍度等各項特性指標(biāo)的基礎(chǔ)上作具體的分析。在選擇與設(shè)計從動件運(yùn)動規(guī)律時，正是這種相互矛盾、相互制約因素，促使相關(guān)學(xué)者，在不斷研究新型的運(yùn)動規(guī)律四、選擇和設(shè)計運(yùn)動規(guī)律時需注意的問題1.根據(jù)工作要求選擇運(yùn)動規(guī)律工作場合對從動件運(yùn)動規(guī)律有特殊要求，且凸輪轉(zhuǎn)速不太高時，從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇或設(shè)計，應(yīng)在滿足工作要求的基礎(chǔ)上，考慮動力特性等其他因素。2.兼顧運(yùn)動學(xué)和動力特性兩方面要求工作場合對從動件的運(yùn)動規(guī)律有特殊要求，且凸輪轉(zhuǎn)速又較高時，應(yīng)兼顧運(yùn)動學(xué)和動力特性兩方面要求。如內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)3.綜合考慮運(yùn)動規(guī)律的各項特性指標(biāo)在滿足從動件工作要求的前提下，還應(yīng)在仔細(xì)權(quán)衡運(yùn)動規(guī)律各項特性指標(biāo)優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，選擇或設(shè)計從動件運(yùn)動規(guī)律。總之：針對具體的設(shè)計問題，綜合考慮運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)等多方面因素的基礎(chǔ)上來選擇或設(shè)計從動件的運(yùn)動規(guī)律。如自動機(jī)床進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)組合型運(yùn)動規(guī)律簡介

為滿足工程實(shí)際的需要，綜合幾種不同運(yùn)動規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計出一種具有良好綜合特性的運(yùn)動規(guī)律。這種通過幾種不同函數(shù)組合在一起而設(shè)計出的從動件運(yùn)動規(guī)律，稱為組合型運(yùn)動規(guī)律。

修正正弦運(yùn)動規(guī)律修正梯形運(yùn)動規(guī)律在運(yùn)動起始的段和終止段，采用周期相同的正弦函數(shù)；在兩段中間采用一段周期較長的簡諧函數(shù)在運(yùn)動起始的段和終止段，用幾段簡諧函數(shù)，中間用等加速度函數(shù)連接，使該種運(yùn)動規(guī)律成為連續(xù)曲線。加速段和減速段的加曲線是對稱的上次課內(nèi)容復(fù)習(xí)

凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類

從動件的常用運(yùn)動規(guī)律

凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中的基本概念

凸輪機(jī)構(gòu)的組成分類、應(yīng)用多項式運(yùn)動規(guī)律三角函數(shù)運(yùn)動規(guī)律剛性沖擊柔性沖擊基圓、基圓半徑、推程與推程角、回程與回程角等作者：潘存云教授Φ’Φ’otδs基圓、推程運(yùn)動角基圓半徑推程、遠(yuǎn)休止、遠(yuǎn)休止角回程運(yùn)動角回程、近休止、近休止角升距一個循環(huán)r0h

ωAΦsΦsΦ’sΦs’

DBCB’ΦΦ

在工程實(shí)際應(yīng)用中，從動件的運(yùn)動必須具有推程與回程，但不一定具有近休止或遠(yuǎn)休止過程。提問為什么？凸輪廓線設(shè)計的基本原理——反轉(zhuǎn)法用作圖法設(shè)計凸輪廓線用解析法設(shè)計凸輪廓線第三節(jié)平面凸輪廓線設(shè)計O設(shè)計：潘存云一、凸輪廓線設(shè)計的基本原理——反轉(zhuǎn)法

依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法設(shè)計凸輪的輪廓曲線

如果給整個凸輪機(jī)構(gòu)加上一個與凸輪轉(zhuǎn)動大小相等方向相反的“-ω”角速度,不影響各構(gòu)件之間的相對運(yùn)動；此時凸輪處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，而從動件與導(dǎo)路一起作反轉(zhuǎn)與移動兩種運(yùn)動的復(fù)合運(yùn)動，從動件尖底在反轉(zhuǎn)運(yùn)動中的軌跡，即為凸輪的輪廓曲線。33-ω11122ω1作圖設(shè)計過程分三步：從動件反轉(zhuǎn)、確定尖頂?shù)奈恢?、用光滑曲線連接各點(diǎn)凸輪轉(zhuǎn)動一個角度，從動件會上升一段距離，若觀察者站在凸輪上，會看到從動件反向轉(zhuǎn)動相同的角度1’2’3’若凸輪轉(zhuǎn)過90度，從動件會到達(dá)3O

-ω1ω1二、用作圖法設(shè)計凸輪廓線（一）直動從動件盤形凸輪廓線設(shè)計作者：潘存云教授設(shè)計：潘存云60°r0120°-ω

ω1’1’3’5’7’8’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’90°90°A1876543214131211109

60°120°90°90°135789111315sδ9’11’13’12’14’10’已知：凸輪基圓半徑r0，角速度ω及從動件運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計凸輪廓線1、對心尖底直動從動件盤形凸輪設(shè)計步驟1）選比例尺μl作從動件位移線圖3）沿基圓反向等分各運(yùn)動角(推程角、回程角等）5）將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線2）作基圓，確定從動件尖底初始位置原則是：陡密緩疏注意：必須標(biāo)明凸輪轉(zhuǎn)向提問為什么？4）確定反轉(zhuǎn)后從動件導(dǎo)路和尖底在各等份點(diǎn)的位置作者：潘存云教授2、對心滾子直動從動件盤形凸輪設(shè)計：潘存云sδ911131513578r0A120°-ω1’設(shè)計步驟：①選比例尺μl作基圓r0②反向等分各運(yùn)動角③確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂?shù)奈恢芒軐⒏骷忭旤c(diǎn)連接成一條光滑曲線1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’60°90°90°1876543214131211109理論廓線實(shí)際廓線⑤作各位置滾子圓的內(nèi)(外)包絡(luò)線已知:凸輪基圓半徑r0，角速度ω及從動件運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計凸輪廓線60°120°90°90°ω注意：基圓是指凸輪理論廓線上由最小半徑所作的圓從動件端部的滾子與凸輪廓線的接觸點(diǎn)會隨凸輪的轉(zhuǎn)動而不斷變化核心問題：將滾子中心點(diǎn)視為尖底從動件的尖點(diǎn)作者：潘存云教授3、對心平底直動從動件盤形凸輪設(shè)計：潘存云sδ911131513578r0已知：凸輪基圓半徑r0，角速度ω從動件運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計凸輪輪廓線設(shè)計步驟：①選比例尺μl作基圓r0。②反向等分各運(yùn)動角③確定反轉(zhuǎn)后從動件平底直線的位置④作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線8’7’6’5’4’3’2’1’9’10’11’12’13’14’-ωωA1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’12345678151413121110960°120°90°90°與滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計方法相類似核心問題：

將平底與導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)作為假想的尖底提問：若平底與導(dǎo)路不垂直，傾斜一定角度，如何設(shè)計凸輪廓線作者：潘存云教授911131513578OeA已知:凸輪基圓半徑r0，角速度ω，偏距e，

從動件運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計凸輪廓線4、偏置尖底直動從動件盤形凸輪1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’-ωω6’1’2’3’4’5’7’8’15’14’13’12’11’10’9’設(shè)計步驟：1）選比例尺作基圓r0確定導(dǎo)路初始位置2）沿偏距圓反向等分各運(yùn)動角4）確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂?shù)奈恢?/p>

5）將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線15141312111091234567860°120°90°90°s2δ3）確定反轉(zhuǎn)后從動件導(dǎo)路的位置分析對心與偏置的區(qū)別核心問題：作偏距圓，沿偏距圓等分各運(yùn)動角，作其切線確定偏置從動件導(dǎo)路的位置120609090作者：潘存云教授（二）擺動從動件盤形凸輪廓線設(shè)計設(shè)計：潘存云120°B’1φ1r060°120°90°90°δ已知:凸輪基圓半徑r0，角速度ω，擺桿長度l，擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離d，擺桿角位移方程，設(shè)計凸輪廓線1’2’3’4’56785’6’7’8’B1B2B3B4B5B6B7B860°90°ω-ωdABl1234B’2φ2B’3φ3B’4φ4B’5φ5B’6φ6B’7φ7A1A2A3A4A5A6A7A8１)作從動件的角位移線圖２)確定擺桿的初始位置３)確定擺桿軸心反轉(zhuǎn)中的一系列位置４)確定擺桿尖底的一系列位置５)繪制凸輪廓線三、解析法設(shè)計凸輪廓線作圖法的特點(diǎn)

概念清晰，簡便易行；誤差大、效率低

解析法的特點(diǎn)

計算精度高、速度快，適合凸輪在數(shù)控機(jī)床上加工解析法設(shè)計的關(guān)鍵問題

基于反轉(zhuǎn)法的基本原理，通過建立坐標(biāo)系，將凸輪廓線表示為數(shù)學(xué)方程的形式，這一過程稱為建立數(shù)學(xué)模型。

1、直動滾子從動件盤形凸輪已知：凸輪角速度，基園半徑ro、滾子半徑r，偏距e，從動件運(yùn)動規(guī)律建立凸輪廓線方程

設(shè)凸輪轉(zhuǎn)動任意角度時，應(yīng)用反轉(zhuǎn)法畫出從動件導(dǎo)路及滾子相應(yīng)的位置，建立圖示坐標(biāo)系yxB0θeer0-ω

ω

rr0s0ss0δnnB1.理論廓線方程=以滾子中心點(diǎn)為假想的尖底，建立從動件滾子中心點(diǎn)的坐標(biāo)方程，即滾子從動件的理論廓線方程2.實(shí)際廓線方程與滾子內(nèi)外法向等距且與滾子相切點(diǎn)的坐標(biāo)方程，即為實(shí)際廓線方程設(shè)法線為n-n

應(yīng)用數(shù)控銑床或凸輪磨床可加工凸輪的實(shí)際廓線。在加工凸輪前需計算刀具的中心軌跡方程。3.刀具的中心軌跡方程

2、平底直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

建立直角坐標(biāo)系，使y軸與從動件導(dǎo)路重合。設(shè)推程開始時平底與凸輪基圓在B0點(diǎn)相切。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)至任意角度時，應(yīng)用反轉(zhuǎn)法，從動件平底與凸輪在B點(diǎn)相切。由速度瞬心法可知，圖中P點(diǎn)為凸輪與平底從動件的相對速度瞬心(即同速點(diǎn)）。

3、擺動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)建立坐標(biāo)系，使擺桿回轉(zhuǎn)軸心A0與凸輪回轉(zhuǎn)軸心O的連線與y軸重合已知：凸輪角速度，推程時擺桿順時針方向轉(zhuǎn)動，凸輪回轉(zhuǎn)中心O與擺桿回轉(zhuǎn)軸心A0的距離為擺桿長度l，滾子半徑r，擺桿的運(yùn)動規(guī)律理論廓線B點(diǎn)的坐標(biāo)

建立凸輪廓線方程第四節(jié)平面凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪基園半徑的確定滾子半徑的選擇平底直動從動件平底尺寸的確定作者：潘存云教授911131513578OeA已知t條件:

凸輪基圓半徑r0，凸輪轉(zhuǎn)向ω，偏距e，

從動件運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計凸輪廓線1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’-ωω6’1’2’3’4’5’7’8’15’14’13’12’11’10’9’設(shè)計步驟：1）選比例尺作基圓r0確定導(dǎo)路初始位置2）沿偏距圓反向等分各運(yùn)動角4）確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂?shù)奈恢?/p>

5）將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線15141312111091234567860°120°90°90°s2δ3）確定反轉(zhuǎn)后從動件導(dǎo)路的位置120609090

已知條件：凸輪轉(zhuǎn)向，基園半徑，滾子半徑，偏距，從動件運(yùn)動規(guī)律要求：解析法建立凸輪廓線方程yxB0θeer0-ω

ω

rr0s0ss0δnnB第四節(jié)平面凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪基園半徑的確定滾子半徑的選擇平底直動從動件平底尺寸的確定一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角1、壓力角

（不計摩擦?xí)r）從動件與凸輪在接觸點(diǎn)處的受力方向與該點(diǎn)絕對速度方向之間所夾的銳角

分析：凸輪逆時針轉(zhuǎn)動，從動件導(dǎo)路偏置凸輪軸心右側(cè)，推程取減號，說明偏置導(dǎo)路能減小推程的壓力角。滾子從動件壓力角在理論廓線上P點(diǎn)為速度瞬心提問為什么要偏置從動件導(dǎo)路？說明直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)存在一個正確偏置的問題？2、導(dǎo)路偏置方向的確定結(jié)論：為了減小凸輪機(jī)構(gòu)推程的壓力角，應(yīng)使從動件導(dǎo)路的偏置方向與推程時速度瞬心位于凸輪回轉(zhuǎn)中心的同一側(cè)。逆時針回轉(zhuǎn)，從動件右偏置；順時針回轉(zhuǎn)，從動件左偏置注意：偏置導(dǎo)路可減小推程壓力角，但同時增大了回程壓力角，故偏距e不能太大。導(dǎo)路和瞬心同側(cè)減小壓力角導(dǎo)路和瞬心不同側(cè)增大壓力角3、幾種常見的盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角平底在運(yùn)動中始終與凸輪廓線相切，這類凸輪機(jī)構(gòu)壓力角在整個運(yùn)動周期中為常值提問四種凸輪機(jī)構(gòu)的類型名稱？滾子從動件壓力角在理論廓線上lbBωd推桿的力分析∑F