《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程凸輪機構(gòu)輪廓曲線設(shè)計主講人：陳恒超濟南職業(yè)學(xué)院目

錄content01凸輪廓線設(shè)計的基本原理02用作圖法設(shè)計凸輪輪廓曲線濟南職業(yè)學(xué)院如果已經(jīng)根據(jù)使用要求和結(jié)構(gòu)條件確定了凸輪機構(gòu)的型式、基圓半徑等基本尺寸，那么，在選定了從動件運動規(guī)律和凸輪的轉(zhuǎn)向之后，即可進行凸輪輪廓曲線的設(shè)計了。凸輪輪廓曲線的設(shè)計方法有圖解法和解析法兩種。無論是采用圖解法還是解析法設(shè)計凸輪輪廓曲線，其所依據(jù)的基本原理都是相同的。圖解法簡單易行、直觀，可以直觀地反映設(shè)計思想、原理，但作圖誤差較大，對精度要求較高的凸輪，如高速凸輪、靠模凸輪等，難以獲得凸輪輪廓曲線上各點的精確坐標(biāo)，所以按圖解法所得輪廓數(shù)據(jù)加工出來的凸輪只能應(yīng)用于低速或不重要的場合。對于高速凸輪或精確度要求較高的凸輪，必須采用解析法，列出凸輪輪廓曲線的方程式，借助于計算機輔助設(shè)計精確地設(shè)計凸輪輪廓曲線，獲得刀具運動軌跡上各點的坐標(biāo)值。其加工也容易采用先進的加工方法，如線切割機、數(shù)控銑床或數(shù)控磨床來加工。設(shè)計凸輪廓線的基本原理是"反轉(zhuǎn)法"。如圖3.12所示的對心式尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)中，當(dāng)凸輪以等角速度ω繞軸О轉(zhuǎn)動時，從動件在凸輪廓線的推動下上下移動?，F(xiàn)設(shè)想給整個凸輪機構(gòu)加上一個公共角速度-ω，使其繞軸心О轉(zhuǎn)動。顯然，這樣并不會改變凸輪與從動件之間的相對運動，但此時凸輪靜止不動，從動件一方面隨導(dǎo)路以角速度–ω繞軸心О轉(zhuǎn)動，一方面又在導(dǎo)軌內(nèi)作預(yù)期的往復(fù)移動。由于從動件的尖頂始終與凸輪廓線接觸，所以從動件在這種復(fù)合運動中，其尖頂?shù)倪\動軌跡就是凸輪廓線，這一原理稱為反轉(zhuǎn)原理。一、凸輪廓線設(shè)計的基本原理圖3.12反轉(zhuǎn)法原理在設(shè)計凸輪廓線時，可假設(shè)凸輪靜止不動，而使從動件相對于凸輪作反轉(zhuǎn)運動；同時又在其導(dǎo)路內(nèi)作預(yù)期運動，作出從動件在這種復(fù)合運動中的一系列位置，其尖頂?shù)能壽E就是要求的凸輪廓線。這就是凸輪廓線設(shè)計的基本原理，稱之為反轉(zhuǎn)法。一、凸輪廓線設(shè)計的基本原理圖3.12反轉(zhuǎn)法原理設(shè)計凸輪廓線的基本原理是"反轉(zhuǎn)法"。若已知凸輪的基圓半徑rb=25mm，凸輪以等角速度ω逆時針方向回轉(zhuǎn)。從動件的運動規(guī)律如表3.2所示。表3.2

從動件的運動規(guī)律二、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓曲線

1.對心式尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)(1)選取適當(dāng)?shù)谋壤擀蘬，根據(jù)已知的基圓半徑rb作出凸輪的基圓;(2）運用反轉(zhuǎn)法，按順時針方向量出推程角120°，遠停程角30°，回程角90°和近停程角120°。(3）按一定的分度值（凸輪精度要求高時，分度值取小些，反之可以取大些，本題中取分度值為15°)將推程角若干等分，得到基圓上的各分點1，2，3，…。連接01，02，03，…，得到數(shù)條徑向線;(4）依據(jù)從動件的運動規(guī)律作出從動件的s-Φ曲線，如圖3.13所示。將位移曲線的推程的橫坐標(biāo)也分成和第（2)步相同的份數(shù)，得到橫坐標(biāo)上的各分點1，2，3，…，過各分點作橫坐標(biāo)的垂線，與位移曲線交于1'，2'，3'，…;二、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓曲線

1.對心式尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)(5）確定出從動件在復(fù)合運動中其尖頂所占據(jù)的一系列位置。根據(jù)s-Φ曲線，由基圓上的各分點1，2，3，…沿各徑向線向外量取從動件在位移線圖中各相應(yīng)位置的位移量11'，22'，33'，得到凸輪上的1'，2'，3'，…各點，這些點就是從動件在復(fù)合運動中尖頂所占據(jù)的一系列位置。(6)用光滑曲線連接A→8'，即得從動件推程時凸輪的一段廓線。(7）凸輪再轉(zhuǎn)過30°時，為遠停程，所以此段廓線為圓弧。以О為圓心，以08'為半徑畫一段圓弧8'、9'，即為遠停程時的凸輪廓線。(8)當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過90°時，為回程，廓線可仿照（1)→(6)的步驟進行。(9）凸輪轉(zhuǎn)過其余的120°時，為近停程，該段又是一段圓弧。二、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓曲線

1.對心式尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)上述步驟即為對心直動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)廓線的設(shè)計方法，作出的圖形如圖3.13所示。圖3.13對心直動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)廓線設(shè)計二、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓曲線

1.對心式尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)(1)如圖3.14所示，將滾子中心看作尖頂推桿的尖頂，按前述方法設(shè)計出廓線β'，這一廓線稱為理論廓線。二、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓曲線

2.對心直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)圖3.14對心直動滾子從動件盤形凸輪廓線設(shè)計(2)以理論廓線上的各點為圓心、以滾子半徑rg為半徑作一系列的圓，這些圓的內(nèi)包絡(luò)線β即為所求凸輪的實際廓線。二、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓曲線

3.對心直動平底推桿盤形凸輪機構(gòu)（1）如圖3.15所示，把平底與從動件導(dǎo)路中心線的交點A看作尖頂從動件的尖頂，按照前述方法，求出尖頂?shù)囊幌盗形恢?'，2'，3'，…，將其連成曲線，即為凸輪的理論廓線β。（2）過以上各交點1'，2'，3'，…按從動件平底與導(dǎo)路中心線的夾角作一系列代表從動件平底的直線，這一系列位置的包絡(luò)線即為所求凸輪的實際廓線β'。圖3.15對心直動平底從動件凸輪設(shè)計如圖3.16所示，對于偏置直動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)，從動件的導(dǎo)路中心線不通過凸輪的回轉(zhuǎn)中心0，而是有一偏距e。這類凸輪機構(gòu)工作時，從動件導(dǎo)路中心線始終與以О為圓心，以偏距e為半徑的圓（稱為偏距圓）相切。因此，在設(shè)計此類凸輪的廓線時，應(yīng)按下列步驟進行:二、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓曲線

4.偏置直動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)圖3.16偏置直動尖頂從動件凸輪設(shè)計(1）以凸輪回轉(zhuǎn)中心О為圓心作基圓和偏距圓，然后運用反轉(zhuǎn)法在偏距圓上按–ω方向依次量出推程角、遠停程角、回程角和近停程角;(2）將各轉(zhuǎn)角若干等分，得各分點Bl，B2，B3…，過各分點作偏距圓的切線，與基圓交于點1，2，3，…;(3）從基圓開始，由各分點沿偏距圓切線方向向外量取從動件相應(yīng)的位移，這是與對心式直動從動件凸輪廓線設(shè)計不同之處