機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第三章凸輪機(jī)構(gòu)第一頁(yè)，共28頁(yè)。本章主要內(nèi)容第三節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角第四節(jié)圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓第一節(jié)

凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型第二節(jié)

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律第二頁(yè)，共28頁(yè)。本章學(xué)習(xí)要求1、了解凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用。

2、掌握從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合，能根據(jù)工作要求選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

3、熟練掌握并能應(yīng)用“反轉(zhuǎn)法”原理，能根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)繪制各種從動(dòng)件盤形凸輪的輪廓曲線。

4、了解凸輪廓線方程的建立過(guò)程，能用解析法進(jìn)行盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)計(jì)算。

5、掌握凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定原則，滾子半徑選擇的原則；壓力角的校核與自鎖關(guān)系；

6、掌握基圓半徑對(duì)壓力角的影響。第三頁(yè)，共28頁(yè)。本章重點(diǎn)難點(diǎn)本章重點(diǎn)本章難點(diǎn)1、推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)及其選擇原則

2、盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

3、凸輪機(jī)構(gòu)壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的關(guān)系1、應(yīng)用“反轉(zhuǎn)法”原理設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)

2．壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的關(guān)系第四頁(yè)，共28頁(yè)。

第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型

一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成和應(yīng)用組成：凸輪：具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件從動(dòng)件（推桿):運(yùn)動(dòng)規(guī)律由凸輪廓線決定的構(gòu)件機(jī)架優(yōu)點(diǎn)：只要恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，可使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，運(yùn)動(dòng)可靠。缺點(diǎn)：易于磨損,多用于傳力不大的場(chǎng)合。第五頁(yè)，共28頁(yè)。

第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用

一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成和應(yīng)用：內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)自動(dòng)進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)第六頁(yè)，共28頁(yè)。對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型

二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類:

1.按凸輪的類型分類

（1）平面凸輪（1）：凸輪和從動(dòng)件互作平行平面運(yùn)動(dòng)第七頁(yè)，共28頁(yè)。

第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型

二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類

1.按凸輪的類型分類:

（1）平面凸輪（2）：

移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)

偏置移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)第八頁(yè)，共28頁(yè)。按凸輪的類型分類:

(2)空間凸輪（1）圖5－8圓柱凸輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用第九頁(yè)，共28頁(yè)。1、按凸輪的類型分類:

(2)空間凸輪（2）第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用圖5－9圓錐凸輪機(jī)構(gòu)圖5－10弧面凸輪機(jī)構(gòu)圖5－11端面凸輪機(jī)構(gòu)第十頁(yè)，共28頁(yè)。2.按從動(dòng)件的的類型分類:

尖端從動(dòng)件

滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件曲面從動(dòng)件第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用第十一頁(yè)，共28頁(yè)。（2）形鎖合（1）力鎖合靠重力、彈簧力等鎖合3.按鎖合方式分類

內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用圖5－12幾種形鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪等徑凸輪共軛凸輪溝槽凸輪第十二頁(yè)，共28頁(yè)。

第二節(jié)從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角近休止角遠(yuǎn)休止近休止推程回程一．凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語(yǔ)第十三頁(yè)，共28頁(yè)。

第二節(jié)從動(dòng)件的幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

一．凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語(yǔ)（1）理論廓線（2）實(shí)際廓線（3）基圓（4）行程（5）推程推程運(yùn)動(dòng)角（6）回程回程運(yùn)動(dòng)角（7）遠(yuǎn)休止遠(yuǎn)休止角（8）近休止近休止角第十四頁(yè)，共28頁(yè)。

運(yùn)動(dòng)線圖

沖擊特性：剛性沖擊。

適用場(chǎng)合低速輕載二．從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

（一）等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

推程運(yùn)動(dòng)方程（第二節(jié)從動(dòng)件的幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律第十五頁(yè)，共28頁(yè)。推程運(yùn)動(dòng)方程(0

φ

φt/2)加速段(φt/2φ

φt)減速段（二）等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

運(yùn)動(dòng)線圖

沖擊特性：柔性沖擊

適用場(chǎng)合：中速輕載第二節(jié)從動(dòng)件的幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律第十六頁(yè)，共28頁(yè)。推程運(yùn)動(dòng)方程(0

φ

φt)(三)余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律

運(yùn)動(dòng)線圖

沖擊特性:柔性沖擊（無(wú)沖擊）

適用場(chǎng)合:中速中載（高速）第二節(jié)從動(dòng)件的幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律第十七頁(yè)，共28頁(yè)。OBω定義：正壓力與推桿上力作用點(diǎn)B速度方向間的所夾銳角α→

F”↑，若α大到一定程度時(shí)，會(huì)有：→機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖。αnn一、壓力角與作用力的關(guān)系不考慮摩擦?xí)r，作用力沿法線方向。FF’F”F’----有用分力,沿導(dǎo)路方向F”----有害分力，垂直于導(dǎo)路F”=F’tanαF’

一定時(shí)，α↑Ff>F’Ff為了保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作，要求：

α

<[α]

第三節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角第十八頁(yè)，共28頁(yè)。OBω二、壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系當(dāng)導(dǎo)路位于中心右側(cè)時(shí)：P點(diǎn)為速度瞬心，于是有：v=lOPωr0↑

[α]=30?----直動(dòng)從動(dòng)件；[α]=35°～45°

----擺動(dòng)從動(dòng)件；[α]=70°～80°

----回程。nnP→lOP=v

/ωeαds/dδ=ds/dδ=lOC+lCPlCP=lOC=elCP=ds/dδ

-etanα

=S+r20

-e2ds/dδ-e→α↓C

(S+S0

)tanα

S0=r20-e2s0sDvvr0

第三節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角第十九頁(yè)，共28頁(yè)。αds/dδOBω

得：

tanα

=S+r2min

-e2ds/dδ

+enn同理，當(dāng)導(dǎo)路位于中心左側(cè)時(shí)，有：lOP=lCP-lOC

→lCP=ds/dδ

+e

于是：

tanα

=S+r2min

-e2ds/dδ

±ee“+”用于導(dǎo)路和瞬心位于中心兩側(cè)；“-”用于導(dǎo)路和瞬心位于中心同側(cè)；顯然，導(dǎo)路和瞬心位于中心同側(cè)時(shí)，壓力角將減小。注意：用偏置法可減小推程壓力角，但同時(shí)增大了回程壓力角，故偏距e不能太大。PClCP=(S+S0

)tanαS0=rmin2-e2rmin

s0sD

第三節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角第二十頁(yè)，共28頁(yè)?！胺崔D(zhuǎn)法“原理0‘1”2”3”4”oo-

第四節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

一．圖解法設(shè)計(jì)凸輪廓線基本原理:反轉(zhuǎn)法從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)=反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(-)+預(yù)定移動(dòng)(s)第二十一頁(yè)，共28頁(yè)。SOh（一）尖端對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的繪制已知：從動(dòng)件位移曲線、基圓半徑，凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。按反轉(zhuǎn)法繪制凸輪廓線。

步驟：1）按已知半徑作基圓。其與從動(dòng)件導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)A0即為從動(dòng)件尖端的起始位置。11’22’33’44’55’66’77’88’99’1010’A0B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B1111A11A1A2A3A4A5A6A7A8A9A102）自O(shè)A0起，以(-

）方向依次量取并將分成與位移線圖對(duì)應(yīng)的若干等分，分別與基圓交于A1、

A2、A3…，則徑向線OA1、0A2、OA3…即為反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件中心線的相應(yīng)位置。3）分別量取線段A1B1＝11’、,A2B2＝22’、,A3B3＝33’

…，則B1、

B2、B3…即反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖端的相應(yīng)位置。4）連接B1、

B2、B3…成一光滑曲線，即為所求凸輪廓線。

第四節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第二十二頁(yè)，共28頁(yè)。hOS11’22’33’44’55’66’77’88’99’1010’A0B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B1111A1A2A3A4A5A6A8A9A7A10A11（二）滾子對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的繪制已知：基圓半徑rb，從動(dòng)件位移曲線，滾子半徑rk，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)凸輪廓線。步驟：1）將滾子中心B看作尖端從動(dòng)件的尖端，按前述方法繪出尖端從動(dòng)件凸輪廓線。該廓線為反轉(zhuǎn)后滾子中心的軌跡，即凸輪的理論廓線。2）以理論廓線上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑rk為半徑作一系列的圓，該圓族的內(nèi)包絡(luò)線即為凸輪的實(shí)際輪廓曲線。凸輪的實(shí)際廓線是理論廓線的等距曲線。

第四節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第二十三頁(yè)，共28頁(yè)。

min

＝rk

，

cmin＝0，實(shí)際廓線變尖

min<rk

，

cmin<0，實(shí)際廓線被切割，運(yùn)動(dòng)失真。內(nèi)凹的凸輪廓線：

cmin=min-rk

cmin>0

實(shí)際廓線平滑理論廓線曲率半徑

min實(shí)際廓線曲率半徑

cmin

min>rk

，

cmin>0，實(shí)際廓線平滑外凸的凸輪廓線：

cmin=min-rk常取rk

≤0.8

min保證

cmin>1~5mm。第二十四頁(yè)，共28頁(yè)。（三）平底對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的繪制OSh11’22’33’44’55’66’77’88’99’1010’A0B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B1111A11A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10已知：基圓半徑rb，從動(dòng)件位移曲線，滾子半徑rk，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)凸輪廓線。步驟：1）將平底與導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)B看作尖端從動(dòng)件的尖端，按前述方法凸輪的理論廓線上的一系列點(diǎn)B1、

B2、B3….。2）過(guò)B1、

B2、B3….作一系列代表從動(dòng)件平底的直線段，該直線段族的包絡(luò)線即為凸輪的實(shí)際輪廓曲線。

第四節(jié)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)第二十五頁(yè)，共28頁(yè)。OSh11’22’33’44’55’66’77’88’99’1010’B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B1111K0K1K2K3K4K5K6K7K8K9K10K11A10A9A7A6A5A4A3A2A1A8A11A0（四）尖端偏置移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的繪制已知：從動(dòng)件位移曲線、基圓半徑、偏距e，凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。繪制尖端從動(dòng)件凸輪廓線。

步驟：1）以O(shè)為圓心，偏距e為半徑作偏置圓，從動(dòng)件初始位置的切點(diǎn)為K0。2）在偏置圓上從OK0起沿－方向依次量取運(yùn)動(dòng)角并等分。3）反轉(zhuǎn)后的從動(dòng)件導(dǎo)路中