第五章凸輪機(jī)構(gòu)第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類機(jī)械基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)O1

1由凸輪、推桿和機(jī)架三個(gè)主要構(gòu)件所組成的高副機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件機(jī)架凸輪往復(fù)移動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)凸輪從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)任意預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律適當(dāng)設(shè)計(jì)輪廓曲線凸輪與從動(dòng)件之間形成高副，易于磨損由凸輪、推桿和機(jī)架三個(gè)主要構(gòu)件所組成的高副機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)受力不大的場(chǎng)合適用凸輪與從動(dòng)件之間形成高副，易于磨損從動(dòng)件行程較大的場(chǎng)合不適用O1

1從動(dòng)件機(jī)架凸輪凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用01內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)以等角速度回轉(zhuǎn)時(shí)凸輪通過向徑的變化做上、下往復(fù)移動(dòng)閥桿控制閥門啟閉凸輪推桿機(jī)架凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用01凸輪-仿形車削機(jī)構(gòu)工件凸輪刀架靠模板（凸輪）曲線輪廓的推動(dòng)下做橫向移動(dòng)，從而切削出與靠模板曲線一致的工件回轉(zhuǎn)作為靠模被固定在床身上凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用01自動(dòng)機(jī)床上控制刀架運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)凸輪勻速回轉(zhuǎn)從動(dòng)件做往復(fù)移動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)刀架運(yùn)動(dòng)決定刀架的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凹槽的形狀凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用01分度轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)主動(dòng)件蝸桿推動(dòng)做間歇運(yùn)動(dòng)從動(dòng)輪完成高速、高精度分度動(dòng)作從動(dòng)輪主動(dòng)件蝸桿構(gòu)件少使從動(dòng)件得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)鏈短結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊易于設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)高副為點(diǎn)、線接觸凸輪機(jī)構(gòu)多用在傳遞動(dòng)力不大的場(chǎng)合易磨損凸輪機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的分類011按凸輪的形狀分是一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)且有變化半徑的盤形零件是凸輪的最基本形式凸輪與從動(dòng)件互做平面運(yùn)動(dòng)平面凸輪盤形凸輪凸輪機(jī)構(gòu)的分類011按凸輪的形狀分凸輪相對(duì)機(jī)架做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)平面凸輪移動(dòng)凸輪凸輪機(jī)構(gòu)的分類011按凸輪的形狀分圓柱凸輪將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體而得到的凸輪從動(dòng)件與凸輪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)空間凸輪凸輪機(jī)構(gòu)的分類011按凸輪的形狀分移動(dòng)凸輪盤形凸輪圓柱凸輪平底從動(dòng)件凸輪滾子從動(dòng)件凸輪凸輪機(jī)構(gòu)的分類012按從動(dòng)件的形狀分尖頂從動(dòng)件凸輪

凸輪機(jī)構(gòu)的分類012按從動(dòng)件的形狀分受力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中適用尖頂從動(dòng)件凸輪凸輪與從動(dòng)件為點(diǎn)或線接觸，尖頂易發(fā)生磨損凸輪機(jī)構(gòu)的分類012按從動(dòng)件的形狀分耐磨損，可以承受較大載荷是最常用的一種凸輪從動(dòng)件形式優(yōu)點(diǎn)滾子從動(dòng)件凸輪在從動(dòng)件的尖頂處安裝一個(gè)滾子，即成為滾子從動(dòng)件凸輪上凹陷的輪廓未必能很好地與滾子接觸從而影響實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律缺點(diǎn)克服了尖頂從動(dòng)件易磨損的缺點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的分類012按從動(dòng)件的形狀分不考慮摩擦?xí)r，凸輪與從動(dòng)件之間的作用力始終與從動(dòng)件的平底相垂直優(yōu)點(diǎn)平底從動(dòng)件凸輪在從動(dòng)件的尖頂處固定一個(gè)平板，即成為平底從動(dòng)件從動(dòng)件與凸輪輪廓表面接觸的端面為一平面不能與凹陷的凸輪輪廓相接觸傳動(dòng)效率較高，且接觸面易干形成油膜，利于潤(rùn)滑，常用干高速凸輪機(jī)構(gòu)偏置移動(dòng)從動(dòng)件凸輪凸輪機(jī)構(gòu)的分類013按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件凸輪移動(dòng)從動(dòng)件凸輪凸輪機(jī)構(gòu)的分類013按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分?jǐn)[動(dòng)從動(dòng)件凸輪凸輪機(jī)構(gòu)的分類01力鎖合的凸輪依靠重力、彈簧力鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)4按凸輪高副的鎖合方式分凸輪機(jī)構(gòu)的分類014按凸輪高副的鎖合方式分形鎖合的凸輪利用幾何形狀來鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)溝槽凸輪等寬凸輪等徑凸輪布置形式+運(yùn)動(dòng)形式一般凸輪機(jī)構(gòu)的命名原則+推桿形狀+凸輪形盤形凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的分類一、按凸輪的形狀分：盤形凸輪移動(dòng)凸輪圓柱凸輪二、按從動(dòng)件上高副元素的幾何形狀分：尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件三、按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分：移動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件偏置移動(dòng)從動(dòng)件四、按凸輪與從動(dòng)件維持接觸（鎖合）的方式分：力鎖合形鎖合課后小結(jié)第五章凸輪機(jī)構(gòu)第二節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和有關(guān)術(shù)語機(jī)械基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)平面凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程和運(yùn)動(dòng)參數(shù)011、基圓2、偏距e凸輪輪廓上最小向徑為半徑所畫的圓從動(dòng)件導(dǎo)路偏離凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離e以凸輪的回轉(zhuǎn)軸心0為圓心，以凸輪的最小半徑r0為半徑所作的圓基圓平面凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程和運(yùn)動(dòng)參數(shù)01平面凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程和運(yùn)動(dòng)參數(shù)013、推程4、行程5、推程運(yùn)動(dòng)角從動(dòng)件尖頂被凸輪輪廓推動(dòng)，以一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律由離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達(dá)最遠(yuǎn)位置B的過程從動(dòng)件在推程中上升的最大位移h與推程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ0δ0=∠AOBδ0'δs'wAB'rminOBCDδ0δsh從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置停止不動(dòng)所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δsδS=∠BOC平面凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程和運(yùn)動(dòng)參數(shù)016、遠(yuǎn)停程7、遠(yuǎn)停程角凸輪由B轉(zhuǎn)動(dòng)到C，從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置停止不動(dòng)δ0'δs'wAB'rminOBCDδ0δsh與回程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ0'δ0'=∠COD平面凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程和運(yùn)動(dòng)參數(shù)018、回程9、回程運(yùn)動(dòng)角從動(dòng)件在彈簧力或重力作用下，以一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律回到起始位置的過程δ0'δs'wAB'rminOBCDδ0δsh從動(dòng)件在最近位置停止不動(dòng)所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δs'δs'=∠AOD10、近停程角11、近停程角與回程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ0'δs'=∠AODδ0'δs'wAB'rminOBCDδ0δsh平面凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程和運(yùn)動(dòng)參數(shù)01以縱坐標(biāo)代表從動(dòng)件位移s2橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角δ1或時(shí)間t所畫出的圖形為位移曲線圖tδ1s2ABCDh2pδ0'δs'δ0δsA12、從動(dòng)件位移線圖升停降停從動(dòng)件位移線圖決定于凸輪輪廓曲線的形狀1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2、等加速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律3、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律02h

0s

Ov

O

0v0a

O

0∞∞1等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件上升或下降的速度為常數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律剛性沖擊從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律021等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律因速度發(fā)生突變，其加速度和慣性力在理論上為無窮大從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)開始和終止的瞬間致使凸輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)、沖擊、噪聲和磨損低速、輕載的場(chǎng)合適用從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律02從動(dòng)件在推程過程中，前半程做等加速運(yùn)動(dòng)，后半程作等減速運(yùn)動(dòng)等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在回程過程中，前半程做等減速運(yùn)動(dòng)，后半程做等加速運(yùn)動(dòng)等減速等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2等加速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律022等加速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律柔性沖擊因加速度有有限值突變而引起推桿慣性力的有限值突變從動(dòng)件在起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)并由此對(duì)凸輪產(chǎn)生有限的沖擊從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)起始、中點(diǎn)和終止點(diǎn)存在柔性沖擊運(yùn)動(dòng)特性中速、中載的場(chǎng)合適用從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律023余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律s

Oh

0

0/2

h/20

0

0/2v

Oa

O

0

0/2

2

2

h/202-2

2

h/202高速的場(chǎng)合適用從動(dòng)件加速度在起點(diǎn)和終點(diǎn)存在有限值突變，故有柔性沖擊若從動(dòng)件作無停歇的升－降－升連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，加速度曲線變?yōu)檫B續(xù)曲線，可以避免柔性沖擊01課后小結(jié)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律02等加速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律03余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律第五章凸輪機(jī)構(gòu)第三節(jié)反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線機(jī)械基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)01根據(jù)工作條件要求，確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選定凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、基圓半徑等進(jìn)而對(duì)凸輪輪廓曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)精度高簡(jiǎn)便易行、直觀圖解法解析法但計(jì)算量大精度較低設(shè)計(jì)一般精度要求凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)精度要求較高凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)想，如圖所示，對(duì)整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上個(gè)公共角速度-w，使其繞凸輪軸心O轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，知道凸輪與推桿間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并不發(fā)生改變，但此時(shí)凸輪將靜止不動(dòng)，而推桿則一方面和機(jī)架一起以角速度-w繞凸輪軸心0轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又在其導(dǎo)軌內(nèi)按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。因從動(dòng)件尖頂始終要與凸輪輪廓保持接觸，所以從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)行程中，其尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的輪廓曲線。反轉(zhuǎn)法凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)01esB1B-B0rb

S-1圖解法的原理（反轉(zhuǎn)法）心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)011圖解法的原理（反轉(zhuǎn)法）原機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)凸輪從動(dòng)件機(jī)架

-

=000

-

=-

若從動(dòng)件是滾子從動(dòng)件，則滾子的回轉(zhuǎn)中心可看做從動(dòng)件的尖頂，其運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的理論輪廓曲線，凸輪的實(shí)際輪廓曲線是與理論輪廓曲線相距滾子半徑r的一條等距曲線凸輪機(jī)構(gòu)—反轉(zhuǎn)法凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)012凸輪輪廓設(shè)計(jì)（作圖法）尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)-rbB0B1B2B4B8

B5c1c2c4c5120oc8B6B7c6c7c0c3150o90oB31、選取適當(dāng)?shù)谋壤咦鞒鑫灰凭€圖2、按基本尺寸作出凸輪機(jī)構(gòu)的初始位置3、按-

方向劃分基圓周得c0、c1、c2……等點(diǎn)，

并過這些點(diǎn)作射線，即為反轉(zhuǎn)后的導(dǎo)路線4、在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移5、圖相應(yīng)的位移，得B1、B2……等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)—輪廓設(shè)計(jì)滾子從動(dòng)件凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)步驟凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)01nnBCr0rTβ

β′1、將滾子的中心看作尖頂從動(dòng)件的尖頂，按前述方法繪制尖頂直動(dòng)從動(dòng)件的盤形凸輪輪廓曲線。理論輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線2、以理論輪廓曲線上的各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑，作一系列的滾子圓，然后作這些滾子圓的內(nèi)包絡(luò)線，此包絡(luò)線即為所求的對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪的輪廓曲線。rT注意：（1）理論輪廓與實(shí)際輪廓互為等