1、第6章 凸輪機(jī)構(gòu),4.1 概述 4.2 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì) 4.3 用解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓曲線 4.4 盤形凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 4.5 空間凸輪機(jī)構(gòu) 4.6 凸輪機(jī)構(gòu)的彈性力 4.7 高速凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介,課程總目錄,第一節(jié) 概述 一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成與應(yīng)用,1、凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓的構(gòu)件。含有凸輪的機(jī)構(gòu)，稱為凸輪機(jī)構(gòu)。它由凸輪1, 從動(dòng)件2和機(jī)架3組成。,1,2、 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用: 內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu),一）按凸輪的形狀分,1、盤形凸輪 2、移動(dòng)凸輪 3、圓柱凸輪,4、圓錐凸輪,二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類,1、尖頂從動(dòng)件 2、滾子從動(dòng)件 3、平底從動(dòng)件,二）按從動(dòng)件上高副元素的幾何形狀分

2、,三）、按凸輪與從動(dòng)件的鎖合方式分,1、力鎖合的凸輪機(jī)構(gòu) 2、形鎖合的凸輪機(jī)構(gòu) 1）構(gòu)槽凸輪機(jī)構(gòu) 2）等寬凸輪機(jī)構(gòu) 3）等徑凸輪機(jī)構(gòu) 4）主回凸輪機(jī)構(gòu),四）、根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分,擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu),移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu),D,三、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本名詞與術(shù)語(yǔ):,1、凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理 2、名詞術(shù)語(yǔ),2,3,s,推程運(yùn)動(dòng)角,遠(yuǎn)休止角,近休止角,回程運(yùn)動(dòng)角,h,B,B ,e,rb,A,C,B,基圓,理論廓線,工作廓線,A,D,C,s,s,壓力角,1,行程,(t),四、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù),3）凸輪機(jī)構(gòu)曲線輪廓的設(shè)計(jì) 4）繪制凸輪機(jī)構(gòu)工作圖 5) 進(jìn)行必要的分析，如靜力分析、效率計(jì)算。高速凸輪還需進(jìn)行

3、動(dòng)力分析,1）從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì),2）凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì) 移動(dòng)從動(dòng)件：基圓半徑rb，偏心距e; 擺動(dòng)從動(dòng)件：基圓半徑rb，中心距a及擺桿長(zhǎng)度l; 滾子從動(dòng)件：除上述外，還有滾子半徑rr。 平底從動(dòng)件：除上述外，平底長(zhǎng)度L。,第二節(jié) 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,升?；赝Ｐ?升回停型,升停回型,升回型,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)方程式,位移,速度,加速度,躍動(dòng)度,第二節(jié) 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì),一、多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 s=c0 + c1 + c22 + c33 + + cnn v=( c1 + 2c2 + 3c32 + +ncnn-1) a=2(2c2 + 6c3 +12c42 + +n(n-1)cnn-2)

4、 j=3(6c3 + 24c4 + +n(n-1)(n-2)cnn-3)， 式中，為凸輪的轉(zhuǎn)角（rad）； c0，c1，c2， ，為n+1個(gè)待定系數(shù)。,1、n=1的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,s = c0+c1 v= c1 a=0,=0, s=0; =, s=h,等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,0,v,0,s,0,a,a=0,等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,s,v,a,j,0,0,0,0,正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律,余弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件常用基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性,2、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律,a,運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合應(yīng)遵循的原則： 1）對(duì)于中、低速運(yùn)動(dòng)的 凸輪機(jī)構(gòu)，要求從動(dòng)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(duì)于中、高速運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)，則還要求從動(dòng)件的 速度

5、曲線在銜接處相切，以保證加速度曲線的連續(xù)。,第三節(jié) 圖解法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓,S,O,B1,e,S,S0,rb,y,B1,K0,B0,x,C1,K1,一、直動(dòng)從動(dòng)件盤狀凸輪機(jī)構(gòu),L = bmax+bmax+(410)mm,凸輪輪廓的向徑不能變化太快,5,4,3,2,1,1,2,3,4,5,rb,rb,二擺動(dòng)從動(dòng)件盤狀凸輪機(jī)構(gòu),1、確定比例尺。 lOA= a/ 2、機(jī)架反轉(zhuǎn) （180）。,-,r0,a,l,M,N,A0,第四節(jié) 用解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓曲線,一、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 1、尖頂從動(dòng)件,2,3,A,e,rb,A0,C0,1,x,A,C,0,-,s0,s,B,O,第四節(jié) 盤形凸輪機(jī)構(gòu)基

6、本尺寸的確定,一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖 凸輪作用力F：F =Fcos F” =Fsin 從動(dòng)件上力平衡條件為： F = Q + fF” 設(shè)計(jì)基本尺寸時(shí)務(wù)必使 max 許用壓力角推薦值 （1）工作行程： 對(duì)移動(dòng)從動(dòng)件， = 30 38； 對(duì)擺動(dòng)從動(dòng)件， = 40 50； （2）非工作行程： 可在 70 80之間選取。,凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與其基本參數(shù)的關(guān)系,t,t,O,P,n,n,A,e,s,s0,v2,C,r,rb,1,1,2,3,1、尖頂移動(dòng)從動(dòng)件：,v21,v1,從動(dòng)件偏置方位的選擇：應(yīng)使從動(dòng)件在工作行程中，點(diǎn)C和點(diǎn)P位于凸輪回轉(zhuǎn)中心O的同側(cè)。,二、凸輪基圓半徑的確定,1）機(jī)構(gòu)受力不大，要求

7、機(jī)構(gòu)緊湊,2）機(jī)構(gòu)受力較大，對(duì)其尺寸又沒有嚴(yán)格的限制,根據(jù)輪軸半徑rs 、輪轂半徑rh和實(shí)際輪廓的最小向徑rm確定基圓半徑rb。,三、 滾子半徑的確定,當(dāng)rrmin時(shí)，實(shí)際輪廓將出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，會(huì)引起運(yùn)動(dòng)失真。,完,作業(yè)6-8 6-9,4.2.3 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì),1、設(shè)計(jì)途徑 1）利用通用的多項(xiàng)式表達(dá)式； 2）幾種曲線拼合，構(gòu)成一種滿足要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,2、常需考慮的問題主要有： 1）應(yīng)滿足機(jī)器的工作要求； 2）對(duì)于高速凸輪機(jī)構(gòu)，應(yīng)使凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的運(yùn) 動(dòng)和動(dòng)力性能。 3）設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，應(yīng)考慮到凸輪輪廓具有良 好的工藝性。,第四節(jié) 用解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓曲線,一、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪

8、機(jī)構(gòu) 1、尖頂從動(dòng)件,A,A0,e,x,s0,s,A1,-,C0,0,C,O,A,2、滾子從動(dòng)件,O,n,n,A0,A,rb,rr,C,C,(理論廓線(即A點(diǎn)坐標(biāo))的求法如前),A,二、 尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu),A點(diǎn)的極角,Tu 6-10,2、擺動(dòng)從動(dòng)件,若凸輪的轉(zhuǎn)向1 與從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向2相反：,1）擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與從動(dòng) 件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、擺桿長(zhǎng)度、基圓半徑及中心 距有關(guān)。,2）在運(yùn)動(dòng)規(guī)律和 基本尺寸相同的情況下，1 與2異向，會(huì)減小擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 的壓力角。,4.5 空間凸輪機(jī)構(gòu),4.6 凸輪機(jī)構(gòu)的彈性力,在忽略從動(dòng)件間摩擦力的前提下，作用在直動(dòng)從動(dòng)件上的力Q可分為：重

9、力Fg、工作阻力Fr、慣性力Fi、彈簧力Fs，凸輪對(duì)從動(dòng)件的法向力Fd以及機(jī)架對(duì)從動(dòng)件的約束反力FR1和FR2。,M為從動(dòng)件系統(tǒng)質(zhì)量，k為彈簧剛度，s0為彈簧的預(yù)緊變形量。,4.7 高速凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介,從動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程：,yc為從動(dòng)件輸入位移， kf為從動(dòng)件剛度，c為阻尼系數(shù)。,內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu),3、平底移動(dòng)從動(dòng)件,1）輪廓曲線的設(shè)計(jì),二、基本參數(shù)的選擇原則 1、偏距e的大小和偏置方位的確定,應(yīng)有利于減小從動(dòng)件工作行程時(shí)的最大壓力角。為此應(yīng)使從動(dòng)件在工作行程中，點(diǎn)C和點(diǎn)P位于凸輪回轉(zhuǎn)中心O的同側(cè)。 偏距不宜取得太大，一般可近似取為：,平底長(zhǎng)度的確定,凸輪輪廓的向徑不能變化太快,L = Lmax+ Lmax+(410)mm,L