1、9-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類9-2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)則9-3凸輪輪廓曲線的設(shè)定訂正9-4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定，第9章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)定訂正，9-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類，凸輪機(jī)構(gòu)是包括凸輪在內(nèi)的高副機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人和半自動(dòng)機(jī)械。 凸輪是具有曲面輪廓的部件，一般在原動(dòng)部件(根據(jù)情況框架)多的凸輪是原致動(dòng)器的情況下，通常等速連續(xù)地旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，現(xiàn)有致動(dòng)器根據(jù)預(yù)期的輸出特性的要求進(jìn)行連續(xù)或間歇的往復(fù)擺動(dòng)、移動(dòng)或平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。 一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用、凸輪機(jī)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。 如圖3-1所示的內(nèi)燃機(jī)的配氣凸輪機(jī)構(gòu)那樣，原動(dòng)凸輪1持續(xù)等速旋轉(zhuǎn)，凸輪高副驅(qū)動(dòng)從動(dòng)機(jī)

2、構(gòu)2 (閥桿)以期望的輸出特性開閉閥，由此閥充分打開，慣性力小。 圖31、沖壓機(jī)裝卸材料凸輪機(jī)構(gòu)、原動(dòng)凸輪1固定在沖頭上，當(dāng)與沖頭一起往復(fù)上下移動(dòng)時(shí)，通過凸輪高副驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2以一定的規(guī)則往復(fù)水平移動(dòng)，使機(jī)器人手以期望的輸出特性裝卸工件。 罐頭盒蓋機(jī)構(gòu)，所示的罐頭盒蓋機(jī)構(gòu)也是凸輪機(jī)構(gòu)。 原動(dòng)部件1繼續(xù)等速旋轉(zhuǎn)，帶槽固定凸輪3的高副引導(dǎo)從動(dòng)件2上的端點(diǎn)c沿著期望的軌跡卡合狹縫s移動(dòng)，由此罐頭殼體的蓋作業(yè)完成。 如果帶槽的圓筒凸輪1繼續(xù)等速旋轉(zhuǎn)，則每當(dāng)凸輪1通過嵌入該槽中的輥驅(qū)動(dòng)從動(dòng)機(jī)構(gòu)2旋轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)機(jī)構(gòu)2就從給料器中擠出巧克力送到包裝的位置。 另外，從上述各例可知，巧克力傳送凸輪機(jī)構(gòu)通常是由3個(gè)

3、部件、2個(gè)低副和1個(gè)高副構(gòu)成的單自由度機(jī)構(gòu)。 凸輪機(jī)構(gòu)在對(duì)半打印機(jī)上的應(yīng)用，凸輪機(jī)構(gòu)在膠印機(jī)上的應(yīng)用，凸輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用，二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類，在凸輪機(jī)構(gòu)上，凸輪可以是原動(dòng)部件也可以是框架，但是，通常凸輪是原動(dòng)件。 從不同的角度來看，凸輪機(jī)構(gòu)可以分為以下幾類。 (1)平面凸輪機(jī)構(gòu)：兩可動(dòng)部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)；(2)空間凸輪機(jī)構(gòu)：兩可動(dòng)部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)；(1)平面凸輪機(jī)構(gòu)b .移動(dòng)凸輪：(1)平面凸輪機(jī)構(gòu)、(2)空間凸輪機(jī)構(gòu)、圓筒凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)械加工中的應(yīng)用、凸輪機(jī)構(gòu)在其他機(jī)械中的應(yīng)用、2、按推桿形狀分類、(1)前端推桿尖頂與凸輪點(diǎn)接觸容易磨損、不受力時(shí)使用

4、。 (2)滾子推桿：由于改善了從動(dòng)件與凸輪輪廓之間的接觸條件，具有耐磨性，能承受較大的負(fù)荷，在工程中應(yīng)用最廣泛。 (3)平底推桿：平底推桿與凸輪輪廓接觸為平面，明顯僅作用于所有外凸的凸輪輪廓。 其優(yōu)點(diǎn)是壓力角小、效率高、潤(rùn)滑好，經(jīng)常用于高速運(yùn)動(dòng)。 3 .根據(jù)推桿的運(yùn)動(dòng)形式，上述3種從動(dòng)件由(1)直動(dòng)推桿(2)擺動(dòng)推桿、(1)直動(dòng)推桿：直動(dòng)前端推桿圓板凸輪機(jī)構(gòu)、直動(dòng)前端推桿圓板凸輪機(jī)構(gòu)， 可分為對(duì)心直動(dòng)滾子推桿圓板凸輪機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)尖頂推桿圓板凸輪機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)平底推桿圓板凸輪機(jī)構(gòu)、4、凸輪高副的鎖定方式；(1)力鎖定：通過重力、彈力或其他外力使構(gòu)成凸輪高副的兩部件始終接觸。形式鎖定：利用特殊的幾何形狀

5、(虛擬約束)，使構(gòu)成凸輪高副的兩部件始終接觸。等寬凸輪機(jī)構(gòu)、等徑凸輪機(jī)構(gòu)、共軛凸輪機(jī)構(gòu)、4、凸輪高副的鎖定方式不同，圓板凸輪機(jī)構(gòu)在印刷機(jī)上的應(yīng)用，等徑凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)械加工上的應(yīng)用，分度凸輪機(jī)構(gòu)的位移，凸輪機(jī)構(gòu)的特征，優(yōu)點(diǎn)：如果設(shè)定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，可以任意?shí)現(xiàn)從動(dòng)件的缺點(diǎn)：凸輪高因此，通常傳遞力不大的控制機(jī)構(gòu)、一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞用語二、推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)則三、組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)則四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)則的選擇、9-2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)則、前端直動(dòng)推桿的位移曲線、一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞用語、基圓基用于推進(jìn)運(yùn)動(dòng)角的近休止角02、行程h、2、經(jīng)常用于推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)則、1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)則2 .等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)則3 .侑弦加速

6、度運(yùn)動(dòng)規(guī)則4 .正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)則5.3-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)則、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)則運(yùn)動(dòng)線圖、推進(jìn)運(yùn)動(dòng)方程式、從動(dòng)當(dāng)然是實(shí)際的凸輪通常，該運(yùn)動(dòng)規(guī)則在低速輕負(fù)荷的情況下，或從動(dòng)件有實(shí)現(xiàn)等速運(yùn)動(dòng)的要求時(shí)，1 .等速運(yùn)動(dòng)規(guī)則在從動(dòng)件的一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程中(推或返回)，由于前半部分采用等加速，后半部分等減速的位移曲線是兩條平滑相連的反拋物線，故與拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)則其運(yùn)動(dòng)方程式和運(yùn)動(dòng)線圖如下，2 .等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)則、速度曲線連續(xù)，但加速度曲線在運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)、中間點(diǎn)和終點(diǎn)不連續(xù)。 這種有限值的加速度驟變引起的沖擊稱為柔性沖擊。 適用于中低速輕負(fù)荷。 推動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程式、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)則運(yùn)動(dòng)線圖、2 .等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)則

7、、3、侑弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)則、侑弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)則運(yùn)動(dòng)線圖、加速度曲線按照侑弦規(guī)則變化，稱為侑弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)則。 中的組合圖層性質(zhì)變更選項(xiàng)。 在此運(yùn)動(dòng)規(guī)則的開始和結(jié)束時(shí)，加速度急劇變化為有限值，產(chǎn)生靈活的沖擊。 如果從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)只有推動(dòng)和返回階段，則其加速度曲線也是連續(xù)的，不會(huì)產(chǎn)生靈活的沖擊，因此適用于高速情況。 3、佘弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律4、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)則、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)則運(yùn)動(dòng)曲線圖、推動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程，因?yàn)榧铀俣惹€按正弦規(guī)則變化，也稱為正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)則。 該運(yùn)動(dòng)規(guī)則的速度和加速度曲線都是連續(xù)的，不產(chǎn)生剛性和柔軟的沖擊，在高速的情況下，適用于4，-多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)則，由于該運(yùn)動(dòng)規(guī)則的速度和加速度曲線都是連續(xù)的，不

8、產(chǎn)生剛性和柔軟的沖擊，在高速中負(fù)荷的情況下，-多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)則，從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)則特性的比較和適用的情況下，有這樣的幾個(gè)不同1 .拼接原則，a .中低速運(yùn)動(dòng)的凸輪，為了避免剛性沖擊，從動(dòng)件的位移曲線和速度曲線必須連續(xù)b .中高速運(yùn)動(dòng)的凸輪，也必須避免柔性沖擊，從動(dòng)件的加速度曲線也滿足上述條件，最大速度和最大加速度的值盡可能小(2)修正梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)則，用幾個(gè)簡(jiǎn)并函數(shù)使加速度成為連續(xù)曲線。 加速段和減速段的加速度曲線是對(duì)稱的。 組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)則運(yùn)動(dòng)線圖，2 .組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)例，4，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)則的選擇，1，測(cè)定運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo)，a，最大速度最大速度值越大，從動(dòng)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)量也越大。 工作中需要緊急停車時(shí)

9、，由于從動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)量過大，會(huì)發(fā)生無法操作，機(jī)構(gòu)損壞等安全事故。 因此，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)速度的最大值越小越好。 b、最大加速度最大加速度值的大小直接影響從動(dòng)件系統(tǒng)的慣性力、從動(dòng)件與凸輪廓線的接觸應(yīng)力、從動(dòng)件的強(qiáng)度等。 因此，運(yùn)動(dòng)中從動(dòng)件的加速度的最大值越小越好。 c、運(yùn)動(dòng)規(guī)則的高階導(dǎo)數(shù)。 運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)是否連續(xù)也是測(cè)量運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性的主要指標(biāo)。 研究表明，為了有效改善凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，減小系統(tǒng)的殘馀振動(dòng)，應(yīng)該選擇跳躍度連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行凸輪線設(shè)置修正。 2、運(yùn)動(dòng)規(guī)則的選擇和設(shè)定訂正應(yīng)注意的問題，(1)根據(jù)工作要求選擇或設(shè)定訂正運(yùn)動(dòng)規(guī)則，(2)結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力特性兩方面的要求，四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)則的

10、選擇，對(duì)于工程實(shí)際具體的設(shè)定訂正問題，需要在綜合考慮運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等多方面的因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇例如偏移直動(dòng)尖頭推桿圓板凸輪機(jī)構(gòu)、9-3凸輪輪廓曲線的設(shè)定修正、1凸輪輪廓線設(shè)定修正的基本原理是，當(dāng)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)整體施加共同角速度而繞凸輪軸心旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪靜止，推桿沿著其導(dǎo)軌反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，另一方面沿著導(dǎo)軌推桿在這樣的復(fù)合運(yùn)動(dòng)中，其前端的運(yùn)動(dòng)軌跡是凸輪的輪廓曲線。 根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求和結(jié)構(gòu)條件，選定該機(jī)構(gòu)的型號(hào)、基本尺寸、推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)則和凸輪的轉(zhuǎn)向后，可進(jìn)行凸輪輪廓曲線的設(shè)定修正。 凸輪輪廓線修正的方法：作圖法和解析法，(1)凸輪輪廓曲線和推桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理：機(jī)構(gòu)整體加上共同運(yùn)動(dòng)，各部件間

11、的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不變。 1 .所謂推桿的位移，是指推桿的前端沿著移動(dòng)引導(dǎo)方向到基圓的距離2 .反轉(zhuǎn)過程中的推桿的反轉(zhuǎn)角度和推桿的位移之間的運(yùn)動(dòng)規(guī)則與正常運(yùn)動(dòng)過程中的凸輪角和推桿的位移的運(yùn)動(dòng)規(guī)則相同，在修正凸輪輪廓線時(shí)，凸輪靜止這就是凸輪廓線的設(shè)定修正方法的反轉(zhuǎn)法的原理。作為2圖法修正凸輪廓線、(1)直動(dòng)推桿的圓板凸輪廓線的設(shè)定修正、結(jié)論：尖塔推桿的圓板凸輪廓線的設(shè)定修正是滾輪推桿和平底推桿的圓板凸輪廓線設(shè)定修正的基本問題和方法。、(2)凸輪廓線的設(shè)定修正方法的基本原理，1 )偏移直動(dòng)尖頭推桿圓板凸輪廓線的設(shè)定修正，2 )偏移直動(dòng)滾子推桿圓板凸輪廓線的設(shè)定修正，3 )對(duì)心直動(dòng)平底推桿圓板凸輪廓線的設(shè)定

12、修正滾子推桿(或平頂) 對(duì)的圓板狀凸輪廓線的設(shè)定修正進(jìn)行總結(jié)，如果將其輥中心點(diǎn)(或推桿平推桿與其導(dǎo)路中心線的交點(diǎn))先看作前端推桿的前端，則通過前端推桿圓板狀凸輪廓線的設(shè)定修正方法，在凸輪理論輪廓上的各次， 圍繞這些點(diǎn)創(chuàng)建一系列滾子圓(或通過這些點(diǎn)創(chuàng)建一系列平底推桿的平底下劃線)，以創(chuàng)建此圓族(或直族)的包絡(luò)。即，得到設(shè)定修正凸輪的動(dòng)作輪廓線。 找到e、f、a、從動(dòng)件位于該位置時(shí)的對(duì)應(yīng)位移量，s、9-4凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸的決定、1凸輪機(jī)構(gòu)的作用力和壓力角、(2)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角、fg/cos(1)、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指推桿受到的正壓的方向和推桿的雙曲馀弦值。 其他情況下，越大f越大，將此時(shí)的機(jī)構(gòu)

13、的壓力角稱為臨界壓力角c，即carctan1/(12b/l )tan21、(1)凸輪機(jī)構(gòu)的作用力、來保證凸輪機(jī)構(gòu)的能量，通常凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角max是某容許壓力角在實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高機(jī)構(gòu)的效率并改善其受力狀況，容許壓力角的一般可能值為：推時(shí)：直動(dòng)推桿30、擺動(dòng)推桿35、45、復(fù)位時(shí)：70、80，f、v、=0、f、v、1、2、3、1、2、2 (2)畫該凸輪的基圓(3)繪制從升程開始到圖示位置的推桿的位移、對(duì)應(yīng)凸輪角、d點(diǎn)的壓力角(4)繪制推桿的行程h。 解： (1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱，以推桿的運(yùn)動(dòng)形式推桿的形式凸輪的形式偏移直動(dòng)滾子推桿圓板凸輪機(jī)構(gòu)，o、d、c、圓心、d為半徑，繪制理論輪廓

14、曲線，連接OC并延長(zhǎng)，D0，解：圖示的凸輪機(jī)構(gòu)要求寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱(2)描繪該凸輪的基圓(3)標(biāo)繪從升程開始到圖示位置的推桿的位移、對(duì)應(yīng)凸輪角、d點(diǎn)的壓力角(4)描繪推桿的行程h。 (r0，(2)畫出該凸輪的基圓，對(duì)于，o，d，c，D0，解：圖示的凸輪機(jī)構(gòu)，(1)求出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱。 (2)描繪該凸輪的基圓(3)描繪從升程開始到圖示位置的推桿的位移s、對(duì)應(yīng)凸輪角、d點(diǎn)的壓力角(4)描繪推桿的行程h。 (3)從升程開始到圖示位置的推桿的位移s、對(duì)應(yīng)的凸輪角、b點(diǎn)的壓力角、o、d、c、ddd，對(duì)圖示的凸輪機(jī)構(gòu)，(1)要求寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱(2)描繪該凸輪的基圓標(biāo)繪從升程開始到圖示位置的推桿的位移s、對(duì)應(yīng)凸輪角、d點(diǎn)的壓力角(4)描繪推桿的行程h。 (s，(3)提升開始到圖示位置的推桿的位移s，對(duì)應(yīng)凸輪角，b點(diǎn)的壓力角，o，d，c，、開始，開始，、開始，開始，推桿的位移s，對(duì)應(yīng)凸輪角，b點(diǎn)的壓力角，o，d，、開始，開始，、開始，開始，推桿的位移s， 對(duì)于、圖示的凸輪機(jī)構(gòu)，標(biāo)繪(1)求出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱的(2)描繪該凸輪的基圓的(3)從升程開始到圖示位置的推桿的位