第七章-凸輪機(jī)構(gòu)概要PPT課件

.,1,第七章凸輪機(jī)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu)：是一種高副機(jī)構(gòu)。廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械，尤其是自動(dòng)機(jī)械中。,.,2,第七章凸輪機(jī)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律平面凸輪廓線設(shè)計(jì)平面凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,.,3,凸輪機(jī)構(gòu)的組成凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的分類,7.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,.,4,凸輪機(jī)構(gòu)的組成,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,1-凸輪2-氣閥3-內(nèi)燃機(jī)殼體,如圖所示為內(nèi)燃機(jī)中的配氣凸輪機(jī)構(gòu)。內(nèi)燃機(jī)在燃燒過程中，驅(qū)動(dòng)凸輪軸及其上的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過凸輪的曲線輪廓推動(dòng)氣閥2按特定的規(guī)律往復(fù)移動(dòng)，從而達(dá)到控制燃燒室中進(jìn)、排氣的功能。,.,5,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,1-圓柱凸輪2-擺桿3-滾子,如圖所示為自動(dòng)機(jī)床中的進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)圓柱凸輪繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過其溝槽與擺桿一端的滾子接觸，并推動(dòng)擺桿繞固定軸按特定的規(guī)律作往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)通過擺桿另一端的扇形齒輪驅(qū)動(dòng)刀架實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀或退刀運(yùn)動(dòng)。,.,6,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,凸輪從動(dòng)件機(jī)架,高副機(jī)構(gòu),凸輪：具有特定曲線輪廓或溝槽的構(gòu)件，通常在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中作主動(dòng)件。,從動(dòng)件：與凸輪接觸并被直接推動(dòng)的構(gòu)件。,機(jī)架：支撐凸輪和從動(dòng)件的構(gòu)件。,.,7,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,自動(dòng)送料凸輪1-圓柱凸輪2-直動(dòng)從動(dòng)件3-毛坯,1、實(shí)現(xiàn)預(yù)期的位置要求,這種自動(dòng)送料凸輪機(jī)構(gòu)，能夠完成輸送毛坯到達(dá)預(yù)期位置的功能，但對(duì)毛坯在移動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)沒有特殊的要求,.,8,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,繞線機(jī)凸輪1-凸輪2-擺動(dòng)從動(dòng)件3-線軸,2、實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求,這種凸輪在運(yùn)動(dòng)中能推動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件2實(shí)現(xiàn)均勻纏繞線繩的運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。,.,9,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,3、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性要求,這種凸輪機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)氣閥的運(yùn)動(dòng)學(xué)要求，并且具有良好的動(dòng)力學(xué)特性。,1-凸輪2-氣閥3-內(nèi)燃機(jī)殼體,.,10,盤形凸輪：結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。應(yīng)用最為廣泛移動(dòng)凸輪：可視為盤形凸輪的回轉(zhuǎn)軸心處于無窮遠(yuǎn)處時(shí)演化而成的圓柱凸輪：空間凸輪機(jī)構(gòu),盤形凸輪移動(dòng)凸輪圓柱凸輪,凸輪機(jī)構(gòu)的分類,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,1、按凸輪的形狀分類,.,11,2、按從動(dòng)件的形狀分類,尖底從動(dòng)件,尖端能以任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但尖端處極易磨損，只適用于低速場合。,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,.,12,滾子從動(dòng)件,凸輪與從動(dòng)件之間為滾動(dòng)摩擦，因此摩擦磨損較小，可用于傳遞較大的動(dòng)力。,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,.,13,平底從動(dòng)件,從動(dòng)件與凸輪之間易形成油膜，潤滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，常用于高速場合。但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,.,14,對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件偏置直動(dòng)從動(dòng)件,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,從動(dòng)件作往復(fù)移動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為一段直線,3、按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分類,直動(dòng)從動(dòng)件,.,15,從動(dòng)件作往復(fù)擺動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為一段圓弧。,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,擺動(dòng)從動(dòng)件,.,16,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,4、按凸輪與從動(dòng)件維持接觸的方式分類,力鎖合：利用從動(dòng)件自身重力、回復(fù)彈簧力或其它外力，使從動(dòng)件與凸輪廓線始終保持接觸,.,17,(2)型鎖合：利用構(gòu)成高副元素本身的幾何形狀，使從動(dòng)件與凸輪始終接觸。,盤形槽凸輪機(jī)構(gòu),通過其溝槽兩側(cè)的廓線始終保持與從動(dòng)件接觸。,.,18,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都相等，且等于從動(dòng)件矩形框架2內(nèi)側(cè)兩個(gè)平底之間的距離H。,等寬凸輪機(jī)構(gòu),.,19,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,等徑凸輪機(jī)構(gòu)過凸輪軸心O所作任一徑向線上與凸輪相接觸的兩滾子中心間的距離處處相等。,等寬與等徑凸輪，其從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇或設(shè)計(jì)會(huì)受到一定的限制。,.,20,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,共軛凸輪機(jī)構(gòu),主凸輪1推動(dòng)從動(dòng)件完成沿逆時(shí)針方向正行程的擺動(dòng)，另一個(gè)凸輪1/推動(dòng)完成沿順時(shí)針方向的反行程的擺動(dòng)。這種凸輪機(jī)構(gòu)又稱為主回凸輪機(jī)構(gòu),.,21,凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,反凸輪機(jī)構(gòu),擺桿為主動(dòng)件，凸輪為從動(dòng)件,.,22,基本概念從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性分析選擇或設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)需注意的問題組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡介,7.2從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,23,基本概念,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,在凸輪廓線的推動(dòng)下，從動(dòng)件的位移、速度、加速度、躍度（加速度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)）隨時(shí)間變化的規(guī)律，常以圖線表示，又稱為從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)曲線。一般假定凸輪軸作等速運(yùn)轉(zhuǎn)，故凸輪轉(zhuǎn)角與時(shí)間成正比，因此凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律通常又可以表示為凸輪轉(zhuǎn)角的函數(shù)。,.,24,尖底直動(dòng)從動(dòng)件的位移曲線,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,25,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,基圓：凸輪上具有最小半徑ro的圓推程與推程角：當(dāng)凸輪廓線上的曲線段與從動(dòng)件接觸時(shí)，推動(dòng)從動(dòng)件沿導(dǎo)路由起始位置運(yùn)動(dòng)到離凸輪軸心最遠(yuǎn)的位置。從動(dòng)件的這一運(yùn)動(dòng)行程稱為推程。此過程對(duì)應(yīng)凸輪所轉(zhuǎn)過的角度稱為推程角，從動(dòng)件沿導(dǎo)路移動(dòng)的最大位移稱為升距h。,.,26,遠(yuǎn)休止與遠(yuǎn)休止角：當(dāng)凸輪廓線上對(duì)應(yīng)的圓弧段與從動(dòng)件接觸時(shí)，從動(dòng)件在距凸輪軸心的最遠(yuǎn)處靜止不動(dòng)。這一過程稱為遠(yuǎn)休止，此過程對(duì)應(yīng)凸輪所轉(zhuǎn)過的角度稱為遠(yuǎn)休止角s。,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,27,近休止與近休止角:當(dāng)凸輪廓線上對(duì)應(yīng)的圓弧段與從動(dòng)件接觸時(shí)，從動(dòng)件處于位移的起始位置，靜止不動(dòng)，這一過程稱為近休止。此過程對(duì)應(yīng)凸輪所轉(zhuǎn)過的角度稱為近休止角/s。,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,回程與回程角:當(dāng)凸輪廓線上的曲線段與從動(dòng)件接觸時(shí)，引導(dǎo)從動(dòng)件由最遠(yuǎn)位置返回到位移的起始位置。從動(dòng)件的這一運(yùn)動(dòng)行程稱回程，此過程對(duì)應(yīng)凸輪所轉(zhuǎn)過的角度稱為回程角/。,.,28,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,一、多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律,設(shè)從動(dòng)件的位移為s，凸輪轉(zhuǎn)角為，則多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般表達(dá)式為根據(jù)對(duì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的具體要求，確定相應(yīng)的邊界條件代入上式，求出待定系數(shù)，即可推導(dǎo)出各種多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律。下面分別推導(dǎo)工程中經(jīng)常采用的幾種多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程。,.,29,一次多項(xiàng)式一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般表達(dá)式為由于一次多項(xiàng)式函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)為常數(shù)，故通常又稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其運(yùn)動(dòng)方程和運(yùn)動(dòng)線圖如下所示,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,30,等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖,推程運(yùn)動(dòng)方程,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,31,由于加速度無窮大而產(chǎn)生的沖擊稱為剛性沖擊。當(dāng)然，在實(shí)際的凸輪機(jī)構(gòu)中由于構(gòu)件的彈性、阻尼等多種因素，不可能產(chǎn)生無窮大的慣性力。,這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律通常只適用于低速輕載的工況下，或是對(duì)從動(dòng)件有實(shí)現(xiàn)等速運(yùn)動(dòng)要求的場合,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,32,2.二次多項(xiàng)式工程中通常采用的二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是指在從動(dòng)件的一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程中（推程或回程），前半段采用等加速，后半段采用等減速，其位移曲線為兩段光滑相連的反向拋物線，故有時(shí)又稱為拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其運(yùn)動(dòng)方程和運(yùn)動(dòng)線圖如下所示,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,33,速度曲線連續(xù)，而加速度曲線在運(yùn)動(dòng)的起始、中間點(diǎn)和終點(diǎn)處不連續(xù)。將這種由于有限值的加速度突變而產(chǎn)生的沖擊稱為柔性沖擊。適用于中、低速輕載。,推程運(yùn)動(dòng)方程,等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,34,3.五次多項(xiàng)式五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移、速度和加速度方程的一般表達(dá)式為,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,35,將邊界條件分別代入，可解得6個(gè)待定系數(shù)，得到從動(dòng)件在推程中五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方程為,位移方程中僅含有3、4、5次冪，故又稱為3-4-5次多項(xiàng)式,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,36,該種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度與加速度曲線均連續(xù)，因而不產(chǎn)生剛性與柔性沖擊，可適用于高速中載工況,五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,37,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,二、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律,1、簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律,圖a所示為描述簡諧運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖。圖中橫坐標(biāo)為凸輪轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)為從動(dòng)件位移s。設(shè)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)沿圓周轉(zhuǎn)過任一角度時(shí)，對(duì)應(yīng)凸輪的轉(zhuǎn)角為，則質(zhì)點(diǎn)沿圓周等速運(yùn)動(dòng)時(shí)向縱坐標(biāo)方向的投影，即為簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移曲線。,簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖,.,38,推程運(yùn)動(dòng)方程,由于該種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度曲線按余弦規(guī)律變化，故又稱為余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,可知該運(yùn)動(dòng)規(guī)律的起始與終點(diǎn)處加速度突變?yōu)橛邢拗担蚨鴷?huì)產(chǎn)生柔性沖擊。如果從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)僅具有推程和回程階段，則其加速度曲線也連續(xù)，不產(chǎn)生柔性沖擊，因而可應(yīng)用于高速工況場合。,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,39,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,2、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,圖a所示為描述擺線運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖。由解析幾何可知，當(dāng)一個(gè)半徑為R的滾圓，沿縱坐標(biāo)從起始點(diǎn)A0勻速純滾動(dòng)時(shí)，圓周上點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)軌跡即為擺線，而點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)軌跡向縱坐標(biāo)方向的投影即構(gòu)成擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖,.,40,推程運(yùn)動(dòng)方程,由于加速度曲線按正弦規(guī)律變化，故又稱為正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。該種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度與加速度曲線均連續(xù)，不產(chǎn)生剛性與柔性沖擊，適用于高速場合,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,41,運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性分析,一、衡量運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo),1、最大速度最大速度值越大，則從動(dòng)件系統(tǒng)的動(dòng)量也大。若機(jī)構(gòu)在工作中遇到需要緊急停車的情況，由于從動(dòng)件系統(tǒng)動(dòng)量過大，會(huì)出現(xiàn)操控失靈，造成機(jī)構(gòu)損壞等安全事故。因此希望從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)速度的最大值越小越好。,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,42,2、最大加速度最大加速度值的大小，會(huì)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。因此希望從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度最大值越小越好。,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,3、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)。運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)是否連續(xù)也是衡量運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性的主要指標(biāo)。研究表明，為有效改善凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，減小系統(tǒng)的殘余振動(dòng)，應(yīng)選取躍度連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行凸輪廓線設(shè)計(jì)。,.,43,二、特性指標(biāo)的無量綱化,為在相同的條件下對(duì)各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特性參數(shù)進(jìn)行分析比較，通常需對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特性指標(biāo)進(jìn)行無量綱化。幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的無量綱化指標(biāo)和適用場合如下表所示,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,44,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較及適用場合,.,45,三、特性指標(biāo)的分析與比較,高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)性較好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如擺線、五次多項(xiàng)式等，其最大速度和最大加速度值一般也較大。具有較小的最大速度和最大加速度值的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其高階導(dǎo)數(shù)往往是不連續(xù)的。在選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用場合，在綜合權(quán)衡各項(xiàng)特性指標(biāo)的基礎(chǔ)上作具體的分析。,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,.,46,選擇和設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)需注意的問題,1.根據(jù)工作要求選擇或設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)工作場合對(duì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求，且凸輪轉(zhuǎn)速不太高時(shí)，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇或設(shè)計(jì)，應(yīng)在滿足工作要求的基礎(chǔ)上，考慮動(dòng)力特性等其他因素。,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,2.兼顧運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力特性兩方面要求當(dāng)工作場合對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求，且凸輪轉(zhuǎn)速又較高時(shí)，應(yīng)兼顧運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力特性兩方面要求，選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,.,47,3.綜合考慮運(yùn)動(dòng)規(guī)律的各項(xiàng)特性指標(biāo)在滿足從動(dòng)件工作要求的前提下，還應(yīng)在仔細(xì)權(quán)衡運(yùn)動(dòng)規(guī)律各項(xiàng)特性指標(biāo)優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,在工程實(shí)際中需針對(duì)具體的設(shè)計(jì)問題，在綜合考慮運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等多方面因素的基礎(chǔ)上來選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,.,48,組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡介,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,為滿足工程實(shí)際的需要，綜合幾種不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種具有良好綜合特性的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這種通過幾種不同函數(shù)組合在一起而設(shè)計(jì)出的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱為組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,.,49,1、修正正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律該曲線在運(yùn)動(dòng)起始的段和終止的段，采用周期相同的正弦函數(shù)；在兩段中間的段則采用一段周期較長的簡諧函數(shù)。,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,2、修正梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律用幾段簡諧函數(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)律運(yùn)動(dòng)線圖,.,50,凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理反轉(zhuǎn)法用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線用解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線,7.3平面凸輪廓線設(shè)計(jì),.,51,凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理反轉(zhuǎn)法,平面凸輪廓線設(shè)計(jì),為了便于繪出凸輪輪廓曲線,應(yīng)使工作中轉(zhuǎn)動(dòng)著的凸輪與不動(dòng)的圖紙間保持相對(duì)靜止。如果給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)與凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度數(shù)值相等、方向相反的“-”角速度,則凸輪處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。,從動(dòng)件尖底的運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的廓線,.,52,、尖底從動(dòng)件盤形凸輪已知：凸輪以等角速度順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪基圓半徑ro，導(dǎo)路與凸輪回轉(zhuǎn)中心間的相對(duì)位置及偏距e,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線,一、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線設(shè)計(jì),平面凸輪廓線設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)步驟、作從動(dòng)件的位移線圖、確定從動(dòng)件尖底的初始位置、確定導(dǎo)路在反轉(zhuǎn)過程中的一系列位置、確定尖底在反轉(zhuǎn)過程中的一系列位置、繪制凸輪廓線,.,53,、滾子從動(dòng)件盤形凸輪已知：凸輪以等角速度順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪基圓半徑ro，導(dǎo)路與凸輪回轉(zhuǎn)中心間的相對(duì)位置及偏距e，滾子半徑為r,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,平面凸輪廓線設(shè)計(jì),凸輪的理論廓線：根據(jù)滾子中心的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)出的廓線凸輪的實(shí)際廓線：與滾子直接接觸的廓線過程中的一系列位置,注意：基圓是指凸輪理論廓線上由最小半徑所作的圓從動(dòng)件端部的滾子與凸輪實(shí)際廓線的接觸點(diǎn)會(huì)隨凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷變化。,.,54,、平底從動(dòng)件盤形凸輪與滾子從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法相類似。,平面凸輪廓線設(shè)計(jì),將平底與導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)作為假想的尖底從動(dòng)件的尖端；應(yīng)用反轉(zhuǎn)法，根據(jù)平底從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，依次確定出假想的尖端在反轉(zhuǎn)過程中所處的位置，并在這些位置點(diǎn)分別作出各平底的圖形；作平底的內(nèi)包絡(luò)線，即為所要設(shè)計(jì)的凸輪廓線,.,55,平面凸輪廓線設(shè)計(jì),二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線設(shè)計(jì),已知：凸輪以等角速度逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪軸與擺桿回轉(zhuǎn)中心的距離為，凸輪基圓半徑ro，擺桿長度l，擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知，推程時(shí)凸輪與擺桿的轉(zhuǎn)向相反。,設(shè)計(jì)步驟、作從動(dòng)件的位移線圖、確定擺桿的初始位置、確定擺桿軸心在反轉(zhuǎn)過程中的一系列位置、確定擺桿尖底的一系列位置、繪制凸輪廓線,.,56,用解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線,平面凸輪廓線設(shè)計(jì),作圖法的特點(diǎn)概念清晰，簡便易行；誤差大、效率低。解析法的特點(diǎn)計(jì)算精度高、速度快，適合凸輪在數(shù)控機(jī)床上加工。解析法設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題將凸輪廓線表示為數(shù)學(xué)方程，這一過程稱為建立數(shù)學(xué)模型。,.,57,平面凸輪廓線設(shè)計(jì),一、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪,已知：凸輪以等角速度逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪基園半徑ro、滾子半徑rr，導(dǎo)路和凸輪軸心間的相對(duì)位置及偏距e，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,1.理論廓線方程,=,.,58,2.實(shí)際廓線方程,平面凸輪廓線設(shè)計(jì),.,59,3.刀具的中心軌跡方程,應(yīng)用數(shù)控銑床或凸輪磨床可加工凸輪的實(shí)際廓線。在加工凸輪前需計(jì)算刀具的中心軌跡方程。,平面凸輪廓線設(shè)計(jì),.,60,平面凸輪廓線設(shè)計(jì),二、平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu),建立直角坐標(biāo)系，使軸與從動(dòng)件導(dǎo)路重合，推程開始時(shí)平底與凸輪基圓在點(diǎn)相切由速度瞬心法可知，圖中P點(diǎn)為凸輪與平底從動(dòng)件的相對(duì)速度瞬心,.,61,平面凸輪廓線設(shè)計(jì),三、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu),建立坐標(biāo)系，使擺桿回轉(zhuǎn)軸心A0與凸輪回轉(zhuǎn)軸心O的連線與y軸重合,已知：凸輪以等角速度逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，推程時(shí)擺桿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪回轉(zhuǎn)中心O與擺桿回轉(zhuǎn)軸心A0的距離為,擺桿的長度為l,滾子半徑r，擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,凸輪的理論廓線B點(diǎn)的坐標(biāo),.,62,7.平面凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪基園半徑的確定滾子半徑的選擇平底直動(dòng)從動(dòng)件平底尺寸的確定從動(dòng)件偏置方向的確定,.,63,凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角,平面凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,壓力角：從動(dòng)件與凸輪在接觸點(diǎn)處的受力方向與其在該點(diǎn)絕對(duì)速度方向之間所夾的銳角,說明：凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)從動(dòng)件導(dǎo)路中心偏在凸輪軸心右側(cè)時(shí)，推程取減號(hào)，回程取加號(hào)；偏在左側(cè)時(shí)，推程取加號(hào)，回程取減號(hào)。若凸輪順針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則加減號(hào)的取法與上述相反。,一、壓力角,.,64,幾種常見的盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角,平面凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,在圖b和d中，由于從動(dòng)件的平底在運(yùn)動(dòng)中的任一位置都與凸輪廓線相切，因此這類凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角在凸輪機(jī)構(gòu)整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中為常值。,.,65,二、壓力角對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)受力的影響,平面凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,其他條件相同時(shí)，壓力角越大，推動(dòng)從動(dòng)件所需的作用力越大；當(dāng)壓力角非常大時(shí)，理論上作用力為無窮大時(shí)才能推動(dòng)從動(dòng)件，此時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。我們將此時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角稱為臨界壓力角,.,66