凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)(1)課件

1、8-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類 8-2 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 8-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 8-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 重點(diǎn) 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 1、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 盤形凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪機(jī)構(gòu) 在印刷機(jī)中的應(yīng)用在印刷機(jī)中的應(yīng)用 等徑凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu) 在機(jī)械加工中的應(yīng)用在機(jī)械加工中的應(yīng)用 8-1 8-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類 工程中用以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化的一種常用機(jī)構(gòu)。工程中用以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化的一種常用機(jī)構(gòu)。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 利用分度凸輪利用分度凸輪 機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī) 械加工中的應(yīng)用械加工中

2、的應(yīng)用 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 1-圓柱凸輪 2-直 動(dòng)從動(dòng)件 3-毛坯 1)1)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的位置要求實(shí)現(xiàn)預(yù)期的位置要求 這種這種自動(dòng)送料凸自動(dòng)送料凸 輪機(jī)構(gòu)輪機(jī)構(gòu)，能夠完，能夠完 成輸送毛坯到達(dá)成輸送毛坯到達(dá) 預(yù)期位置的功能，預(yù)期位置的功能， 但對(duì)毛坯在移動(dòng)但對(duì)毛坯在移動(dòng) 過程中的運(yùn)動(dòng)沒過程中的運(yùn)動(dòng)沒 有特殊的要求有特殊的要求 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 繞線機(jī)構(gòu)繞線機(jī)構(gòu) 3 1 2 A 線線 2)2)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求 這種凸輪這種凸輪 在運(yùn)動(dòng)中在運(yùn)動(dòng)中 能推動(dòng)擺能推動(dòng)擺 動(dòng)從動(dòng)件動(dòng)從動(dòng)件2 2 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)均勻均勻 纏繞線繩纏繞線繩 的運(yùn)動(dòng)學(xué)的

3、運(yùn)動(dòng)學(xué) 要求。要求。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu) 3)3)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性要求實(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)這種凸輪機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)氣閥氣閥 的運(yùn)動(dòng)學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)要求，并且具有要求，并且具有良良 好的動(dòng)力學(xué)特性好的動(dòng)力學(xué)特性。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 靠模車削機(jī)構(gòu)靠模車削機(jī)構(gòu) 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 3 皮帶輪皮帶輪 5 卷帶輪卷帶輪 錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu) 1 放音鍵放音鍵 2 摩擦輪摩擦輪 4 1 3 2 4 5 放音鍵放音鍵 卷帶輪卷帶輪 皮帶輪皮帶輪 摩擦輪摩擦輪 錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu) 第

4、八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 自動(dòng)車床凸輪機(jī)構(gòu)自動(dòng)車床凸輪機(jī)構(gòu) 此自動(dòng)車床在加工有臺(tái)階的銷套時(shí)，其送料、此自動(dòng)車床在加工有臺(tái)階的銷套時(shí)，其送料、 夾緊、車外圓與鉆孔及切斷四道工序的運(yùn)動(dòng)及其時(shí)序夾緊、車外圓與鉆孔及切斷四道工序的運(yùn)動(dòng)及其時(shí)序 配合要求，均由凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。配合要求，均由凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪凸輪1 從動(dòng)件從動(dòng)件2 機(jī)架機(jī)架3 三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu) 具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。 由凸輪直接推動(dòng)的構(gòu)件。由凸輪直接推動(dòng)的構(gòu)件。 又稱推桿。又稱推桿。 當(dāng)凸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過其

5、上的曲線當(dāng)凸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過其上的曲線 輪廓與從動(dòng)件的高副接觸。若凸輪輪輪廓與從動(dòng)件的高副接觸。若凸輪輪 廓曲線或廓曲線或凹槽曲線按從動(dòng)件的預(yù)期運(yùn)凹槽曲線按從動(dòng)件的預(yù)期運(yùn) 動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)而成，動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)而成，可獲得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)?？色@得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。 組成：組成： 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 特點(diǎn)：特點(diǎn)：（與連桿機(jī)構(gòu)相比）（與連桿機(jī)構(gòu)相比） 1 1）結(jié)構(gòu)簡單緊湊、工作可靠且易于設(shè)計(jì)。）結(jié)構(gòu)簡單緊湊、工作可靠且易于設(shè)計(jì)。 2 2）多用性、靈活性。使從動(dòng)件精確地實(shí)現(xiàn)各種）多用性、靈活性。使從動(dòng)件精確地實(shí)現(xiàn)各種 預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，易于實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)的相互協(xié)調(diào)配合。預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，易于實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)的相互協(xié)調(diào)

6、配合。 3 3）高副機(jī)構(gòu)）高副機(jī)構(gòu)摩擦、磨損摩擦、磨損 輕載、高速。輕載、高速。 應(yīng)用：應(yīng)用：各種機(jī)械，特別是自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝各種機(jī)械，特別是自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝 置和裝配生產(chǎn)線中。置和裝配生產(chǎn)線中。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 2凸輪機(jī)構(gòu)的分類凸輪機(jī)構(gòu)的分類 盤形凸輪盤形凸輪 Plate cam 移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪 Wedge cam (1) 按凸輪的形狀分按凸輪的形狀分 可視為盤形凸輪的回可視為盤形凸輪的回 轉(zhuǎn)軸心處于無窮遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)軸心處于無窮遠(yuǎn)處 時(shí)演化而成的時(shí)演化而成的 結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。 應(yīng)用最為廣泛應(yīng)用最為廣泛 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 圓

7、柱凸輪圓柱凸輪 Cylindrical cam 空間凸輪機(jī)構(gòu)空間凸輪機(jī)構(gòu), ,可使從動(dòng)件獲得大的工作行程又不可使從動(dòng)件獲得大的工作行程又不 致過于龐大。致過于龐大。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 (2) (2) 按推桿的形狀分按推桿的形狀分 尖頂從動(dòng)件尖頂從動(dòng)件 Knife-edge follower 滾子從動(dòng)件滾子從動(dòng)件 Roller follower 構(gòu)造簡單、易磨損、用于儀表機(jī)構(gòu)。構(gòu)造簡單、易磨損、用于儀表機(jī)構(gòu)。 磨損小，應(yīng)用廣。磨損小，應(yīng)用廣。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 平底從動(dòng)件平底從動(dòng)件 Flat-face follower 受力好、潤滑好，用于高速傳動(dòng)。受力好

8、、潤滑好，用于高速傳動(dòng)。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 ( () ) 按推桿的運(yùn)動(dòng)形式分按推桿的運(yùn)動(dòng)形式分 擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件 Oscillating follower 移動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件 Reciprocating follower 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 據(jù)導(dǎo)路與回轉(zhuǎn)中心據(jù)導(dǎo)路與回轉(zhuǎn)中心 的相對(duì)位置的相對(duì)位置 對(duì)心式對(duì)心式 偏置式偏置式 移動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 (4)(4)按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸( (封閉封閉) )的方式分的方式分 力封閉型凸輪機(jī)構(gòu)力封閉型凸輪機(jī)構(gòu) Force-closed cams

9、 彈簧力封閉彈簧力封閉 Force-closed by preloaded spring 重力封閉重力封閉 Force-closed by gravity 從動(dòng)件與凸輪保持從動(dòng)件與凸輪保持 接觸的方式，保持接觸的方式，保持 運(yùn)動(dòng)不失真。運(yùn)動(dòng)不失真。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 形封閉型凸輪機(jī)構(gòu)形封閉型凸輪機(jī)構(gòu) Form-closed cams 凹槽凸輪機(jī)構(gòu)凹槽凸輪機(jī)構(gòu) Plate-groove cam mechanism 等寬凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu) Constant-breadth cam mechanism 利用凸輪與從動(dòng)件的特利用凸輪與從動(dòng)件的特 殊幾何形狀和尺寸殊幾何形狀和尺寸

10、W 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 等徑凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu) Conjugate yoke radial cam mechanism r1 r2 r1+r2 =const 過凸輪軸心過凸輪軸心O O所作任一徑向線上與凸輪相接觸的兩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。滾子中心間的距離處處相等。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 共軛凸輪機(jī)構(gòu)（主回）共軛凸輪機(jī)構(gòu)（主回） Conjugate cam mechanism 主凸輪主凸輪1 1推動(dòng)從動(dòng)推動(dòng)從動(dòng) 件完成沿逆時(shí)針方向件完成沿逆時(shí)針方向 正行程的擺動(dòng)，另一正行程的擺動(dòng)，另一 個(gè)凸輪個(gè)凸輪1 1/ /推動(dòng)完成沿推

11、動(dòng)完成沿 順時(shí)針方向的反行程順時(shí)針方向的反行程 的擺動(dòng)。這種凸輪機(jī)的擺動(dòng)。這種凸輪機(jī) 構(gòu)又稱為構(gòu)又稱為主回凸輪機(jī)主回凸輪機(jī) 構(gòu)構(gòu) 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 不同類型的凸輪與從動(dòng)件組合：不同類型的凸輪與從動(dòng)件組合： 尖頂直動(dòng)從動(dòng)件對(duì)心盤狀凸輪機(jī)構(gòu)尖頂直動(dòng)從動(dòng)件對(duì)心盤狀凸輪機(jī)構(gòu) 滾子直動(dòng)從動(dòng)件偏置盤狀凸輪機(jī)構(gòu)等滾子直動(dòng)從動(dòng)件偏置盤狀凸輪機(jī)構(gòu)等 （最基本類型）（最基本類型） 本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：以基本類型為重點(diǎn)研究，找出凸輪設(shè)計(jì)以基本類型為重點(diǎn)研究，找出凸輪設(shè)計(jì) 的基本方法。的基本方法。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù): : 2)2)從

12、動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律; ; 3)3)合理確定結(jié)構(gòu)尺寸合理確定結(jié)構(gòu)尺寸; ; 4)4)設(shè)計(jì)輪廓曲線。設(shè)計(jì)輪廓曲線。 1)1)根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式; ; 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 基本概念基本概念 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)件的在凸輪廓線的推動(dòng)下，從動(dòng)件的位移、速度、位移、速度、 加速度、躍度加速度、躍度（加速度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)）隨時(shí)間變（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)曲化的規(guī)律，常以圖線表示，又稱為從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)曲 線。線。 一般假定凸輪軸作等速運(yùn)轉(zhuǎn)，故凸輪轉(zhuǎn)角與時(shí)一般假定凸

13、輪軸作等速運(yùn)轉(zhuǎn)，故凸輪轉(zhuǎn)角與時(shí) 間成正比，因此間成正比，因此凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律通常通常 又可以表示為又可以表示為凸輪轉(zhuǎn)角的函數(shù)。凸輪轉(zhuǎn)角的函數(shù)。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 應(yīng)用及分類 o t s 名詞術(shù)語：名詞術(shù)語： 一、一、推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 基圓、基圓、 推程運(yùn)動(dòng)角、推程運(yùn)動(dòng)角、 基圓半徑、基圓半徑、 推程、推程、 遠(yuǎn)休止角、遠(yuǎn)休止角、 回程運(yùn)動(dòng)角、回程運(yùn)動(dòng)角、回程、回程、 近休止角、近休止角、 一個(gè)循環(huán)一個(gè)循環(huán) r0 h B A 而根據(jù)工作要求選而根據(jù)工作要求選 定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 是設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲是設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲 線的前提。

14、線的前提。 b b a a c c d d D B C 行程、行程、 遠(yuǎn)休止遠(yuǎn)休止 近休止近休止 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推桿在推程或回程時(shí)，其位移推桿在推程或回程時(shí)，其位移S S、速、速 度度V V和加速度和加速度a a 隨時(shí)間隨時(shí)間t t 的變化規(guī)律。的變化規(guī)律。 形式：形式：多項(xiàng)式、三角函數(shù)。多項(xiàng)式、三角函數(shù)。 S=S(t)S=S(t) V= =V(t)(t) a= =a(t)(t) 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 邊界條件：邊界條件： 凸輪轉(zhuǎn)過推程運(yùn)動(dòng)角凸輪轉(zhuǎn)過推程運(yùn)動(dòng)角a a從動(dòng)件上升從動(dòng)件上升h 1 1、多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律

15、、多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 一般表達(dá)式：一般表達(dá)式：s=C0+ C1+ C22 2+Cnn n (1) (1) 求一階導(dǎo)數(shù)得求一階導(dǎo)數(shù)得速度方程速度方程： v = = ds/dt 求二階導(dǎo)數(shù)得求二階導(dǎo)數(shù)得加速度方程加速度方程： a = =dv/dt =2=2 C22 2+ 6C32 2+n(n-1)Cn2 2n-2 n-2 其中：其中：凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角，d/dt=d/dt=凸輪角速度凸輪角速度, , C Ci i待定系數(shù)待定系數(shù)。 = = C1+ 2C2+nCnn-1 n-1 凸輪轉(zhuǎn)過回程運(yùn)動(dòng)角凸輪轉(zhuǎn)過回程運(yùn)動(dòng)角b b從動(dòng)件下降從動(dòng)件下降h 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1 1） 等速運(yùn)

16、動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律（一次多項(xiàng)式）等速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律（一次多項(xiàng)式） 推程起始點(diǎn)：推程起始點(diǎn)：=0=0， s=0 代入得：代入得：C00， C1h/h/a a 推程：推程： s h/h/a a v h/h/a a s a v a h 推程終止點(diǎn)：推程終止點(diǎn)：=a a，s=h + 剛性沖擊剛性沖擊 s = C0+ C1+ C22 2+Cnn n v = = C1+ 2C2+nCnn-1 n-1 a = 2 = 2 C22 2+ 6C32 2+n(n-1)Cn2 2n-2 n-2 回程：回程： sh(1-/h(1-/ c c ) ) v-h/-h/c c a0 a 0 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)

17、律 減速段推程：減速段推程： s h-2h(-h-2h(-a a) )2 2/a a2 2 1 s v v -4h(-4h(-a a)/)/a a2 2 a -4h-4h2 2/a a2 2 2 35463 2h/2h/0 0 柔性沖擊柔性沖擊 4h4h2 2/0 02 2 a 加速段推程：加速段推程： s 2h2h2 2/a a2 2 v 4h/4h/a a2 2 a 4h4h2 2/a a2 2 h/2 a a h/2 2 2） 等加等減速（二次多項(xiàng)式）運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加等減速（二次多項(xiàng)式）運(yùn)動(dòng)規(guī)律 位移曲線為一拋物線。位移曲線為一拋物線。 加、減速各占一半加、減速各占一半。 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

18、 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 3）五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 位移方程：位移方程： s=10h(/0 0)3 315h (/0 0)4 4+6h (/0 0)5 5 s s v a h 0 0 無沖擊，適用于高速凸輪。無沖擊，適用于高速凸輪。 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 s s a 2 2、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1 1）余弦加速度）余弦加速度( (簡簡 諧諧) )運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 123 456 v v 1 2 3 4 5 6 V Vmax max=1.57h/2 =1.57h/20 0 在起始和終止處理在起始和終止處理 論上論上a a為有限值，產(chǎn)為有限

19、值，產(chǎn) 生柔性沖擊。生柔性沖擊。 h a 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 2 2）正弦加速度（擺）正弦加速度（擺 線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律 無沖擊無沖擊 s a v h a a 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) v s a h o o o a a + - v s a h o o o a a 正弦改進(jìn)等速正弦改進(jìn)等速 3 3、改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律、改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律 為滿足工程實(shí)際的為滿足工程實(shí)際的 需要，綜合幾種不同運(yùn)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一種具有良好綜合特性 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這種的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這種通過通過 幾種不同函數(shù)組

20、合在一幾種不同函數(shù)組合在一 起而設(shè)計(jì)出的從動(dòng)件運(yùn)起而設(shè)計(jì)出的從動(dòng)件運(yùn) 動(dòng)規(guī)律，動(dòng)規(guī)律，稱為組合型運(yùn)稱為組合型運(yùn) 動(dòng)規(guī)律。動(dòng)規(guī)律。 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 二、運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性分析二、運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性分析 衡量運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo)：衡量運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo)： 1 1、最大速度、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。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)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。因此希望構(gòu)損壞等安全事故。因此希

21、望從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)速度的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)速度的 最大值越小越好最大值越小越好。 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 2 2、最大加速度、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)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)過程中的加速度從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度 最大值越小越好。最大值越小越好。 3 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) 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)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)。律特性的主

22、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，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)進(jìn)行凸輪廓線設(shè)計(jì)。 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的無量綱化指標(biāo)和適用場合如表示：幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的無量綱化指標(biāo)和適用場合如表示： 推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 1.凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理 8 83 3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 2.用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線 1)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪 3)滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪 2)偏置直動(dòng)尖頂從

23、動(dòng)件盤形凸輪 3.用解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 1 1、凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理、凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理 反轉(zhuǎn)原理：反轉(zhuǎn)原理： 依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法 設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，例如：設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，例如： 給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以- -時(shí)，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，時(shí)，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的 輪廓曲線輪廓曲線。 尖頂凸輪繪制動(dòng)畫尖頂凸輪繪制動(dòng)畫 滾子凸輪繪制動(dòng)畫滾子凸輪繪

24、制動(dòng)畫 O O - 33 11 22 3 3 3 3 1 1 1 1 2 2 2 2 s s1 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) r0 120 - 1 對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪 的基圓半徑的基圓半徑r r0 0，角速度，角速度( (逆時(shí)針）和從動(dòng)逆時(shí)針）和從動(dòng) 件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)： 選比例尺選比例尺l l作基圓作基圓r r0 0。 反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。 確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)

25、的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。 1 1）對(duì)心直動(dòng)尖頂）對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件從動(dòng)件盤形凸輪盤形凸輪 60 1209090 1 3 5 7 8 13578 911 1315 9 11 13 12 14 s 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 60 90 90 A 1 87 6 5 4 3 2 14 13 12 11 109 2 2、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) e A A 偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，

26、已知凸輪的基偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基 圓半徑圓半徑r r0 0，角速度，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心 距距e e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 2 2）偏置直動(dòng)尖頂）偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件從動(dòng)件盤形凸輪盤形凸輪 60 1209090 1 3 5 7 8 13578 911 1315 9 11 13 12 14 s - O O 1 2 3 4 5 6 7 8 15 14 13 12 11 10 9 設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)： 選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r r0 0 反向等分各運(yùn)動(dòng)角反向等分各運(yùn)動(dòng)角; ; 確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)

27、的位置確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置; ; 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。 15 14 13 12 11 10 9 k9 k10 k11 k12 k13 k14 k15 1 2 3 4 5 6 7 8 k1 k2 k3 k5k4 k6 k7 k8 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)： 選比例尺選比例尺l l作基圓作基圓r r0 0。 反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。 確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。 將各尖頂點(diǎn)連接

28、成一條光滑曲線。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。 60 1209090 1 3 5 7 8 13578 911 1315 9 11 13 12 14 s 作各位置滾子圓的內(nèi)作各位置滾子圓的內(nèi)( (外外) )包絡(luò)線。包絡(luò)線。 3 3）滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪）滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪 滾子直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基滾子直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基 圓半徑圓半徑r r0 0，角速度，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 r0 A 120 - 12 3 4 5 6 7 8 10 1111 12 13 14 60 90 90 1 87 6 5

29、 4 3 2 14 13 12 11 109 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 凸輪的理論廓線凸輪的理論廓線：根據(jù)滾子中心的：根據(jù)滾子中心的 運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)出的廓線運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)出的廓線 凸輪的實(shí)際廓線：凸輪的實(shí)際廓線：與滾子直接接觸與滾子直接接觸 的廓線過程中的一系列位置的廓線過程中的一系列位置 注意：注意： n基圓是指凸輪理論廓線上由最基圓是指凸輪理論廓線上由最 小半徑所作的圓。小半徑所作的圓。 n從動(dòng)件端部的滾子與凸輪實(shí)際從動(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)而不廓線的接觸點(diǎn)會(huì)隨凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而不 斷變化。斷變化。 理論輪廓理論輪廓 實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓

30、 r0 A 120 - 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 60 90 90 1 87 6 5 4 3 2 14 13 12 11 109 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 滾子半徑的確定 當(dāng)采用滾子從動(dòng)件時(shí)，其滾子半當(dāng)采用滾子從動(dòng)件時(shí)，其滾子半 徑徑r rT T的大小不僅與其本身的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)的大小不僅與其本身的結(jié)構(gòu)和強(qiáng) 度等有關(guān)，還受到凸輪廓線形狀的限度等有關(guān)，還受到凸輪廓線形狀的限 制。下面分析二者之間的關(guān)系。制。下面分析二者之間的關(guān)系。 滾子半徑滾子半徑r rT T凸輪廓線形狀凸輪廓線形狀 ？ 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

31、第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) a a工作輪廓的曲率半徑，工作輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑， r rT T滾子半徑滾子半徑 arT rT arT rT arT0 rT arT rT 輪廓失真輪廓失真 a rT rT a rT rT 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 最小曲率半徑的確定：最小曲率半徑的確定： min min一般不小于 一般不小于1 15mm5mm 對(duì)于外凸廓線：對(duì)于外凸廓線： r rr r F F F Ff 為了保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作，要求：為了保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作，要求： 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 壓力角 許用壓力角許用壓力角 推程時(shí)：推程時(shí)： 對(duì)于直動(dòng)推桿取對(duì)于直動(dòng)推桿取aa30300 0 ； ； 對(duì)于擺動(dòng)推桿對(duì)于擺動(dòng)推桿aa45450 0； 回程時(shí)：通常取回程時(shí)：通常取aa70700 080800 0。 a amaxa a （推程推程） a amaxa a （回程回程） a a 注：回程一般不會(huì)出現(xiàn)自鎖，通常只