第6章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)36

1、安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 第第6章章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 61 凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用 62 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì) 63 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 64 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì) 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 61 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的類和應(yīng)用的類和應(yīng)用 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：三個(gè)構(gòu)件、三個(gè)構(gòu)件、盤盤(柱柱)狀曲線輪廓、從動(dòng)件呈桿狀。狀曲線輪廓、從動(dòng)件呈桿狀。 作用：作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn)將連續(xù)回轉(zhuǎn) = 從動(dòng)件從動(dòng)件直線移動(dòng)直線移動(dòng)或或擺動(dòng)擺動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可精確實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，簡(jiǎn)單緊湊。可精確實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，

2、簡(jiǎn)單緊湊。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：高副，線接觸，易磨損，傳力不大。高副，線接觸，易磨損，傳力不大。 應(yīng)用：內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用：內(nèi)燃機(jī) 、自動(dòng)機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)等。、自動(dòng)機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)等。 分類：分類：1)按凸輪形狀分：按凸輪形狀分：盤形盤形、 移動(dòng)移動(dòng)、 圓柱凸輪圓柱凸輪 ( 端面端面 ) 。 2)按推桿形狀分：按推桿形狀分：尖頂、尖頂、 滾子、滾子、 平底平底從動(dòng)件。從動(dòng)件。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 尖頂構(gòu)造簡(jiǎn)單、易磨損、用于儀表機(jī)構(gòu)；尖頂構(gòu)造簡(jiǎn)單、易磨損、用于儀表機(jī)構(gòu)； 滾子滾子磨損小，應(yīng)用廣；磨損小，應(yīng)用廣； 平底平底受力好、潤(rùn)滑好，用于高速傳動(dòng)。受力好、潤(rùn)滑好，用于高速傳動(dòng)。 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授

3、 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 1 2 刀架刀架 o 3).按推桿運(yùn)動(dòng)分：按推桿運(yùn)動(dòng)分：直動(dòng)直動(dòng)(對(duì)心、偏置對(duì)心、偏置)、 擺動(dòng)擺動(dòng) 4).按保持接觸方式分：按保持接觸方式分： 力封閉力封閉（重力、彈簧等） 內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu) 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu) 幾何形狀封閉幾何形狀封閉(凹槽、等寬、等徑、主回凸輪) 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 r1 r2 r1+r2 =const W 凹凹 槽槽 凸凸 輪輪 主主 回回 凸凸 輪輪 等等 寬寬 凸凸 輪輪 等等 徑徑 凸凸 輪輪 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：只需要設(shè)計(jì)

4、適當(dāng)?shù)妮喞€，從動(dòng)件便可獲得只需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)妮喞€，從動(dòng)件便可獲得 任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：線接觸，容易磨損。線接觸，容易磨損。 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 繞線機(jī)構(gòu)繞線機(jī)構(gòu) 3 作者：潘存云教授 1 2 A 線線 應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例： 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 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)

5、卷帶機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu) 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 1 3 2 送料機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu) 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 0 0 o t s 62 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì) 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): : 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; ; 名詞術(shù)語(yǔ)：名詞術(shù)語(yǔ)： 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

6、、近休止角、 行程。行程。一個(gè)循環(huán) r0 h A 而根據(jù)工作要求選定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的前提。 2)2)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿運(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。 01 01 02 02D B C B 0 0 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 0 0 o t s r0 h A 01 01 02 02D B C B 0 0 運(yùn)動(dòng)規(guī)律：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、速度、速度V、 和加速度和加速度a 隨時(shí)間隨時(shí)間t 的變化規(guī)律。的變化規(guī)律。 形式：形式：多項(xiàng)式、

7、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) 位移曲線位移曲線 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 邊界條件：邊界條件： 凸輪轉(zhuǎn)過(guò)推程運(yùn)動(dòng)角凸輪轉(zhuǎn)過(guò)推程運(yùn)動(dòng)角0 0從動(dòng)件上升從動(dòng)件上升h 一、多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、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)得速度方程：求一階導(dǎo)數(shù)得速度方程： v = = ds/dt 求二階導(dǎo)數(shù)得加速度方程：求二階導(dǎo)數(shù)得加速度方程： a = =dv/dt =2=2 C22 2+ 6C32 2+n(n-1)Cn2 2n-2 n-2 其中：其中

8、：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(guò)回程運(yùn)動(dòng)角凸輪轉(zhuǎn)過(guò)回程運(yùn)動(dòng)角0 0從動(dòng)件下降從動(dòng)件下降h 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 在推程起始點(diǎn)：在推程起始點(diǎn)：=0=0， s=0 代入得：代入得：C00， C1h/h/0 0 推程運(yùn)動(dòng)方程：推程運(yùn)動(dòng)方程： s h/0 v h /0 s 0 v a h 在推程終止點(diǎn)：在推程終止點(diǎn)：=0 0 ，s=h + 剛性沖擊剛性沖擊 s = C0+ C1+ C22 2+Cnn n v = = C1+ 2C2+nCnn-1

9、 n-1 a = = 2 C22+ 6C32+n(n-1)Cn2n-2 同理得回程運(yùn)動(dòng)方程：同理得回程運(yùn)動(dòng)方程： sh(1-/0 ) v-h /0 a0 a 0 1.1.一次多項(xiàng)式（等速運(yùn)動(dòng)）運(yùn)動(dòng)規(guī)律一次多項(xiàng)式（等速運(yùn)動(dòng)）運(yùn)動(dòng)規(guī)律 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 2.二次多項(xiàng)式（等加等減速）運(yùn)動(dòng)規(guī)律二次多項(xiàng)式（等加等減速）運(yùn)動(dòng)規(guī)律 位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半。 推程加速上升段邊界條件：推程加速上升段邊界條件： 起始點(diǎn)：起始點(diǎn)：=0=0， s=0， v0 中間點(diǎn)：中間點(diǎn)：=0 0 /2 2， ，s=h/2 求得：求得：C00， C10，C2

10、2h/20 加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為： s 2h2 /20 v 4h /20 a 4h2 /20 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 a h/2 0 0 h/2 推程減速上升段邊界條件：推程減速上升段邊界條件： 終止點(diǎn)：終止點(diǎn)：=0 0 ， ，s=h，v0 中間點(diǎn)：中間點(diǎn)：=0 0/2 2，s=h/2 求得：求得：C0h， C14h/0 C2-2h/20 減速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：減速段推程運(yùn)動(dòng)方程為： s h-2h(0 )2/20 1 s v -4h(0-)/20 a -4h2 /20 2 3546 2h/2h/0 0 柔性沖擊柔性沖擊 4h4h2 2/

11、2 20 0 3 重寫加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：重寫加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為： s 2h2 /20 v 4h /20 a 4h2 /20 v 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 同理可得回程等加速段的運(yùn)動(dòng)方程為：同理可得回程等加速段的運(yùn)動(dòng)方程為： s h-2h2/20 v -4h/20 a -4h2/20 回程等減速段運(yùn)動(dòng)方程為：回程等減速段運(yùn)動(dòng)方程為： s 2h(0-)2/20 v -4h(0-)/20 a 4h2/20 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 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 s=10h(/0 0)3 315h (/0 0)4 4+6h (/0 0)5 5 s s

12、v a h 0 0 無(wú)沖擊，適用于高速凸輪。無(wú)沖擊，適用于高速凸輪。 v = =ds/dt = = C1+ 2C2+ 3C32 2+ 4C43 3+ 5C54 4 a = =dv/dt = = 2C22 2+ 6C32 2+12C42 22 2+20C52 23 3 一般表達(dá)式：一般表達(dá)式： 邊界條件：邊界條件： 起始點(diǎn)起始點(diǎn)：=0=0，s=0， v0， a0 終止點(diǎn)終止點(diǎn)：=0 0，s=h, v0，a0 求得：求得：C0C1C20, 0, C310h/10h/0 03 3 , , C415h/15h/0 04 4 , , C56h/6h/0 05 5 s =C0+ C1+ C22 2+ C3

13、3 3+ C44 4+C55 5 位移方程：位移方程： 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 設(shè)計(jì)：潘存云 h 0 s s a 二、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、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(jiǎn)諧簡(jiǎn)諧) )運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推程：推程： sh1-cos(/0)/2 v hsin(/0)/20 a 2h2 cos(/0)/220 回程：回程： sh1cos(/0)/2 v-hsin(/0)/20 a-2h2 cos(/0)/220 123 456 v v V Vmax max=1.57h/2 =1.57h/20 0 在起始和終止處理論上在起始和終止處理論上a為有

14、限值，產(chǎn)生柔性沖擊。為有限值，產(chǎn)生柔性沖擊。 1 2 3 4 5 6 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 s a v h 0 0 2.2.正弦加速度（擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度（擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推程：推程： sh/h/0 0-sin(2/-sin(2/0 0)/2)/2 vh1-cos(2/h1-cos(2/0 0)/)/0 0 a2h2h2 2 sin(2/(2/0 0)/)/2 20 0 回程：回程： sh1-/h1-/ 0 0+sin(2/ +sin(2/ 0 0)/2 )/2 vhcos(2/hcos(2/ 0 0)-1/ )-1/ 0 0 a-2h-2h2 2

15、sin(2/(2/ 0 0)/ )/2 20 0 無(wú)沖擊無(wú)沖擊 vmax=2h/0 0 amax=6.28=6.28hh2 2/0 02 2 123456 r=h/2 =2/=2/0 0 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 設(shè)計(jì)：潘存云 v s a h o o o 0 0 6.2.3 6.2.3 組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律 將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合，以改善將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合，以改善 運(yùn)動(dòng)特性。運(yùn)動(dòng)特性。 + - 正弦改進(jìn)等速正弦改進(jìn)等速 v s a h o o o 0 0 原因：為了避免剛性沖擊和柔性沖擊原因：為了避免剛性沖擊和柔性沖擊 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云

16、教授 作者：潘存云教授 6.2.46.2.4、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇選擇 選擇原則：選擇原則： 1 1. 機(jī)器的工作過(guò)程只要求凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一角度機(jī)器的工作過(guò)程只要求凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一角度0 0時(shí)，推時(shí)，推 桿完成一行程桿完成一行程h h（直動(dòng)推桿）或（直動(dòng)推桿）或（擺動(dòng)推桿），對(duì)（擺動(dòng)推桿），對(duì) 運(yùn)動(dòng)規(guī)律并無(wú)嚴(yán)格要求。則應(yīng)選擇直線或圓弧等易運(yùn)動(dòng)規(guī)律并無(wú)嚴(yán)格要求。則應(yīng)選擇直線或圓弧等易 加工曲線作為凸輪的輪廓曲線。如加工曲線作為凸輪的輪廓曲線。如夾緊凸輪夾緊凸輪。 工件工件工件工件 0 0 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 2 2. 機(jī)器的工作過(guò)程對(duì)推桿運(yùn)動(dòng)有要求，

17、則應(yīng)嚴(yán)格按工機(jī)器的工作過(guò)程對(duì)推桿運(yùn)動(dòng)有要求，則應(yīng)嚴(yán)格按工 作要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪廓線。如作要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪廓線。如刀架進(jìn)給凸輪刀架進(jìn)給凸輪。 3 3. 對(duì)高速凸輪，要求有較好的動(dòng)力特性，除了避對(duì)高速凸輪，要求有較好的動(dòng)力特性，除了避 免出現(xiàn)剛性或柔性沖擊外，還應(yīng)當(dāng)考慮免出現(xiàn)剛性或柔性沖擊外，還應(yīng)當(dāng)考慮V Vmax max和 和 amax。 h 0 0 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 高速重載凸輪要選高速重載凸輪要選V Vmax max和 和amax比較小的理由：比較小的理由： amax max 等加等減速等加等減速 2.0 4.02.0 4.0 柔性柔性

18、 中速輕載中速輕載 五次多項(xiàng)式五次多項(xiàng)式 1.88 5.771.88 5.77 無(wú)無(wú) 高速中載高速中載 余弦加速度余弦加速度 1.57 4.931.57 4.93 柔性柔性 中速中載中速中載 正弦加速度正弦加速度 2.0 6.282.0 6.28 無(wú)無(wú) 高速輕載高速輕載 改進(jìn)正弦加速度改進(jìn)正弦加速度 1.76 5.531.76 5.53 無(wú)無(wú) 高速重載高速重載100分 鐘 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較 運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 V Vmax max amax max 沖擊沖擊 推薦應(yīng)用范圍推薦應(yīng)用范圍 (h/(h/0 0) ) (h/(h/2 20 0) ) 等等 速速 1.0

19、 1.0 剛性剛性 低速輕載低速輕載 動(dòng)量動(dòng)量mv,mv, 若機(jī)構(gòu)突然被卡住，則沖擊力將很大若機(jī)構(gòu)突然被卡住，則沖擊力將很大 （F=mv/tF=mv/t）。）。 對(duì)重載凸輪，則適合選用對(duì)重載凸輪，則適合選用V Vmax max較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 慣性力慣性力F=-mF=-ma 對(duì)強(qiáng)度和耐磨性要求對(duì)強(qiáng)度和耐磨性要求。 對(duì)高速凸輪，希望對(duì)高速凸輪，希望amax max 愈小愈好。 愈小愈好。 V Vmax max , P, Pn n 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 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 6.3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

20、2.2.用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線 1)1)對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪 2)2)對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪 3)3)對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪 4)4)偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪 5)5)擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) 6)6)直動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 7)7)擺動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 3.3.用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 設(shè)計(jì)：潘存云 6.3.1 6.3.1

21、基本原理基本原理 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)的軌跡即凸輪的輪廓曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。 O O - 33 11 22 3 3 3 3 1 1 1 1 2 2 2 2 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 設(shè)計(jì)：潘存云 60 r0 120 - 1 已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基

22、圓半徑r0，角速度，角速度和和 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪 廓曲線。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 1 3 5 7 8 2 34 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 90 90 A 1 87 6 5 4 3 2 14

23、13 12 11 109 6.3.2.16.3.2.1直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì) 60 1209090 1 3 5 7891113 15 s 9 11 13 12 14 10 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 2)2)對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪 設(shè)計(jì)：潘存云 s 911 13 15 13 5 7 8 r0 A 120 - 1 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。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

24、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 3 5 7 89 11 13 12 14 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 60 90 90 1 8 7 6 5 4 3 2 14 13 12 11 10 9 理論輪廓理論輪廓 實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓 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。 已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度 和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪 輪廓曲線。輪廓曲線。 60 1209090 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教

25、授 作者：潘存云教授 3)3)對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪 設(shè)計(jì)：潘存云 s 911 13 15 1 3 5 7 8 r0 已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度 和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì) 該凸輪輪廓曲線。該凸輪輪廓曲線。 設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 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。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)件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。 作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。 8 7 6 5 4 3 2 1

26、910 11 12 13 14 - A 1 3 5 7 89 11 13 12 14 1 2 34 5 6 7 8 15 14 13 12 1110 9 60 1209090 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 設(shè)計(jì)：潘存云 911 13 15 1 3 5 7 8 O O e A A 已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度 和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距e， 設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 4)4)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 1 3 5 7 89 11 13 12 14 - 6 1 2 3 4

27、5 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)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 k14k15 1 2 3 4 5 6 7 8 k1 k2 k3 k5 k4 k6 k7 k8 60 1209090 s2 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 5)5)擺動(dòng)尖頂推桿盤

28、形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)：潘存云 120 B1 1 1 r0 60 1209090 已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度，擺桿長(zhǎng)度，擺桿長(zhǎng)度l以及擺以及擺 桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離d，擺桿角位移方程，擺桿角位移方程， 設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 1 2 3 4 5 6 7 8 5 6 7 8 B1B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 60 90 - d A B l 1 2 3 4 B22 2 B3 3 3 B4 4 4 B5 5 5 B6 6 6 B77 7 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8

29、 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 y x B0 6.3.36.3.3解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線 1) 1) 偏置直動(dòng)滾子推桿盤偏置直動(dòng)滾子推桿盤 形凸輪機(jī)構(gòu)形凸輪機(jī)構(gòu) 由圖可知：由圖可知： s0(r(r0 02 2-e-e2 2) )1/2 1/2 實(shí)際輪廓線為理論輪廓的等距線實(shí)際輪廓線為理論輪廓的等距線。 曲線任意點(diǎn)切線與法線斜率互為負(fù)倒數(shù)：曲線任意點(diǎn)切線與法線斜率互為負(fù)倒數(shù)： 原理：原理：反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法 設(shè)計(jì)結(jié)果：設(shè)計(jì)結(jié)果：輪廓的參數(shù)方程輪廓的參數(shù)方程: : x=x() y= y() x= (s0+s)sin+ ecos y= (s 0+s)co

30、s - - esin e tg= - -dx/dy =(dx/d)/(- - dy/d)=sin/cos (1) e r r0 0 - - rr r0 s0 s n n s0 y x 已知：已知：r r0 0、r rT T、e e、S=S()S=S() 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 (x, y) rr n n 對(duì)對(duì)(1)(1)式求導(dǎo)，得：式求導(dǎo)，得： dx/d(ds/d- e)sin+(s0+s)cos 式中式中: : “”對(duì)應(yīng)于內(nèi)等距線，對(duì)應(yīng)于內(nèi)等距線， “ “”對(duì)應(yīng)于外等距線。對(duì)應(yīng)于外等距線。 實(shí)際輪廓為實(shí)際輪廓為B點(diǎn)的坐標(biāo)：點(diǎn)的坐標(biāo)： x= y= x - r

31、rcos y - rrsin y x B0 e e r r0 0 - - rr r0 s0 s n n s0 y x ( dx/d) ( dx/d)2+( dy/d)2 得：得：sin= ( dy/d) ( dx/d)2+( dy/d)2 cos= (x,y) (x,y) dy/d(ds/d- e)cos-(s0+s)sin 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 s0 r0 B0 Ox y (x, y) 2)2)對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪 OP= v/ y= x= 建立坐標(biāo)系如圖：建立坐標(biāo)系如圖： P P點(diǎn)為相對(duì)瞬心，點(diǎn)為相對(duì)瞬心， (r0+s)si

32、n +(ds/d)cos (r0+s)cos(ds/d)sin v 推桿移動(dòng)速度為：推桿移動(dòng)速度為： =(ds/dt)/(d/dt)=(ds/dt)/(d/dt) =ds/d=ds/d v=vp=OP - ds/d s0 s P B 反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后，推桿移動(dòng)距離為后，推桿移動(dòng)距離為S S， 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 0 x r0 O y l A0 B0 3) 3) 擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) 已知已知：中心距中心距a ，擺桿長(zhǎng)度擺桿長(zhǎng)度l，0 0 、 、S=S()S=S() 理論廓線方程：理論廓線方程： x= y= 實(shí)際輪廓方程的求法同前。實(shí)

33、際輪廓方程的求法同前。 asinl sin (+0 0 ) acosl cos (+0 0 ) l sin (+0 0 ) asin y x a a 對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)點(diǎn)B 的坐標(biāo)為：的坐標(biāo)為： x=x rrcos y=y rrsin A - B 0 acos 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 6.4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì) 上述設(shè)計(jì)廓線時(shí)的凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)上述設(shè)計(jì)廓線時(shí)的凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)r0、e、rr等，等， 是預(yù)先給定的。實(shí)際上，這些參數(shù)也是根據(jù)機(jī)構(gòu)的是預(yù)先給定的。實(shí)際上，這些參數(shù)也是根據(jù)機(jī)構(gòu)的 受力情況是否良好、動(dòng)作是否靈活、尺寸是否緊湊受力情況是否良好、動(dòng)作是否靈活、尺寸

34、是否緊湊 等因素由設(shè)計(jì)者確定的。等因素由設(shè)計(jì)者確定的。 1.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖 2.凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定 3.滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 l b B d 1.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖 受力圖中，由受力圖中，由FFx x=0=0，F(xiàn)Fy y=0=0，MMB B=0=0 得得： FR2 FR1 t tn n 1 2 2 -Fsin(+1 1 )+(FR1FR2 )cos2 2=0 FQ+Fcos(+1 1 ) (FR1+ FR2 )sin2 2=0 FR2cos2 2 (l+

35、b) FR1cos2 2 b=0 由以上三式消去由以上三式消去R1、R2 得：得： v FQ F= cos(+1 1 ) (1+2b/l) sin(+1 1 )tg2 2 FQ 壓力角壓力角-正壓力與推桿上正壓力與推桿上B點(diǎn)速度方向之間的夾角點(diǎn)速度方向之間的夾角 分母分母 FF 若若大到使分母趨于大到使分母趨于0 0，則，則 FF 機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖 F 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 稱稱c=arctg1/(1+2b/l)tg2 2 -1 1 為臨界壓力角為臨界壓力角 。 增大導(dǎo)軌長(zhǎng)度增大導(dǎo)軌長(zhǎng)度l或減小懸臂尺寸或減小懸臂尺寸b可提高可提高c 工程上要求：工

36、程上要求：max 直動(dòng)推桿：直動(dòng)推桿：30 擺動(dòng)推桿：擺動(dòng)推桿：354545 回程：回程：708080 提問(wèn)：平底推桿提問(wèn)：平底推桿？ n n 0 0 v O r r0 0 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 B O s0 s D P點(diǎn)為相對(duì)瞬心：點(diǎn)為相對(duì)瞬心： 由由BCPBCP得得: : 6.4.2.6.4.2.凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定 ds/d OP= v/= ds/dt / d/dt =ds/d 運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定之后，凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定之后，凸輪機(jī)構(gòu) 的壓力角的壓力角與基圓半徑與基圓半徑r r0 0直接相關(guān)。直接相關(guān)。 =(ds/d-e)/(s=(ds/

37、d-e)/(s0 0+s)+s) tgtg=(OP-e)/BC=(OP-e)/BC n n P v v r r0 0 e tg = s + r20 - - e2 ds/d- - e 其中：其中： s0= r20 - e2 r r0 0 圖示圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)路位于右側(cè)。凸輪機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)路位于右側(cè)。 e e 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授O B 設(shè)計(jì)：潘存云 ds/d tg = s + r2 0 - e2 ds/d + + e n n 同理，當(dāng)導(dǎo)路位于中心左側(cè)時(shí)，有：同理，當(dāng)導(dǎo)路位于中心左側(cè)時(shí)，有： CP = ds/d + + e e P C r0s0 s D =(ds

38、/d+e)/(s=(ds/d+e)/(s0 0+s)+s) tgtg=(OP+e)/BC=(OP+e)/BC 其中：其中： s0= r20 - e2 e e OP= v/= ds/dt / d/dt=ds/d 此時(shí)，當(dāng)偏距此時(shí)，當(dāng)偏距e增大時(shí)，壓力角反而增大。增大時(shí)，壓力角反而增大。 對(duì)于直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)存在一個(gè)正確偏置的問(wèn)題！對(duì)于直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)存在一個(gè)正確偏置的問(wèn)題！ 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 綜合考慮兩種情況有：綜合考慮兩種情況有： tg = s + r20 - e2 ds/d e “+ +” 用于導(dǎo)路和瞬心位于凸輪回轉(zhuǎn)中心的兩側(cè)；用于導(dǎo)路和瞬心位于凸輪回轉(zhuǎn)中心的兩側(cè)