第6章 凸輪機構(gòu)及設(shè)計

1、機械原理機械原理Cam Mechanism And Its Design5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵12022-3-75凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵22022-3-7機械原理機械原理5-1 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)(cam mechanisms)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)O1凸輪凸輪( (camcam)1 )1從動件從動件（follower)follower)2 2機架機架（frame)frame)3 31凸輪機構(gòu)的組成凸輪機構(gòu)的組成工作原理工作原理作用作用：將將連續(xù)連續(xù)回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)( (或移動）或移動） = = 從動件直

2、從動件直線線移動移動或或擺動擺動。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵32022-3-7機械原理機械原理一、凸輪機構(gòu)一、凸輪機構(gòu)(cam mechanisms)的應(yīng)用的應(yīng)用5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵42022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵52022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用自動機床自動機床5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵62022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)塔刀架5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)

3、及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵72022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用小型抓片機抓片機構(gòu)小型抓片機抓片機構(gòu)5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵82022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用312A線線繞線機構(gòu)繞線機構(gòu)5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵92022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用3皮帶輪皮帶輪5卷帶輪卷帶輪錄音機卷帶機構(gòu)錄音機卷帶機構(gòu)1放音鍵放音鍵2摩擦輪摩擦輪413245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卷帶機構(gòu)錄音機卷帶機構(gòu)5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘

4、海兵潘海兵潘海兵102022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用132送料機構(gòu)送料機構(gòu)5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵112022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵122022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵132022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用進刀機構(gòu)進刀機構(gòu)5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵142022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用5凸輪機構(gòu)及其

5、設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵152022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵162022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用凸輪機構(gòu)應(yīng)用O1123456789101112O2O3粉料壓片機機構(gòu)系統(tǒng)圖粉料壓片機機構(gòu)系統(tǒng)圖13型腔型腔（料斗料斗）（上沖頭）（上沖頭）（下沖頭）（下沖頭）（1 1）移動料斗移動料斗4 4至型腔上方，并使料斗振動，將粉至型腔上方，并使料斗振動，將粉料裝入型腔。料裝入型腔。（2 2）下沖頭下沖頭6 6下沉，以防止上沖頭下沉，以防止上沖頭1212下壓時將型腔下壓時將型腔內(nèi)粉料抖出。內(nèi)粉料抖

6、出。（3 3）上、下沖頭對粉料加壓，并保壓一定時間。上、下沖頭對粉料加壓，并保壓一定時間。（4 4）上沖頭退出，下沖頭頂出藥片。上沖頭退出，下沖頭頂出藥片。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵172022-3-7機械原理機械原理凸輪機構(gòu)應(yīng)用特點凸輪機構(gòu)應(yīng)用特點優(yōu)點優(yōu)點只要正確地設(shè)計和制造出凸輪的輪廓曲線，就能把只要正確地設(shè)計和制造出凸輪的輪廓曲線，就能把凸輪的回轉(zhuǎn)運動準確可靠地轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹A(yù)期的復(fù)雜凸輪的回轉(zhuǎn)運動準確可靠地轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹A(yù)期的復(fù)雜運動規(guī)律的運動，而且設(shè)計簡單運動規(guī)律的運動，而且設(shè)計簡單; ;凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、運動可靠。湊、運動可

7、靠。缺點缺點凸輪與從動件之間為點或線接觸，故難以保持良好凸輪與從動件之間為點或線接觸，故難以保持良好的潤滑，容易磨損。的潤滑，容易磨損。凸輪機構(gòu)通常適用于傳力不大的機械中。尤其廣泛凸輪機構(gòu)通常適用于傳力不大的機械中。尤其廣泛應(yīng)用于自動機械、儀表和自動控制系統(tǒng)中。應(yīng)用于自動機械、儀表和自動控制系統(tǒng)中。 5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵182022-3-7機械原理機械原理(3) 凸輪機構(gòu)應(yīng)用特點凸輪機構(gòu)應(yīng)用特點5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵192022-3-7機械原理機械原理二、凸輪機構(gòu)的分類二、凸輪機構(gòu)的分類(1) 按凸輪的形狀分按凸輪的形狀

8、分盤形凸輪盤形凸輪(plate cam)移動凸輪移動凸輪(translating cam)盤形凸輪移動凸輪圓錐凸輪圓柱凸輪盤形凸輪移動凸輪圓錐凸輪圓柱凸輪最基本形式，凸輪是最基本形式，凸輪是一個繞固定軸轉(zhuǎn)動且一個繞固定軸轉(zhuǎn)動且具有變化半徑的盤形具有變化半徑的盤形零件。零件。當盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心當盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠時，凸輪相趨于無窮遠時，凸輪相對機架做直線運動。對機架做直線運動。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵202022-3-7機械原理機械原理(2)按從動件上高副元素的幾何形狀分：按從動件上高副元素的幾何形狀分：尖頂從動件滾子從動件平底從動件尖頂從動件滾子從

9、動件平底從動件尖頂從動件尖頂從動件(knife-edge follower) 構(gòu)造簡單、易磨損、適用于作構(gòu)造簡單、易磨損、適用于作用力不大和速度較低的場合；用力不大和速度較低的場合；用于儀表機構(gòu)；用于儀表機構(gòu)；5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵212022-3-7機械原理機械原理滾子從動件滾子從動件(roller follower) 滾動摩擦，磨損小，故滾動摩擦，磨損小，故可用來傳遞較大的動力；可用來傳遞較大的動力； 應(yīng)用廣；應(yīng)用廣；5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵222022-3-7機械原理機械原理平底從動件平底從動件(flat-faced

10、follower)(flat-faced follower)受力比較平穩(wěn)，易形成油受力比較平穩(wěn)，易形成油膜，潤滑好，用于高速傳膜，潤滑好，用于高速傳動。動。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵232022-3-7機械原理機械原理(3) 按從動件的運動分：按從動件的運動分：移動從動件移動從動件(translating follower)擺動從動件擺動從動件(oscillating follower)對心對心(in-line)移動從動件移動從動件偏置移動從動件偏置移動從動件(offset)5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵242022-3-7機械原理機

11、械原理(4) 按凸輪與從動件維持接觸（鎖合）的方式分按凸輪與從動件維持接觸（鎖合）的方式分力鎖合力鎖合(force-closed)形鎖合形鎖合(form-closed)力鎖合力鎖合(force-closed)利用重力、彈簧力或利用重力、彈簧力或其它外力使從動件始其它外力使從動件始終與凸輪保持接觸。終與凸輪保持接觸。 5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵252022-3-7機械原理機械原理形鎖合形鎖合(form-closed)(form-closed)溝槽凸輪溝槽凸輪等寬凸輪等寬凸輪等徑凸輪等徑凸輪共軛凸輪共軛凸輪利用凸輪與從動件構(gòu)成高副的利用凸輪與從動件構(gòu)成高副的特殊幾何

12、結(jié)構(gòu)使凸輪與推桿始特殊幾何結(jié)構(gòu)使凸輪與推桿始終保持接觸。終保持接觸。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵262022-3-7機械原理機械原理圓錐凸輪圓錐凸輪(cone cam)圓柱凸輪圓柱凸輪(cylindrical cam)將移動凸輪卷成將移動凸輪卷成圓柱體即是圓柱圓柱體即是圓柱凸輪。凸輪。將移動凸輪卷成圓錐將移動凸輪卷成圓錐體即是圓錐凸輪。體即是圓錐凸輪。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵272022-3-7機械原理機械原理(5) 凸輪機構(gòu)的命名凸輪機構(gòu)的命名5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵282022-3-7機械原理

13、機械原理(5) 凸輪機構(gòu)的命名凸輪機構(gòu)的命名5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵292022-3-7機械原理機械原理三、凸輪機構(gòu)的工作原理三、凸輪機構(gòu)的工作原理sCSSD2h行程行程(lift)推程運動角推程運動角遠休止角遠休止角(outer dwell)回程運動角回程運動角近休止角近休止角(inner dwell)BosDrbeABC凸輪的基圓凸輪的基圓該位置為初始位置該位置為初始位置名詞術(shù)語名詞術(shù)語基圓基圓 基圓半徑基圓半徑 r rb b推程推程 推程運動角推程運動角 遠休遠休 遠休止角遠休止角 s回程回程 回程運動角回程運動角 近休近休 近休止角近休止角 s 行程行

14、程 h h5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵302022-3-7機械原理機械原理基圓基圓 基圓半徑基圓半徑 r rb b推程推程 推程運動角推程運動角 遠休遠休 遠休止角遠休止角 s回程回程 回程運動角回程運動角 近休近休 近休止角近休止角 s 行程行程 h h5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵312022-3-7機械原理機械原理擺動從動件凸輪機構(gòu)擺動從動件凸輪機構(gòu)AO1O2maxB1B從動件擺角從動件擺角推程運動角推程運動角CSSD2遠休止角遠休止角回程運動角回程運動角近休止角近休止角oBmax最大擺角最大擺角最大擺角最大擺角擺角5凸輪機構(gòu)及其

15、設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵322022-3-7機械原理機械原理四、凸輪機構(gòu)的設(shè)計任務(wù)四、凸輪機構(gòu)的設(shè)計任務(wù) 為滿足凸輪機構(gòu)的輸出件提出的運動要求、動力要求等，凸輪機構(gòu)的設(shè)計大致可分成以下四步：（1 1）選擇凸輪類型和從動件運動規(guī)律）選擇凸輪類型和從動件運動規(guī)律（2 2）確定凸輪的基圓半徑）確定凸輪的基圓半徑（3 3）確定凸輪的輪廓）確定凸輪的輪廓（4 4）進行必要的靜力、效率、動力分析）進行必要的靜力、效率、動力分析5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵332022-3-7機械原理機械原理5-2 推桿的運動規(guī)律推桿的運動規(guī)律按照從動件在一個循環(huán)中是否需要停

16、歇及停在何處等，可按照從動件在一個循環(huán)中是否需要停歇及停在何處等，可將凸輪機構(gòu)從動件的位移曲線分成如下四種類型：將凸輪機構(gòu)從動件的位移曲線分成如下四種類型：sSO2sSSO2sSO2（1）升）升-停停-回回-停型（停型（RDRD型）型） （2）升）升-回回-停型（停型（RRD型）型）（3）升）升-停停-回型（回型（RDR型）型）（4）升）升-回型（回型（RR型）型）sO25凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵342022-3-7機械原理機械原理主動件主動件-凸輪一般作勻速轉(zhuǎn)動（角速度為凸輪一般作勻速轉(zhuǎn)動（角速度為w ），從動件的），從動件的運動規(guī)律的數(shù)學(xué)方程式為運動規(guī)律的數(shù)

17、學(xué)方程式為位移位移)(fS 速度速度ddsdtdddsdtdsv加速度加速度222dsddtdddvdtdva躍度躍度333dsddtdddadtdaj5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵352022-3-7機械原理機械原理一、基本運動規(guī)律一、基本運動規(guī)律（1） 多項式運動規(guī)律多項式運動規(guī)律(polynomial motion curve)邊界條件：邊界條件：凸輪轉(zhuǎn)過推程運動角凸輪轉(zhuǎn)過推程運動角0從動件上升從動件上升h一般表達式：一般表達式：s=C0+ C1+ C22+Cnn (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

18、度方程加速度方程：a =dv/dt =2 C22+ 6C32+n(n-1)Cn2n-2其中：其中：凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角，d/dt=凸輪角速度凸輪角速度, Ci待定系數(shù)待定系數(shù)。= C1+ 2C2+nCnn-1凸輪轉(zhuǎn)過回程運動角凸輪轉(zhuǎn)過回程運動角0從動件下降從動件下降h5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵362022-3-7機械原理機械原理（1） n=1的運動規(guī)律（等速運動規(guī)律的運動規(guī)律（等速運動規(guī)律constant velocity）s = C0+ C1+ C22+Cnnv = C1+ 2C2+nCnn-1a = 2 C22+ 6C32+n(n-1)Cn2n-2運動方程式一般

19、表達式： 0110dtdvacdtdsvccs 等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵372022-3-7機械原理機械原理推程運動方程：推程運動方程：邊界條件邊界條件推程起始點：推程起始點：=0， s=0代入得：代入得：C00， C1h/0推程終止點：推程終止點：=0，s=h 000, 00)()( ahvhsh 0s Ov O 0(h/ 0) v O 0+同理得回程運動方程同理得回程運動方程：000(1/)/0,0shvha -(h/ 0) 從動件在起始和終止點速度有突變，使瞬時加速度趨于無從動件在起始和終止點速度有突變，使瞬時加速度趨于無窮大，從

20、而產(chǎn)生無限值慣性力，并由此對凸輪產(chǎn)生沖擊窮大，從而產(chǎn)生無限值慣性力，并由此對凸輪產(chǎn)生沖擊 剛性沖擊剛性沖擊5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵382022-3-7機械原理機械原理（2 2）n=2n=2的運動規(guī)律（等加速等減速的運動規(guī)律（等加速等減速constant accelerationconstant acceleration運動規(guī)運動規(guī)律）律）運動方程式一般表達式：運動方程式一般表達式：s = C0+ C1 + C2 2v = ds/dt = C1 +2C2 a = dv/dt = 2C2 2等加速運動規(guī)律等加速運動規(guī)律注意：注意： 為保證凸輪機構(gòu)運動平穩(wěn)性，常使推

21、桿在一個行程為保證凸輪機構(gòu)運動平穩(wěn)性，常使推桿在一個行程h h中的前半段作等加速運動，后半段作等減速運動，且加速中的前半段作等加速運動，后半段作等減速運動，且加速度和減速度的絕對值相等。度和減速度的絕對值相等。例如：將推程例如：將推程0 0， 0 0 劃分為劃分為兩個區(qū)段：兩個區(qū)段：加速段加速段0 0， 0 0/2/2減速段減速段 0 0/2 /2 ， 0 0 5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵392022-3-7機械原理機械原理推程運動方程推程運動方程s = C0+ C1 + C2 2v = ds/dt = C1 +2C2 a = dv/dt = 2C2 2推程等加速

22、段邊界條件：推程等加速段邊界條件：運動始點：運動始點： =0, =0, s s=0=0，v v=0=0運動終點：運動終點： = = 0 0/2/2，s s= =h h/2/2C C0 0= = C C1 1= 0= 0C C2 2=2=2h h/ / 0 02 2加速段運動方程式為：加速段運動方程式為： 20202022042, 042 hahvhs5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵402022-3-7機械原理機械原理推程等減速段邊界條件：推程等減速段邊界條件：運動始點：運動始點： = 0/2，s=h/2運動終點：運動終點： = 0, s=h ，v=0C0= h，C1=

23、 4h/ 0C2= 2h/ 02減速段運動方程式為：減速段運動方程式為： 2020002020204,2)(4)(2 hahvhhs5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵412022-3-7機械原理機械原理作推程運動線圖作推程運動線圖 20202022042, 042 hahvhs1sv2 354632h/2h/0 04h4h2 2/0 02 2ah/2a ah/2 從動件在起點、中點和終點，從動件在起點、中點和終點，因加速度有有限值突變而引起推因加速度有有限值突變而引起推桿慣性力的有限值突變，并由此桿慣性力的有限值突變，并由此對凸輪產(chǎn)生沖擊對凸輪產(chǎn)生沖擊柔性沖擊柔性沖擊5

24、凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵422022-3-7機械原理機械原理（3 3）五次多項式運動規(guī)律）五次多項式運動規(guī)律五次多項式的一般表達式為五次多項式的一般表達式為 3252242322453423215544332210201262/5432/ CCCCdtdvaCCCCCdtdsvCCCCCCs推程邊界條件推程邊界條件 在始點處：在始點處： 1 1=0, s=0, s1 1=0, v=0, v1 1=0, a=0, a1 1=0=0； 在終點處：在終點處： 2 2= = 0 0, s, s2 2=h, v=h, v2 2=0, a=0, a2 2=0=0；解得待定系

25、數(shù)為解得待定系數(shù)為505404303210/6,/15,/10, 0, 0, 0 hChChCCCC 位移方程式為位移方程式為55044033061510 hhhs 5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵432022-3-7機械原理機械原理五次多項式運動規(guī)律的運動線圖五次多項式運動規(guī)律的運動線圖位移方程：位移方程： s=10h(/0)315h (/0)4+6h (/0)5s svah0 0u五次多項式運動規(guī)律的運動特性五次多項式運動規(guī)律的運動特性無剛性沖擊也無柔性沖擊無剛性沖擊也無柔性沖擊適用于高速中載場合適用于高速中載場合5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海

26、兵潘海兵442022-3-7機械原理機械原理2 2）三角函數(shù)類基本運動規(guī)律三角函數(shù)類基本運動規(guī)律（1 1）余弦）余弦cosinecosine加速度加速度( (簡諧簡諧) )運動規(guī)律運動規(guī)律 升程加速度為升程加速度為1/21/2周期余弦波，故設(shè)：周期余弦波，故設(shè)：則：則： 320222012001)cos()sin(CCCvdtsCCadtv t t邊界條件：邊界條件：起點：起點： , , , , 終點：終點： , , 0;02322201 CCC hCC 322201 0;2;222013 ChChC 5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵452022-3-7機械原理機械原

27、理升程運動規(guī)律：升程運動規(guī)律： 002022000,0cos2sin2cos12 hahvhs同理，得回程運動規(guī)律：同理，得回程運動規(guī)律： 002022000,0cos2sin2cos12 hahvhs5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵462022-3-7機械原理機械原理h h/2/21 12 23 34 45 56 67 78 81 12 23 35 56 67 78 84 4推程運動線圖推程運動線圖s s O Oh h 0 0 0 0/2/2 0cos12hs 0cos12hs)cos1(2 hs位移線圖位移線圖5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘

28、海兵472022-3-7機械原理機械原理速度線圖速度線圖 00sin2hv5 56 67 78 81 12 23 35 56 67 78 84 4 h h /2 /2 0 0 0 0 0 0/2/2 v v O O1 12 23 34 40 0 00sin2hv sin Rv5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵482022-3-7機械原理機械原理123456780加速度線圖加速度線圖 02022cos2haa O12356784 0 0/2 cos Ra 02022cos2ha5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵492022-3-7機械原理機械原理

29、余弦加速度運動規(guī)律的運動特性：余弦加速度運動規(guī)律的運動特性：從動件加速度在從動件加速度在起點起點和和終點終點存在存在有限值突變有限值突變，故有，故有柔性沖擊柔性沖擊若從動件作無停歇的若從動件作無停歇的升降升升降升連續(xù)往復(fù)運動，加速度曲線變?yōu)檫B續(xù)往復(fù)運動，加速度曲線變?yōu)檫B續(xù)曲線，可以避免柔性沖擊連續(xù)曲線，可以避免柔性沖擊適用于適用于中速中載中速中載場合場合s Oh 0 0/2 0 0/2v Oa O 0 0/25凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵502022-3-7機械原理機械原理（2 2）正弦）正弦sinesine加速度加速度（擺線）（擺線）運動規(guī)律運動規(guī)律推程運動方程：

30、推程運動方程： 002020000,02sin22cos12sin21 hahvhs回程運動方程：回程運動方程： 002200000,02sin212cos2sin211 hahvhssavha a正弦加速度運動規(guī)律運動特性：正弦加速度運動規(guī)律運動特性：從動件加速度沒有突變，因而將不產(chǎn)生任何沖擊從動件加速度沒有突變，因而將不產(chǎn)生任何沖擊適用于高速輕載場合適用于高速輕載場合5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵512022-3-7二、組合運動規(guī)律二、組合運動規(guī)律( (combined motion curvescombined motion curves) )簡介簡介 運動規(guī)

31、律設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：運動規(guī)律設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則： （1 1）對于中、低速運動的凸輪機構(gòu)，要求從動件）對于中、低速運動的凸輪機構(gòu)，要求從動件的位移曲線在銜接處相切，以保證速度曲線的連續(xù)。的位移曲線在銜接處相切，以保證速度曲線的連續(xù)。即要求在銜接處的位移和速度應(yīng)分別相等。即要求在銜接處的位移和速度應(yīng)分別相等。 （2 2）對于中、高速運動的凸輪機構(gòu)，要求從動件）對于中、高速運動的凸輪機構(gòu)，要求從動件的速度曲線在銜接處相切，以保證加速度曲線連續(xù)，的速度曲線在銜接處相切，以保證加速度曲線連續(xù)，即要求在銜接處的位移、速度和加速度應(yīng)分別相等。即要求在銜接處的位移、速度和加速度應(yīng)分別相等。5凸輪機構(gòu)及其

32、設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵522022-3-7機械原理機械原理（1 1） 修正梯形組合運動規(guī)律修正梯形組合運動規(guī)律a a1 1 2 2 3 3 4 45 5 6 6 7 7 8 8o o a a0 0a amaxmax=(h=(h 2 2/ / 2 2) )4.004.00a amaxmax=(h=(h 2 2/ / 2 2) )6.286.28等加速等減速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律正弦加速度運動規(guī)律正弦加速度運動規(guī)律a a =1=10.1250.1250.50.50.8750.875j j =1=10.1250.1250.50.50.8750.875修正梯形組合運動規(guī)律修

33、正梯形組合運動規(guī)律a amaxmax=(h=(h 2 2/ / 2 2) )4.8884.888王王樹樹才才 介紹兩種典型的組合運動規(guī)律介紹兩種典型的組合運動規(guī)律5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵532022-3-7機械原理機械原理王王樹樹才才（2 2） 改進型等速運動規(guī)律改進型等速運動規(guī)律Oa正弦加速度運動規(guī)律正弦加速度運動規(guī)律等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律aov vs sa a h ho oo oo o 0 0+ +- -v vs sa a h ho oo oo o 0 05凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵542022-3-7機械原理機械原理王王樹

34、樹才才三、運動規(guī)律特性分析三、運動規(guī)律特性分析衡量運動特性的主要指標：衡量運動特性的主要指標：(1) (1) 最大速度最大速度最大速度值越大，則從動件系統(tǒng)的動量也大。若機構(gòu)最大速度值越大，則從動件系統(tǒng)的動量也大。若機構(gòu)在工作中遇到需要緊急停車的情況，由于從動件系統(tǒng)動量在工作中遇到需要緊急停車的情況，由于從動件系統(tǒng)動量過大，會出現(xiàn)操控失靈，造成機構(gòu)損壞等安全事故。因此過大，會出現(xiàn)操控失靈，造成機構(gòu)損壞等安全事故。因此希望希望從動件運動速度的最大值越小越好。從動件運動速度的最大值越小越好。(2) (2) 最大加速度最大加速度最大加速度值的大小，會直接影響從動件系統(tǒng)的慣性最大加速度值的大小，會直接影

35、響從動件系統(tǒng)的慣性力，從動件與凸輪廓線的接觸應(yīng)力，從動件的強度等。因力，從動件與凸輪廓線的接觸應(yīng)力，從動件的強度等。因此希望此希望從動件在運動過程中的加速度最大值越小越好。從動件在運動過程中的加速度最大值越小越好。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵552022-3-7機械原理機械原理王王樹樹才才 (3) (3) 運動規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)運動規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)躍度躍度躍度是否連續(xù)也是衡量運動規(guī)律特性的主要指標。躍度是否連續(xù)也是衡量運動規(guī)律特性的主要指標。為為減小系統(tǒng)的殘余振動，增強機構(gòu)運動的平穩(wěn)性，減小系統(tǒng)的殘余振動，增強機構(gòu)運動的平穩(wěn)性，應(yīng)應(yīng)選取躍度連續(xù)，且盡量小的運動規(guī)律進行凸

36、輪廓線設(shè)計選取躍度連續(xù)，且盡量小的運動規(guī)律進行凸輪廓線設(shè)計。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵562022-3-7機械原理機械原理王王樹樹才才幾種常用運動規(guī)律的無量綱化指標和適用場合如表示：幾種常用運動規(guī)律的無量綱化指標和適用場合如表示：5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵572022-3-7四、推桿運動規(guī)律的選擇四、推桿運動規(guī)律的選擇1. 1. 選擇推桿運動規(guī)律的基本要求選擇推桿運動規(guī)律的基本要求滿足機器的工作要求；滿足機器的工作要求；使凸輪機構(gòu)具有良好的動力特性；使凸輪機構(gòu)具有良好的動力特性；使所設(shè)計的凸輪便于加工。使所設(shè)計的凸輪便于加工。2.

37、 2. 根據(jù)工作條件確定推桿運動規(guī)律幾種常見情況根據(jù)工作條件確定推桿運動規(guī)律幾種常見情況 當機器的工作過程只要求從動件具有一定的工作行程，而對其當機器的工作過程只要求從動件具有一定的工作行程，而對其運動規(guī)律無特殊要求時，應(yīng)從便于加工和動力特性來考慮。運動規(guī)律無特殊要求時，應(yīng)從便于加工和動力特性來考慮。 低速輕載凸輪機構(gòu)：低速輕載凸輪機構(gòu)：采用圓弧、直線等易于加工的曲線作為凸采用圓弧、直線等易于加工的曲線作為凸輪輪廓曲線。輪輪廓曲線。 高速凸輪機構(gòu)：高速凸輪機構(gòu)：首先考慮動力特性，以避免產(chǎn)生過大的沖擊。首先考慮動力特性，以避免產(chǎn)生過大的沖擊。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘

38、海兵582022-3-7當機器對從動件的運動特性有特殊要求，而只用一當機器對從動件的運動特性有特殊要求，而只用一種基本運動規(guī)律又難于滿足這些要求時，可以考慮種基本運動規(guī)律又難于滿足這些要求時，可以考慮采用滿足要求的組合運動規(guī)律。采用滿足要求的組合運動規(guī)律。為避免剛性沖擊，位移曲線和速度曲線必須連續(xù)；為避免剛性沖擊，位移曲線和速度曲線必須連續(xù)；而為避免柔性沖擊，加速度曲線也必須連續(xù)。而為避免柔性沖擊，加速度曲線也必須連續(xù)。盡量減小速度和加速度的最大值。盡量減小速度和加速度的最大值。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵592022-3-7習(xí)習(xí) 題題 如圖所示凸輪機構(gòu)從動件如圖

39、所示凸輪機構(gòu)從動件推程運動線圖是由哪兩種基推程運動線圖是由哪兩種基本運動規(guī)律組合而成？并指本運動規(guī)律組合而成？并指出有無沖擊。如果有沖擊，出有無沖擊。如果有沖擊，哪些位置上有何種沖擊？哪些位置上有何種沖擊？(1) 由等速運動規(guī)律和等加速等減速由等速運動規(guī)律和等加速等減速運動規(guī)律組合而成。運動規(guī)律組合而成。(2) 有沖擊。有沖擊。(3) A、B、C、D處有柔性沖擊。處有柔性沖擊。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵602022-3-7（一）凸輪機構(gòu)的最大壓力角及計算（一）凸輪機構(gòu)的最大壓力角及計算 1 1移動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)移動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu) 壓力角為正壓力與

40、從動件上力作用壓力角為正壓力與從動件上力作用點點B B速度方向間的夾角速度方向間的夾角。rminAK1nn BFFF”VF-有用分力有用分力, 沿導(dǎo)路方向沿導(dǎo)路方向F”-有害力，垂直于導(dǎo)路有害力，垂直于導(dǎo)路故故 愈小傳力愈好愈小傳力愈好F”=F cos 若若大到一定程度時，會有：大到一定程度時，會有：F Ff FF 機構(gòu)發(fā)生機構(gòu)發(fā)生自鎖自鎖。5-3 凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定 5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵612022-3-7CnnO Bes0sDrb ds d vvP 法線法線nnnn交過交過O O點的導(dǎo)路垂線于點點的導(dǎo)路垂線于點P P，為凸輪與

41、從動件的速度瞬心。為凸輪與從動件的速度瞬心。ddsdtddtdsvOPOPv/ 速度瞬心速度瞬心P P和從動件移動的導(dǎo)路可能在凸輪回轉(zhuǎn)中和從動件移動的導(dǎo)路可能在凸輪回轉(zhuǎn)中心心O O的同側(cè)，也可能在的同側(cè)，也可能在O O的異側(cè)。若的異側(cè)。若P P和導(dǎo)路在和導(dǎo)路在O O的同側(cè)的同側(cè)，取，取“”，若，若P P和導(dǎo)路在和導(dǎo)路在O O的異側(cè)，取的異側(cè)，取“”。 注意：注意：“+”、“-”22erseddsb/tan5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵622022-3-72 2擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)擺動從動件盤形凸輪機構(gòu) 21o1rbB13o2o11O2npBrb5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸

42、輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵632022-3-7pv2021o1rbB13Lao2popopopollall222112且)cos(cos02poll)(1)sin() 1/(0012tgaltg整理得整理得注意注意“”v2o11AnO2npBKrbK在主、從動件轉(zhuǎn)向相反時用上一組符號。在主、從動件轉(zhuǎn)向相反時用上一組符號。nn5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵642022-3-7（二）（二）凸輪機構(gòu)的不自鎖條件凸輪機構(gòu)的不自鎖條件 1122blR1FFR2QFdnnBttG F F為凸輪對從動件的作用力；為凸輪對從動件的作用力； G G為從動件上作用的載荷（包

43、括工為從動件上作用的載荷（包括工作阻力、重力、彈簧力和慣性力）；作阻力、重力、彈簧力和慣性力）； F FR1R1、F FR2R2分別為導(dǎo)路兩側(cè)作用于分別為導(dǎo)路兩側(cè)作用于從動件上的總反力；從動件上的總反力； 1 1、 2 2為摩擦角。為摩擦角。 0coscos)(0sin)()cos(0cos)()sin(212222112211bFblFFFFGFFFRRRRRR5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵652022-3-71122blR1FFR2QFdnnBttG得得 tan)sin()/21 ()/cos(211lbGF理想裝置中，摩擦力為零，理想裝置中，摩擦力為零， 1

44、1= = 2 2=0=0cos/0GF 凸輪機構(gòu)效率為凸輪機構(gòu)效率為 costan)sin()/()cos(211021lbFF令令0得得 21tan)/21 (1)tan(lb5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵662022-3-7（三）（三）凸輪機構(gòu)的許用壓力角凸輪機構(gòu)的許用壓力角 上式，在其他條件相同的情況下，壓力角上式，在其他條件相同的情況下，壓力角愈大，愈大，則分母愈小，作用力則分母愈小，作用力F F愈大；若愈大；若大到使式中分母為大到使式中分母為零，則作用力零，則作用力F F將增至無窮大，此時機構(gòu)將將增至無窮大，此時機構(gòu)將自鎖自鎖，所，所對應(yīng)壓力角稱為臨界壓力

45、角對應(yīng)壓力角稱為臨界壓力角limlim，其值為，其值為 121limtan)/21 (1tanlb21121tan)sin()/()cos(lbGF5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵672022-3-7 從減小推力，避免自鎖，使機構(gòu)受力良好來看從減小推力，避免自鎖，使機構(gòu)受力良好來看，壓力角越小越好。實踐證明，當，壓力角越小越好。實踐證明，當增大到接近增大到接近limlim時，即使尚未發(fā)生自鎖，也會導(dǎo)致驅(qū)動力急劇增大，時，即使尚未發(fā)生自鎖，也會導(dǎo)致驅(qū)動力急劇增大，輪廓嚴重磨損、效率迅速降低。輪廓嚴重磨損、效率迅速降低。為了保證凸輪機構(gòu)正常工作，工程上要求：為了保證凸輪機

46、構(gòu)正常工作，工程上要求：許用壓力角的推薦值：許用壓力角的推薦值：工作行程工作行程對于移動從動件對于移動從動件， =3038對于擺動從動件，對于擺動從動件， =4045max 非工作行程：可在非工作行程：可在7080之間選取之間選取5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵682022-3-71滾子從動件盤形凸輪滾子從動件盤形凸輪 （1）偏置方位的確定）偏置方位的確定 sereddssseddsb220tanxybrOeBPs0snnADQ5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵692022-3-7rminAeK1ss0nP若從動件為左偏置，受力情況如何？BBB

47、BB5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵702022-3-7 偏置方位的選擇應(yīng)有利于減小凸輪機構(gòu)推程時的偏置方位的選擇應(yīng)有利于減小凸輪機構(gòu)推程時的壓力角。壓力角。 使從動件偏置在推程時瞬心使從動件偏置在推程時瞬心P P 的位置的同一側(cè)。的位置的同一側(cè)。22|/|tanerseddsb22|/|tanerseddsb正確偏置正確偏置 OB nnPe錯誤偏置錯誤偏置 BO nnPe凸輪逆時針回轉(zhuǎn)，從動件右偏置凸輪順時針回轉(zhuǎn)，從動件左偏置5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵712022-3-7（2 2）凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定 sereddss

48、seddsb220tan 在其它條件不變的情況下，基圓半徑越大，壓力在其它條件不變的情況下，基圓半徑越大，壓力角越小，但結(jié)構(gòu)尺寸較大。角越小，但結(jié)構(gòu)尺寸較大。r rminmin過小，就會使過小，就會使 。因此實際設(shè)計中，只能在保證因此實際設(shè)計中，只能在保證minmin rT arT rT arT0rT arT rT 輪廓失真輪廓失真arTrTarTrT最小曲率半徑的確定最小曲率半徑的確定 minmin一般不小于一般不小于1 15mm5mm出現(xiàn)尖點或失真應(yīng)采取的措施出現(xiàn)尖點或失真應(yīng)采取的措施適當減少滾子半徑或增大基圓半徑；適當減少滾子半徑或增大基圓半徑；修改推桿的運動規(guī)律，以廓線尖點處代以合適的

49、曲線。修改推桿的運動規(guī)律，以廓線尖點處代以合適的曲線。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵762022-3-72 2平底從動件盤形凸輪平底從動件盤形凸輪 凸輪廓線應(yīng)按從動件運動不凸輪廓線應(yīng)按從動件運動不“失真失真”，即廓線全，即廓線全部外凸的條件確定。部外凸的條件確定。 運用高副低代方法，將凸輪機構(gòu)用低副機構(gòu)運用高副低代方法，將凸輪機構(gòu)用低副機構(gòu)OABCOABC瞬時代替瞬時代替。 平底直動從動件盤形平底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，其壓力角恒凸輪機構(gòu)，其壓力角恒等于零。等于零。 5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵772022-3-7平底推桿凸輪機構(gòu)失真現(xiàn)

50、象平底推桿凸輪機構(gòu)失真現(xiàn)象對平底推桿凸輪機構(gòu)，也有失真現(xiàn)象。對平底推桿凸輪機構(gòu)，也有失真現(xiàn)象。Ormin可通過增大可通過增大 r rmin min 解決此問題。解決此問題。rmin5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵782022-3-7機械原理機械原理5-4 凸輪輪廓曲線凸輪輪廓曲線(pitch curve)的設(shè)計的設(shè)計已知從動件的運動規(guī)律已知從動件的運動規(guī)律s =s( )、v=v()、a=a()及凸輪及凸輪機構(gòu)的基本尺寸（如機構(gòu)的基本尺寸（如rb、e）及轉(zhuǎn)向，求凸輪輪廓曲線上點的）及轉(zhuǎn)向，求凸輪輪廓曲線上點的坐標值或作出凸輪的輪廓曲線。坐標值或作出凸輪的輪廓曲線。凸輪廓

51、線設(shè)計方法的基本原理凸輪廓線設(shè)計方法的基本原理反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)法原理在設(shè)計凸輪廓線時，可假設(shè)凸在設(shè)計凸輪廓線時，可假設(shè)凸輪靜止不動，時其推桿相對凸輪作輪靜止不動，時其推桿相對凸輪作反轉(zhuǎn)運動，同時又在其導(dǎo)軌內(nèi)作往反轉(zhuǎn)運動，同時又在其導(dǎo)軌內(nèi)作往復(fù)運動，復(fù)運動， 作出推桿在這種復(fù)合運作出推桿在這種復(fù)合運動中的一系列位置，則其尖頂?shù)能墑又械囊幌盗形恢?，則其尖頂?shù)能壽E就是所要求的凸輪廓線。這就是跡就是所要求的凸輪廓線。這就是凸輪廓線設(shè)計的凸輪廓線設(shè)計的反轉(zhuǎn)法原理。反轉(zhuǎn)法原理。O O-3311223 33 31 11 12 22 2ss15凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵792022

52、-3-7當給某個凸輪機構(gòu)加一個公共角速度當給某個凸輪機構(gòu)加一個公共角速度- - ，使其繞軸，使其繞軸心轉(zhuǎn)動時，凸輪靜止不動，而推桿則一方面隨其導(dǎo)軌作心轉(zhuǎn)動時，凸輪靜止不動，而推桿則一方面隨其導(dǎo)軌作反轉(zhuǎn)運動，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)運動。推桿反轉(zhuǎn)運動，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)運動。推桿在這種復(fù)合運動中，其尖頂?shù)倪\動軌跡即為在這種復(fù)合運動中，其尖頂?shù)倪\動軌跡即為凸輪輪廓曲凸輪輪廓曲線線。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵802022-3-7一、一、用圖解法用圖解法(graphical synthesis)(graphical synthesis)確定凸輪的輪廓確定凸

53、輪的輪廓r0120-1對心直動尖頂從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪對心直動尖頂從動件凸輪機構(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( (逆時針）和從動逆時針）和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計步驟小結(jié)：設(shè)計步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺 l l作基圓作基圓r r0 0。反向等分各運動角。原則是：反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。（1 1）對心直動尖頂從動件盤形凸輪）對心直動尖頂從動件盤形凸輪

54、 60120909013578135789111315911131214s2345 67 891011121314609090A18765432141312111095凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵812022-3-7（2 2）偏置直動尖頂從動件盤形凸輪）偏置直動尖頂從動件盤形凸輪eA A偏置直動尖頂從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基偏置直動尖頂從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑圓半徑r r0 0，角速度，角速度 和從動件的運動規(guī)律和偏心距和從動件的運動規(guī)律和偏心距e e，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。 6012090901357813 5789111315

55、911131214s-O O123456781514131211109設(shè)計步驟小結(jié)：設(shè)計步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺 l l作基圓作基圓r r0 0 反向等分各運動角反向等分各運動角; ; 確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置份點的位置; ; 將各尖頂點連接成一條光滑曲線。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k85凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵822022-3-7（3 3）滾子直動從動件盤形凸輪）滾子直動從動件盤形凸輪設(shè)計步驟小結(jié)：設(shè)計步

56、驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l l作基圓作基圓r r0 0。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。 6012090901357813 5789111315911131214s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。滾子直動從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基滾子直動從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑圓半徑r r0 0，角速度，角速度 和從動件的運動規(guī)律，和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計該凸輪

57、輪廓曲線。r0A12012345 67 8101112131460909018765432141312111095凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵832022-3-7滾子半徑的確定滾子半徑的確定當采用滾子從動件時，其滾子半徑當采用滾子從動件時，其滾子半徑r rT T的大小不僅與其本身的結(jié)構(gòu)和強度的大小不僅與其本身的結(jié)構(gòu)和強度等有關(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。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。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，rT滾子半徑滾子半徑arT rT arT rT arT

58、0rT arT rT 輪廓失真輪廓失真arTrTarTrT最小曲率半徑的確定最小曲率半徑的確定 minmin一般不小于一般不小于1 15mm5mm出現(xiàn)尖點或失真應(yīng)采取的措施出現(xiàn)尖點或失真應(yīng)采取的措施適當減少滾子半徑或增大基圓半徑；適當減少滾子半徑或增大基圓半徑；修改推桿的運動規(guī)律，以廓線尖點處代以合適的曲線。修改推桿的運動規(guī)律，以廓線尖點處代以合適的曲線。5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵842022-3-7(4)對心直動平底推桿盤形凸輪對心直動平底推桿盤形凸輪已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r r0 0，角速度，角速度 和和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。從

59、動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：選比例尺選比例尺 l l作基圓作基圓r r0 0。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動件平底直線在各等份點的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動件平底直線在各等份點的位置。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。s 911 13 151 3 5 7 813578911131214 601209090r08765432191011121314-A123456781514131211109s5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵852022-3-7平底推桿凸輪機構(gòu)失真現(xiàn)象平底推

60、桿凸輪機構(gòu)失真現(xiàn)象對平底推桿凸輪機構(gòu)，也有失真現(xiàn)象。對平底推桿凸輪機構(gòu)，也有失真現(xiàn)象。Ormin可通過增大可通過增大 r rmin min 解決此問題。解決此問題。rmin5凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計潘海兵潘海兵潘海兵潘海兵862022-3-7（5）尖頂擺動從動件盤型凸輪機構(gòu)）尖頂擺動從動件盤型凸輪機構(gòu)2max18012060o12 3 4 5 67 8 910（1）作出角位移線圖；作出角位移線圖；（2）作初始位置；作初始位置；（4）找從動件反轉(zhuǎn)后的一系列找從動件反轉(zhuǎn)后的一系列位置，得位置，得 C1、C2、 等點等點，即為凸輪輪廓上的點。，即為凸輪輪廓上的點。A1A2A3A5A6A7A8