第04章 凸輪機(jī)構(gòu)

1、一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成三構(gòu)件高副機(jī)構(gòu)凸輪 cam：具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。推桿/ 從動件 follower，運動規(guī)律由凸輪廓線和運動尺寸決定。機(jī)架 frame推桿凸輪凸輪推桿二、凸輪機(jī)構(gòu)的類型 1. 按凸輪形狀分u 盤形凸輪 disk/plate camu 圓柱凸輪 cylindrical camu 移動凸輪 wedge cam推桿凸輪2. 按推桿的形狀分u 尖頂 推桿 knife-edge followeru 滾子推桿 roller followeru 曲面推桿 curved-shoe followeru 平底推桿 flat-face follower3. 按推桿運動形式分u 直動推桿 rec

2、iprocating follower u 擺動推桿 oscillating follower4. 按推桿布置形式分u 對心直動推桿 radial reciprocating followeru 偏置直動推桿 offset reciprocating follower尖頂推桿滾子推桿曲面推桿平底推桿對心推桿偏置推桿直動推桿擺動推桿凸輪機(jī)構(gòu)的命名布置形式+運動形式+推桿形狀+凸輪形狀5. 根據(jù)凸輪與推桿的接觸形式分u 力封閉凸輪機(jī)構(gòu)u 幾何封閉凸輪機(jī)構(gòu)n 重力封閉n 彈簧力封閉等寬凸輪constand-breath cam等徑凸輪conjugate yoke radial cam 主回凸輪con

3、jugatecam凹槽凸輪grooved cam一凸輪機(jī)構(gòu)的運動過程A001002r00推程01遠(yuǎn)休止0回程02近休止ts0BCDh基 圓 prime circle ，基圓半徑 r0;A推 程 rise，推程運動角0;遠(yuǎn)休止 dwell，遠(yuǎn)休止角01 ;回 程 return，回程運動角0 ;近休止，近休止角02 ;行 程 follower travel，h。h二推桿常用運動規(guī)律1. 等速運動(一次多項式直線運動) constant velocity motionu 運動方程u 運動線圖u 沖擊特性s00v0a00000ahvhs0100ahvhs+-+剛性沖擊推程回程(00)(00)u 適用場

4、合低速輕載Displacement VelocityAcceleration 2. 等加速等減速運動(二次多項式拋物線運動) constant acceleration motionu 運動方程20220202442hahvhs20220020204)(4)(2hahvhhs20220202442hahvhhs20220020204)(4)(2hahvhs001002s0(00/2)(0/20)(00/2)(0/20)推程回程加速段減速段s00v0a0u 運動線圖u 沖擊特性柔性沖擊h/2h/20/20/20hu 適用場合 中速輕載位移 Displacement速度 Velocity加速度Ac

5、celeration 3. 簡諧運動(余弦加速度運動) simple harmonic motionu 運動方程02022000cos2sin2cos12hahvhs001002s0推程回程(00)(00)02022000cos2sin2cos12hahvhsu 運動線圖u 沖擊特性柔性沖擊u 適用場合 中速中載s00v0a00h4. 擺線運動(正弦加速度運動) cycloidal motionu 運動方程020200002sin22cos12sin21hahvhs001002s0推程回程(00)(00)020200002sin22cos12sin211hahvhss0v0a000hu 運動線

6、圖u 沖擊特性無沖擊2hR u 適用場合 高速輕載三選擇運動規(guī)律應(yīng)注意的問題1. 當(dāng)機(jī)械的工作過程只要求推桿實現(xiàn)一定的工作行程，而對運動規(guī)律 無特殊要求時，主要考慮動力特性和便于加工。低速輕載時，便于加工優(yōu)先；速度較高時，動力特性優(yōu)先。2. 當(dāng)機(jī)械的工作過程對推桿運動規(guī)律有特殊要求時： 轉(zhuǎn)速較低時，首先滿足運動規(guī)律，其次再考慮動力特性和加工； 轉(zhuǎn)速較高時，兼顧運動規(guī)律和動力特性，采用組合運動。3. 除考慮沖擊特性外，還應(yīng)考慮速度加速度躍度的最大值vmax amax jmax。vmax 直接影響從動件系統(tǒng)的最大動能m vmax ;amax 直接影響從動件系統(tǒng)的最大慣性力m amax ;jmax

7、與慣性力變化相關(guān)，直接影響從動件系統(tǒng)的振動和工作平穩(wěn)性。A AAAAAA A AAAAA A A一凸輪廓線設(shè)計的基本原理r0-r0反轉(zhuǎn)法：推桿復(fù)合運動=反轉(zhuǎn)運動(-) +預(yù)期運動(s)1. 對心直動尖頂推桿 盤形凸輪機(jī)構(gòu)s0h0120060090090已知：r0，推桿運動規(guī)律， 凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動。設(shè)計凸輪廓線。解：1. 定比例尺l;2. 初始位置及推桿位 移曲線；3. 確定推桿反轉(zhuǎn)運動 占據(jù)的各位置； 4. 確定推桿預(yù)期運動 占據(jù)的各位置； 5. 推桿高副元素族； 6. 推桿高副元素的包絡(luò)線； 二、作圖法設(shè)計凸輪廓線2. 對心直動滾子推桿 盤形凸輪機(jī)構(gòu)s0h0120060090090已知：r

8、0，推桿運動規(guī)律， 滾子半徑rr，凸輪 逆時針方向轉(zhuǎn)動。設(shè)計凸輪廓線。1. 定比例尺l;2. 初始位置及推桿位 移曲線；3. 確定推桿反轉(zhuǎn)運動 占據(jù)的各位置； 4. 確定推桿預(yù)期運動 占據(jù)的各位置； 5. 推桿高副元素族； 6. 推桿高副元素的包絡(luò)線； 注：兩條廓線，理論實際廓線實際廓線基圓rmin, base circle理論廓線基圓r0, prime circles0h01200600900903. 對心直動平底推桿 盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：r0，推桿運動規(guī)律， 凸輪逆時針方向轉(zhuǎn) 動.設(shè)計凸輪廓線。解：1. 定比例尺l;2. 初始位置及推桿位 移曲線；3. 確定推桿反轉(zhuǎn)運動 占據(jù)的各位置； 4.

9、 確定推桿預(yù)期運動 占據(jù)的各位置； 5. 推桿高副元素族； 6. 推桿高副元素的包絡(luò)線； s0h01200600900904. 偏置直動尖頂推桿 盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：r0，偏置圓半徑e。 推桿運動規(guī)律，凸 輪逆時針方向轉(zhuǎn)動。設(shè)計凸輪廓線。解：1. 定比例尺l;2. 初始位置及推桿位 移曲線；3. 確定推桿反轉(zhuǎn)運動 占據(jù)的各位置； 4. 確定推桿預(yù)期運動 占據(jù)的各位置； 5. 推桿高副元素族； 6. 推桿高副元素的包絡(luò)線； 5. 擺動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)r0r0已知：r0，推桿運動規(guī)律， 凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動。設(shè)計凸輪廓線。1. 定比例尺l，確定 初始位置；2. 定比例尺繪推桿 位移曲線；3. 確定推桿

10、反轉(zhuǎn)運動 占據(jù)的各位置； 4. 確定推桿預(yù)期運動 占據(jù)的各位置； 5. 推桿高副元素族； 001200600900906. 推桿高副元素的包絡(luò)線； 例：尖頂推桿盤形凸輪一壓力角及其許用值pressure angle 1. 壓力角與作用力的關(guān)系Br0Oes0sDnnPFF”FAddsdtddtdsvOP越大，F(xiàn)”越大，其引起的摩擦力越大，乃至發(fā)生自鎖。越小越好。2. 壓力角與機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系2200tanersesseddsdds220taneserdds越小，機(jī)構(gòu)越緊湊。3. 許用壓力角推程：直動=300, 擺動=450;回程：受力小，無自鎖問題，為限制加速度， =700800a= -rr0二滾子半徑的選擇arrbaaa= +rrrr