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(dòng)件 follower，運(yùn)動(dòng)規(guī)律由凸輪廓線和運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)形式分u 直動(dòng)推桿 rec

2、iprocating follower u 擺動(dòng)推桿 oscillating follower4. 按推桿布置形式分u 對心直動(dòng)推桿 radial reciprocating followeru 偏置直動(dòng)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(dòng)推桿擺動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)的命名布置形式+運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)角0;遠(yuǎn)休止 dwell，遠(yuǎn)休止角01 ;回 程 return，回程運(yùn)動(dòng)角0 ;近休止，近休止角02 ;行 程 follower travel，h。h二推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1. 等速運(yùn)動(dòng)(一次多項(xiàng)式直線運(yùn)動(dòng)) constant velocity motionu 運(yùn)動(dòng)方程u 運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)(二次多項(xiàng)式拋物線運(yùn)動(dòng)) constant acceleration motionu 運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)(余弦加速度運(yùn)動(dòng)) simple harmonic motionu 運(yùn)動(dòng)方程02022000cos2sin2cos12hahvhs001002s0推程回程(00)(00)02022000cos2sin2cos12hahvhsu 運(yùn)動(dòng)線圖u 沖擊特性柔性沖擊u 適用場合 中速中載s00v0a00h4. 擺線運(yùn)動(dòng)(正弦加速度運(yùn)動(dòng)) cycloidal motionu 運(yùn)動(dòng)方程020200002sin22cos12sin21hahvhs001002s0推程回程(00)(00)020200002sin22cos12sin211hahvhss0v0a000hu 運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)一定的工作行程，而對運(yùn)動(dòng)規(guī)律 無特殊要求時(shí)，主要考慮動(dòng)力特性和便于加工。低速輕載時(shí)，便于加工優(yōu)先；速度較高時(shí)，動(dòng)力特性優(yōu)先。2. 當(dāng)機(jī)械的工作過程對推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求時(shí)： 轉(zhuǎn)速較低時(shí)，首先滿足運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其次再考慮動(dòng)力特性和加工； 轉(zhuǎn)速較高時(shí)，兼顧運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力特性，采用組合運(yùn)動(dòng)。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(dòng)件系統(tǒng)的最大動(dòng)能m vmax ;amax 直接影響從動(dòng)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(dòng)件系統(tǒng)的振動(dòng)和工作平穩(wěn)性。A AAAAAA A AAAAA A A一凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理r0-r0反轉(zhuǎn)法：推桿復(fù)合運(yùn)動(dòng)=反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(-) +預(yù)期運(yùn)動(dòng)(s)1. 對心直動(dòng)尖頂推桿 盤形凸輪機(jī)構(gòu)s0h0120060090090已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng) 占據(jù)的各位置； 4. 確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng) 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(jì)凸輪廓線2. 對心直動(dòng)滾子推桿 盤形凸輪機(jī)構(gòu)s0h0120060090090已知：r

8、0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 滾子半徑rr，凸輪 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng) 占據(jù)的各位置； 4. 確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng) 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(shí)際廓線實(shí)際廓線基圓rmin, base circle理論廓線基圓r0, prime circles0h01200600900903. 對心直動(dòng)平底推桿 盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn) 動(dòng).設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng) 占據(jù)的各位置； 4.

9、 確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng) 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(dòng)尖頂推桿 盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：r0，偏置圓半徑e。 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸 輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng) 占據(jù)的各位置； 4. 確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng) 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(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)r0r0已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng) 占據(jù)的各位置； 4. 確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng) 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(dòng)=300, 擺動(dòng)=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