第二講主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)的影響

1、第十一章第十一章 凸輪機(jī)構(gòu)和其他常用機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)和其他常用機(jī)構(gòu)三一工學(xué)院三一工學(xué)院 主講人：主講人：蔡啟方蔡啟方第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響2教學(xué)目的及教學(xué)重點(diǎn) 教學(xué)目的：教學(xué)目的： 1. 了解運(yùn)用了解運(yùn)用“反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”繪制尖頂對(duì)心從動(dòng)件盤繪制尖頂對(duì)心從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的方法；形凸輪輪廓曲線的方法；2. 理解凸輪機(jī)構(gòu)主要參數(shù)對(duì)工作的影響理解凸輪機(jī)構(gòu)主要參數(shù)對(duì)工作的影響 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：1. 運(yùn)用運(yùn)用“反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”繪制尖頂對(duì)心從動(dòng)件盤形凸繪制尖頂對(duì)心從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的方法；輪輪廓曲線的方法；2. 分析凸輪機(jī)構(gòu)主要參數(shù)對(duì)工作的影響，分析凸輪機(jī)構(gòu)主要參數(shù)對(duì)工作的影響

2、，3. 分析滾子半徑分析滾子半徑rg的大小對(duì)凸輪輪廓的影響的大小對(duì)凸輪輪廓的影響 第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響3簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)：簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)：1、凸輪機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)。、凸輪機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)。2、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律：等速運(yùn)動(dòng)、等加速等減速運(yùn)動(dòng)、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律：等速運(yùn)動(dòng)、等加速等減速運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移曲線、特點(diǎn)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移曲線、特點(diǎn)復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響4凸輪機(jī)構(gòu)是高副機(jī)構(gòu)，它的主要參數(shù)有哪些？對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)是高副機(jī)構(gòu)，它的主要參數(shù)有哪些？對(duì)機(jī)構(gòu)工作會(huì)有些什么影響呢？機(jī)構(gòu)工作會(huì)有些什么影響呢？新課導(dǎo)入第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響5我為三一而自豪我為三一而自豪QAY220

3、全地面起重機(jī)全地面起重機(jī)第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響6我為三一而自豪QAY220全地面起重機(jī)5. QAY220全地面起重機(jī)是三全地面起重機(jī)是三一起重機(jī)公司自主研制的國(guó)內(nèi)首一起重機(jī)公司自主研制的國(guó)內(nèi)首臺(tái)五橋臺(tái)五橋200噸全地面起重機(jī)，最噸全地面起重機(jī)，最大起重量大起重量220噸，它的成功開發(fā)噸，它的成功開發(fā)標(biāo)志著三一已經(jīng)成為世界上少標(biāo)志著三一已經(jīng)成為世界上少數(shù)具備最大噸位全地面起重機(jī)數(shù)具備最大噸位全地面起重機(jī)制造商的企業(yè)之一。制造商的企業(yè)之一。QAY220全地面起重機(jī)擁有全地面起重機(jī)擁有3項(xiàng)技術(shù)專利，項(xiàng)技術(shù)專利，獨(dú)創(chuàng)的雙泵分合流智能調(diào)速技術(shù)和先進(jìn)的控制系統(tǒng)，使該機(jī)獨(dú)創(chuàng)的雙泵分合流智能調(diào)速技術(shù)

4、和先進(jìn)的控制系統(tǒng)，使該機(jī)能適應(yīng)復(fù)雜、惡劣的路面施工狀況。能適應(yīng)復(fù)雜、惡劣的路面施工狀況。第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響7第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響11-3 凸輪輪廓曲線的確定凸輪輪廓曲線的確定第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響8一一.盤狀凸輪輪廓曲線的畫法盤狀凸輪輪廓曲線的畫法凸輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，通常凸輪是等凸輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，通常凸輪是等角速角速 1 1 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的。從動(dòng)件的尖頂沿凸的。從動(dòng)件的尖頂沿凸輪輪廓曲線相對(duì)其導(dǎo)路按預(yù)定的運(yùn)輪輪廓曲線相對(duì)其導(dǎo)路按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律移動(dòng)。動(dòng)規(guī)律移動(dòng)?！胺崔D(zhuǎn)法”原理-11o“反轉(zhuǎn)法”原理這種以凸輪作動(dòng)參考系，按相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的方法稱為反轉(zhuǎn)法第二講

5、 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響92對(duì)心移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪把滾子中心看作尖頂從動(dòng)件的尖頂，采用“反轉(zhuǎn)法”畫出理論輪廓曲線0 繪圖示例 再以0上各點(diǎn)為中心，以滾子半徑為半徑，畫一系列圓，最后作這些圓的包絡(luò)線，即為滾子從動(dòng)件凸輪的實(shí)際輪廓，1A0rmino101A0rmino10第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響1011-4 凸輪設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響11一. 壓力角的選擇和檢驗(yàn)從動(dòng)件所受力方向即接觸點(diǎn)A的法線方向1.1.壓力角定義：壓力角定義：在不計(jì)摩擦的情況下，從在不計(jì)摩擦的情況下，從動(dòng)件在接觸點(diǎn)動(dòng)件在接觸點(diǎn)A處所受處所受力力的方向的方向與其與其速度方向速度方向之間之間所

6、夾的銳角。所夾的銳角。 壓力角是衡壓力角是衡量凸輪機(jī)構(gòu)傳力特性好壞量凸輪機(jī)構(gòu)傳力特性好壞的一個(gè)重要參數(shù)。的一個(gè)重要參數(shù)。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)速度方向過(guò)接觸點(diǎn)切線過(guò)接觸點(diǎn)法線第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響12一. 壓力角的選擇和檢驗(yàn)2.2.壓力角與作用力的關(guān)系壓力角與作用力的關(guān)系 凸輪凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力對(duì)從動(dòng)件的作用力F 的分解：的分解：cos1 FFF有效分力2FfF2機(jī)構(gòu)傳力性能有害分力F1 時(shí)當(dāng)F2 f機(jī)構(gòu)自鎖sin2 FF分析：第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響13一. 壓力角的選擇和檢驗(yàn)3.3.自鎖自鎖當(dāng)壓力角當(dāng)壓力角 增加到某一數(shù)值時(shí)，有害分力所引起的摩擦增加到某一數(shù)值時(shí)，有害分力所引起的摩

7、擦阻力將大于有效分力阻力將大于有效分力F1，這時(shí)無(wú)論凸輪給從動(dòng)件的作用力，這時(shí)無(wú)論凸輪給從動(dòng)件的作用力多大，都不能推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，即機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。多大，都不能推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，即機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響14一. 壓力角的選擇和檢驗(yàn)凸輪機(jī)構(gòu)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求，壓力角不可能很小。凸輪機(jī)構(gòu)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求，壓力角不可能很小。但要防止壓力角過(guò)大，為保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作，要控制但要防止壓力角過(guò)大，為保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作，要控制其壓力角。其壓力角。移動(dòng)從動(dòng)件的升程移動(dòng)從動(dòng)件的升程 30 40 擺動(dòng)從動(dòng)件的升程擺動(dòng)從動(dòng)件的升程 40 50回程時(shí)回程時(shí) 70 80為許用應(yīng)力。為許用應(yīng)

8、力。凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的壓力角不能大凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的壓力角不能大于許用壓力角，即于許用壓力角，即第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響15一. 壓力角的選擇和檢驗(yàn) 最大壓力角最大壓力角max一般出現(xiàn)在一般出現(xiàn)在從動(dòng)件上升的起始位置、從動(dòng)件從動(dòng)件上升的起始位置、從動(dòng)件具有最大速度具有最大速度vmax的位置或凸輪的位置或凸輪輪廓上輪廓上比較陡的地方比較陡的地方第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響16二.基圓半徑rb的選擇分析基圓半徑分析基圓半徑rb的大小的大小 對(duì)壓力角對(duì)壓力角的影響的影響(1) 兩基圓半徑不同的凸輪，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)相同角兩基圓半徑不同的凸輪，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)相同角度度，從動(dòng)件上升相同位移，從動(dòng)件上升相同

9、位移h 時(shí)，時(shí)， rb，從動(dòng)件有效分力從動(dòng)件有效分力，為得到較好的傳力性能，為得到較好的傳力性能，提高傳動(dòng)效率，提高傳動(dòng)效率，凸輪的壓力角應(yīng)取小些凸輪的壓力角應(yīng)取小些，即基圓半徑應(yīng)取大些。即基圓半徑應(yīng)取大些。(2) 由于凸輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，有較大的壓軸力，由于凸輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，有較大的壓軸力，為提高傳動(dòng)剛度，凸輪的支承軸直徑不能為提高傳動(dòng)剛度，凸輪的支承軸直徑不能太小，這樣凸輪基圓也應(yīng)取大些。但是這太小，這樣凸輪基圓也應(yīng)取大些。但是這樣結(jié)構(gòu)不緊湊。為使凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，樣結(jié)構(gòu)不緊湊。為使凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，壓力角不宜過(guò)小壓力角不宜過(guò)小?；鶊A與壓力角的關(guān)系 基圓 rb1 rb2 而1 2第二講 主要參數(shù)

10、對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響17二.基圓半徑rb的選擇 結(jié)論：結(jié)論： 在傳動(dòng)剛度允許的條件下，在傳動(dòng)剛度允許的條件下，凸輪基圓半徑盡量取小些凸輪基圓半徑盡量取小些。 具體設(shè)計(jì)可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定具體設(shè)計(jì)可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定: rb0.9ds+(710) 式中：式中：rb凸輪基圓半徑凸輪基圓半徑 ds凸輪直徑凸輪直徑基圓與壓力角的關(guān)系 基圓基圓 rb1 rb2 而而1 2第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響18三. 滾子半徑rr的選擇1. 凸輪理論輪廓的內(nèi)凹部分實(shí)際輪廓曲率半徑、理論輪廓曲率半徑與滾子半徑三者之間的關(guān)系為：rara不論選擇多大的滾子，都能作出工作輪廓。實(shí)際輪廓曲率半徑總實(shí)際輪廓曲率半徑總大于理論

11、輪廓曲率半徑。大于理論輪廓曲率半徑。因而，不論選擇多大的滾因而，不論選擇多大的滾子，都能做出實(shí)際輪廓。子，都能做出實(shí)際輪廓。第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響19三. 滾子半徑rr的選擇2. 凸輪理論輪廓的外凸部分實(shí)際輪廓曲率半徑、理論輪廓曲率半徑與滾子半徑三者之間的關(guān)系為：rar（1）當(dāng)min rr時(shí)，則有a 0，實(shí)際輪廓為一平滑曲線。（2）當(dāng)min = rr時(shí)，則有a= 0，在凸輪實(shí)際輪廓曲線上產(chǎn)生了尖點(diǎn)，這種尖點(diǎn)極易磨損，磨損后就會(huì)改變從動(dòng)件預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（3）當(dāng)min rT時(shí)，則有a 0 時(shí)，實(shí)際輪廓曲線發(fā)生出現(xiàn)了相交的包絡(luò)線。即出現(xiàn)“失真”現(xiàn)象。在實(shí)際加工時(shí)被切去，使這一部分運(yùn)動(dòng)規(guī)律

12、無(wú)法實(shí)現(xiàn) 為避免從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)失真，滾子半徑為避免從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)失真，滾子半徑rr0.8 min 第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響20四.凸輪機(jī)構(gòu)選用時(shí)的其它有關(guān)問(wèn)題 1對(duì)凸輪或滾子的性能要求：對(duì)凸輪或滾子的性能要求： 表面具有較高的硬度和耐磨性，芯部具有好的韌性以承受沖表面具有較高的硬度和耐磨性，芯部具有好的韌性以承受沖擊與振動(dòng)。擊與振動(dòng)。2材料：材料： 低速凸輪低速凸輪QT5007；QT6003或或45鋼調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì) 要求低，也可選用要求低，也可選用HT250 中速凸輪中速凸輪45鋼；鋼；40Cr；40MnVB 高速或重載凸輪高速或重載凸輪20鋼；鋼；20CrMnTi等合金滲碳鋼等合金滲碳鋼 滾子滾子T8；GCr15等更硬一些的材料。等更硬一些的材料。第二講 主要參數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)工作的影響21課后思考1. 何謂凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角？壓力角的大小與凸輪的尺寸何謂凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角？壓力角的大小與凸輪的尺寸有何關(guān)系？壓力角的大小對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的作用力