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1、第3章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型32 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律34 圖解法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線(xiàn)33 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型一、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用1、組成:凸輪從動(dòng)件機(jī)架2、特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊;可精確實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單;高副接觸易磨損;制造較連桿機(jī)構(gòu)困難。3、應(yīng)用:用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求,載荷不大、行程較小的場(chǎng)合,廣泛用于各種機(jī)械,特別是控制裝置、儀器儀表、自動(dòng)機(jī)械中。31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)1、按凸輪的形狀分盤(pán)形

2、凸輪移動(dòng)凸輪31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型圓柱凸輪圓柱凸輪31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型2、按從動(dòng)件分按運(yùn)動(dòng)形式分直動(dòng)從動(dòng)件對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件偏置直動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型按接觸形式分尖端從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型分隔1831 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)1、按凸輪的形狀分盤(pán)形凸輪移動(dòng)凸輪溫故知新圓柱凸輪一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成特點(diǎn)31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型2、按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式和接觸形式分尖端從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型接觸形式比較接觸形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用尖端滾子平底結(jié)構(gòu)緊湊,能與任意形狀的輪廓接觸,實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律。易磨損,承載能力

3、低低速、輕載耐磨損結(jié)構(gòu)復(fù)雜中載,應(yīng)用最廣易形成油膜,潤(rùn)滑好,耐磨損;=C,一般=0,受力好,效率高凸輪廓線(xiàn)不能內(nèi)凹,運(yùn)動(dòng)規(guī)律受限制高速31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型3、按凸輪與從動(dòng)件保持接觸的方法分力封閉:重力、彈簧力重力封閉彈簧力封閉31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型3、按凸輪與從動(dòng)件保持接觸的方法分力封閉:重力、彈簧力幾何封閉:凹槽、等寬、等徑、主回凹槽凸輪31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型B等寬凸輪B31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型等徑凸輪r1r2r1+r2 =const主回凸輪31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類(lèi)型幾何封閉的優(yōu)缺點(diǎn):免除彈簧附加的力,效率較高;機(jī)構(gòu)外廓尺寸較大,設(shè)計(jì)較復(fù)雜。2、偏置距e偏置圓3、行程h(或

4、max)從動(dòng)件的最大位移(或角位移)1、基圓半徑rmin凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心到輪廓曲線(xiàn)的最短距離32 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、名詞術(shù)語(yǔ)rminrmin32 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律4、運(yùn)動(dòng)過(guò)程凸輪轉(zhuǎn)角廓線(xiàn)從動(dòng)件行程推程推程運(yùn)動(dòng)角升h遠(yuǎn)休止程遠(yuǎn)休止角停止回程回程運(yùn)動(dòng)角降h近休止程近休止角停止位移曲線(xiàn)動(dòng)畫(huà)32 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律32 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律邊界條件:在行程的始、末點(diǎn),速度有突變,a,慣性力很大,引起剛性沖擊;適用于低速。討論推程32 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律回程二、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律邊界條件:在行程的始、末點(diǎn),速度有突變,a,慣性力很大,引起剛性沖擊;適用于低速。

5、討論推程32 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律邊界條件:前半程:后半程:前半程等加速運(yùn)動(dòng):又32 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律討論在A、B、C三點(diǎn),a有突變,慣性力也有突變,引起柔性沖擊;a2,a,也不適用于高速。適用于中速運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律前半程:后半程:32 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律123456位移曲線(xiàn)的作法輔助線(xiàn)法1234563、余弦加速度(簡(jiǎn)諧)運(yùn)動(dòng)規(guī)律123456123456 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)沿著以推程h為直徑的圓周勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),它在直徑上的投影構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)。討論 始、末兩點(diǎn)a有突變,引起柔性沖擊;但若是升-降-升型運(yùn)動(dòng)規(guī)律,則可獲得連續(xù)a線(xiàn)圖,可用于高速。32 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、凸輪廓線(xiàn)

6、設(shè)計(jì)方法的基本原理基本方法:反轉(zhuǎn)法 給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以“-”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)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線(xiàn)。O33 凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)基本問(wèn)題:已知:rmin、(方向)、e(大小、方向),從動(dòng)件的類(lèi)型及運(yùn)動(dòng)規(guī)律,求凸輪廓線(xiàn)。凸輪-靜止機(jī)架-以“-”繞o點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)件隨機(jī)架以“-”反轉(zhuǎn)相對(duì)機(jī)架按s=f ()運(yùn)動(dòng)反轉(zhuǎn)法顯然:反轉(zhuǎn)后跡點(diǎn)的軌跡即是凸輪的理論廓線(xiàn)。O 33 凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)顯然:反轉(zhuǎn)后跡點(diǎn)的軌跡即是凸輪的理論廓線(xiàn)。凸輪-靜止機(jī)架-以“- ”繞o點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)件隨機(jī)架以“- ”反轉(zhuǎn)相對(duì)機(jī)架按s=f ()運(yùn)動(dòng)一、凸輪廓線(xiàn)設(shè)計(jì)方法的基本原理溫故知新-

7、對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)加繞O點(diǎn)的反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)反轉(zhuǎn)法已知:rmin,(方向), e, s=f (),設(shè)計(jì)凸輪廓線(xiàn)1. 直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪二、用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線(xiàn) 33 凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)S-線(xiàn)圖Osl2、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪已知:rmin,(方向),e,rr,s=f (),設(shè)計(jì)凸輪廓線(xiàn)。 33 凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)S-線(xiàn)圖sl把滾子中心A當(dāng)作尖端2、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪O理論廓線(xiàn) 以理論廓線(xiàn)上各點(diǎn)為圓心,作滾子圓族,其包絡(luò)線(xiàn)即為實(shí)際廓線(xiàn)。實(shí)際廓線(xiàn)已知: rmin ,(方向),e,rr,s=f (),設(shè)計(jì)凸輪廓線(xiàn)。3-3 凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà) S-線(xiàn)圖sl3、對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪已知: rmin ,

8、(方向),s=f (),設(shè)計(jì)凸輪廓線(xiàn)。 在理論廓線(xiàn)上各點(diǎn)作出相應(yīng)的平底直線(xiàn)族,其包絡(luò)線(xiàn)即為實(shí)際廓線(xiàn)。 33 凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà)S-線(xiàn)圖偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)O 33 凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)O在偏距圓或基圓上凸輪反轉(zhuǎn)角度的度量:推桿位移的度量:沿導(dǎo)路方向!角不可在輪廓上度量4、擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 33 凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)已知: rmin ,(方向),機(jī)架長(zhǎng)LOA,擺桿長(zhǎng)LAB,=f (),設(shè)計(jì)凸輪廓線(xiàn)。-線(xiàn)圖4、擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 33 凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)已知: rmin ,(方向),機(jī)架長(zhǎng)LOA,擺桿長(zhǎng)LAB,=f (),設(shè)計(jì)凸輪廓線(xiàn)。討論若為滾子從動(dòng)件,則作滾子圓族的包絡(luò)線(xiàn)為實(shí)際

9、廓線(xiàn);若為平底從動(dòng)件,則作平底族的包絡(luò)線(xiàn)為實(shí)際廓線(xiàn);反轉(zhuǎn)角度的度量擺桿中心A繞O的轉(zhuǎn)角;34 凸輪機(jī)構(gòu)壓力角與基本尺寸一、凸輪機(jī)構(gòu)中的壓力角與作用力的關(guān)系壓力角:不計(jì)摩擦?xí)r,從動(dòng)件受力方向 與速度方向的夾角。17FFFF= FtanF一定, F 甚至自鎖 max= 30直動(dòng)= 45 擺動(dòng)P與e在輪心O點(diǎn)的同側(cè),取“”,異側(cè)取“”。討論與s有關(guān),各點(diǎn)不同;與e的大小和方位有關(guān);當(dāng)s、ds/d、e一定時(shí),34 凸輪機(jī)構(gòu)壓力角與基本尺寸二、凸輪機(jī)構(gòu)中的壓力角與基圓半徑rmin的關(guān)系偏置的目的:減小推程壓力角3-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定確定r0的原則:在結(jié)構(gòu)尺寸允許的條件下,盡可能使減??;在不超過(guò)的

10、條件下,選較小的r0。確定r0的方法初選r0驗(yàn)算方法:初選r0,計(jì)算出各點(diǎn)的,使max;由求出r0 min的圖解安全區(qū)法;諾模圖法。根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)法: 在上式中代入的一系列值,可求出對(duì)應(yīng)的一系列r0值r01、 r02、 r0n,應(yīng)使:3-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定三、滾子半徑的確定設(shè):當(dāng)理論廓線(xiàn)內(nèi)凹時(shí),當(dāng)理論廓線(xiàn)外凸時(shí),輪廓變尖輪廓失真3-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定輪廓變尖輪廓失真為避免運(yùn)動(dòng)失真,常?。夯騧in的求法:圖解近似確定-三圓法解析法逐點(diǎn)計(jì)算、比較,確定min。注意從結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度方面考慮,滾子半徑rT不能太小,通常取若rT不能減小而又出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)失真,怎么辦?舉例例、圖示凸輪機(jī)構(gòu)中,從動(dòng)件的起始上升點(diǎn)為C0

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