機械設計基礎第3章-2

設計：潘存云OBω1設計凸輪機構時，除了要求從動件能實現(xiàn)預期的運動規(guī)律外，還希望凸輪機構結構緊湊，受力情況良好。而這與壓力角有很大關系。定義：正壓力與推桿上力作用點B速度方向間的夾角α→F”↑，若α大到一定程度時，會有：→機構發(fā)生自鎖?！?－3

凸輪機構的壓力角αnn一、壓力角與作用力的關系不考慮摩擦時，作用力沿法線方向。FF’F”F’----有用分力,沿導路方向F”----有害分力，垂直于導路F”=F’tgαF’

一定時，α↑Ff>F’Ff為了保證凸輪機構正常工作，要求：α

<[α]設計：潘存云OBω1二、壓力角與凸輪機構尺寸之間的關系P點為速度瞬心，于是有：v=lOPω1rmin↑

[α]=30?

----直動從動件；[α]=35°～45°----擺動從動件；[α]=70°～80°----回程。nnP→lOP=v2/ω1eαds2/dδ1=ds2/dδ1=lOC+lCPlCP=lOC=elCP=ds2/dδ1-etgα

=S2+r2min

-e2ds2/dδ1-e→α↓C

(S2+S0

)tgα

S0=r2min-e2若發(fā)現(xiàn)設計結果α〉[α]，可增大rmin

s0s2Dv2v2rmin設計：潘存云OBω1αds2/dδ1

得：

tgα

=S2+r2min

-e2ds2/dδ1

+enn同理，當導路位于中心左側時，有：lOP=lCP-lOC

→lCP=ds2/dδ1

+e

于是：

tgα

=S2+r2min

-e2ds2/dδ1

±ee“+”

用于導路和瞬心位于中心兩側；“-”

用于導路和瞬心位于中心同側；顯然，導路和瞬心位于中心同側時，壓力角將減小。注意：用偏置法可減小推程壓力角，但同時增大了回程壓力角，故偏距e不能太大。PClCP=(S2+S0

)tgαS0=rmin2-e2rmins0s2D正確偏置：導路位于與凸輪旋轉方向ω1相反的位置。設計：潘存云nn提問：對于平底推桿凸輪機構：

α＝？0v2Oω1rmin1.凸輪廓線設計方法的基本原理§3－4圖解法設計凸輪輪廓2.用作圖法設計凸輪廓線1)對心直動尖頂從動件盤形凸輪3)滾子直動從動件盤形凸輪4)對心直動平底從動件盤形凸輪2)偏置直動尖頂從動件盤形凸輪5)擺動尖頂從動件盤形凸輪機構設計：潘存云一、凸輪廓線設計方法的基本原理反轉原理：依據此原理可以用幾何作圖的方法設計凸輪的輪廓曲線，例如：

給整個凸輪機構施以-ω1時，不影響各構件之間的相對運動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復合運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線。尖頂凸輪繪制動畫滾子凸輪繪制動畫O-ω13’1’2’331122ω1設計：潘存云60°rmin120°-ω1ω11’對心直動尖頂從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度ω1和從動件的運動規(guī)律，設計該凸輪輪廓曲線。設計步驟小結：①選比例尺μl作基圓rmin。②反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。③確定反轉后，從動件尖頂在各等份點的位置。④將各尖頂點連接成一條光滑曲線。1.對心直動尖頂從動件盤形凸輪1’3’5’7’8’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’90°90°A1876543214131211109二、直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制60°120°90°90°135789111315s2δ19’11’13’12’14’10’設計：潘存云911131513578OeA偏置直動尖頂從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度ω1和從動件的運動規(guī)律和偏心距e，設計該凸輪輪廓曲線。2.偏置直動尖頂從動件盤形凸輪1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’-ω1ω16’1’2’3’4’5’7’8’15’14’13’12’11’10’9’設計步驟小結：①選比例尺μl作基圓rmin;②反向等分各運動角;③確定反轉后，從動件尖頂在各等份點的位置;④將各尖頂點連接成一條光滑曲線。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k860°120°90°90°s2δ1設計：潘存云s2δ1911131513578rminA120°-ω11’設計步驟小結：①選比例尺μl作基圓rmin。②反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。③確定反轉后，從動件尖頂在各等份點的位置。④將各尖頂點連接成一條光滑曲線。1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’60°90°90°1876543214131211109理論輪廓實際輪廓⑤作各位置滾子圓的內(外)包絡線。3.滾子直動從動件盤形凸輪滾子直動從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度ω1和從動件的運動規(guī)律，設計該凸輪輪廓曲線。60°120°90°90°ω1設計：潘存云ρa－工作輪廓的曲率半徑，ρ－理論輪廓的曲率半徑，

rT－滾子半徑ρ<rT

ρa＝ρ－rT<0對于外凸輪廓，要保證正常工作，應使：ρmin>rT

輪廓失真滾子半徑的確定ρa＝ρ＋rT

ρ＝rT

ρa＝ρ－rT＝0輪廓正常輪廓變尖ρ內凹ρarTrTρrTρρ>rT

ρa＝ρ－rT

輪廓正常外凸rTρaρ設計：潘存云s2δ1911131513578rmin對心直動平底從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度ω1和從動件的運動規(guī)律，設計該凸輪輪廓曲線。設計步驟：①選比例尺μl作基圓rmin。②反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。③確定反轉后，從動件平底直線在各等份點的位置。④作平底直線族的內包絡線。4.對心直動平底從動件盤形凸輪8’7’6’5’4’3’2’1’9’10’11’12’13’14’-ω1ω1A1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’12345678151413121110960°120°90°90°設計：潘存云對平底推桿凸輪機構，也有失真現(xiàn)象。Ormin可通過增大rmin解決此問題。rmin設計：潘存云120°B’1φ1rmin60°120°90°90°s2δ1擺動從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度ω1，擺桿長度l以及擺桿回轉中心與凸輪回轉中心的距離d，擺桿角位移方程，設計該凸輪輪廓曲線。三、擺動從動件盤形凸輪機構1’2’3’4’56785’6’7’8’B1B2B3B4B5B6B7B860°90°ω1-ω1dABl1234B’2φ2B’3φ3B’4φ4B’5φ5B’6φ6B’7φ7A1A2A3A4A5A6A7A8設計：潘存云ρθB0OBδ1S0S2§3－5解析法設計凸輪的輪廓從圖解法的缺點引出解析法的優(yōu)點結果：求出輪廓曲線的解析表達式---已知條件：e、rmin、rT、S2=S2(δ1)、ω1及其方向。理論輪廓的極坐標參數(shù)方程：ρ=(S2+S0)2+e2原理：反轉法。θ=δ1+β–β0其中：S0=r2min–e2tgβ0=e/S0tgβ

=e/(S2

+S0)-ω1即B點的極坐標rTπ–(θ+β0)π–(δ1+β)=兩對頂角相等ω1erminβδ1參數(shù)方程。S0β0設計：潘存云其中：tg?θ=B0BOδ1-ω1ω1αθ?θnn實際輪廓方程是理論輪廓的等距曲線。由高等數(shù)學可知：等距線對應點具有公共的法線。ρT=ρ2+r2Tm-2ρrTcosλθT=θ+?θ實際輪廓上對應點的T

位置：位于理論輪廓B

點法線n-n

與滾子圓的交線上。λβT?θ=arctgT點的極坐標參數(shù)方程為：由圖有：

λ=α+β其中：

tgα

=S2+r2min

+