第04章 凸輪機(jī)構(gòu)

凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)CamMechanismanditsDesign凸輪機(jī)構(gòu)的組成及類型推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定§1凸輪機(jī)構(gòu)的組成和類型一、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

盤(pán)形凸輪

disk/platecam

圓柱凸輪

cylindricalcam

移動(dòng)凸輪

wedgecam推桿凸輪2.按推桿的形狀分

尖頂推桿knife-edgefollower

滾子推桿rollerfollower

曲面推桿curved-shoefollower

平底推桿flat-facefollower3.按推桿運(yùn)動(dòng)形式分

直動(dòng)推桿reciprocatingfollower

擺動(dòng)推桿oscillatingfollower4.按推桿布置形式分

對(duì)心直動(dòng)推桿

radialreciprocatingfollower

偏置直動(dòng)推桿

offsetreciprocatingfollower尖頂推桿滾子推桿曲面推桿平底推桿對(duì)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

力封閉凸輪機(jī)構(gòu)

幾何封閉凸輪機(jī)構(gòu)

重力封閉彈簧力封閉等寬凸輪constand-breathcam等徑凸輪conjugateyokeradialcam主回凸輪conjugatecam凹槽凸輪groovedcam§２推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一．凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程A0010’02r00推程01遠(yuǎn)休止0’回程02近休止ts0BCDh基圓primecircle，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followertravel，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))constantvelocitymotion運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性s00v0a00’+--+剛性沖擊推程回程(00)(0’0)適用場(chǎng)合低速輕載DisplacementVelocityAcceleration2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)(二次多項(xiàng)式／拋物線運(yùn)動(dòng))constantaccelerationmotion運(yùn)動(dòng)方程0010’02s0(00/2)(0/20)(0’0/2)(’0/2’0)推程回程加速段減速段s00v0a0運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性柔性沖擊h/2h/20/20/20’h適用場(chǎng)合中速輕載位移Displacement速度Velocity加速度Acceleration3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(余弦加速度運(yùn)動(dòng))simpleharmonicmotion運(yùn)動(dòng)方程0010’02s0推程回程(00)(0’0)運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性柔性沖擊適用場(chǎng)合中速中載s00v0a00’h4.擺線運(yùn)動(dòng)(正弦加速度運(yùn)動(dòng))cycloidalmotion運(yùn)動(dòng)方程0010’02s0推程回程(00)(0’0)s0v0a000’h運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性無(wú)沖擊適用場(chǎng)合高速輕載三．選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)注意的問(wèn)題1.當(dāng)機(jī)械的工作過(guò)程只要求推桿實(shí)現(xiàn)一定的工作行程，而對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)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(guò)程對(duì)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mvmax;amax

直接影響從動(dòng)件系統(tǒng)的最大慣性力mamax;jmax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。AAAAAAAAAAAAAAA§3凸輪廓線設(shè)計(jì)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)DeterminationofCamProfileCoordinates1.對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)s0h已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針?lè)较蜣D(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(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)s0h已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滾子半徑rr，凸輪逆時(shí)針?lè)较蜣D(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,basecircle理論廓線基圓r0,primecircles0h3.對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤(pán)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?lè)较蜣D(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；s0h4.偏置直動(dòng)尖頂推桿盤(pán)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?lè)较蜣D(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(pán)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?lè)较蜣D(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；06.推桿高副元素的包絡(luò)線；例：尖頂推桿盤(pán)形凸輪§4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定一．壓力角及其許用值pressureangle1.壓力角與作用力的關(guān)系Br0Oes0sDnnPFF”F’A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(wú)自鎖問(wèn)題，為限制加速度，[]’=700~800a=-rr＝0二．滾子半徑的選擇arrbaaa=+rrrr>rrrra=-rr<0rr=rr1.外包絡(luò)理論廓線最小曲率半徑>0，實(shí)際廓線平滑。2.內(nèi)包絡(luò)>rr，ar>0，

即，實(shí)際廓線平滑。＝rr，ar＝0，

即，實(shí)際廓線變尖。