第6章凸輪機(jī)構(gòu)

機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)緒論機(jī)械設(shè)計(jì)的力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)械工程材料及鋼的熱處理機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的組成原理及平面連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)彈簧機(jī)械零件設(shè)計(jì)制造的結(jié)構(gòu)工藝性帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)軸與聯(lián)軸器軸承連接機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)6凸輪機(jī)構(gòu)6.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型6.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律6.3凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角6.4圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線什么是凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)是由具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通過高副接觸帶動(dòng)從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)是種高副機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)一般是由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架三個(gè)部分組成。利用不同的凸輪輪廓曲線可使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)各種預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。6.1.1

凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)6.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型6.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型6.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)繞線機(jī)構(gòu)6.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型6.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用13245放音鍵卷帶輪皮帶輪摩擦輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)3皮帶輪5卷帶輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)1放音鍵2摩擦輪46.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型6.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用6.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)方便，只要設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線就可以使從動(dòng)件得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且響應(yīng)快速。凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)、線接觸，易磨損，多用于傳力不大的場合。和平面四桿機(jī)構(gòu)相比，制造成本高。6.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用按凸輪的幾何形狀分：盤形凸輪、移動(dòng)凸輪、圓柱凸輪6.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型6.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型按推桿端部形狀分：尖頂推桿、滾子推桿、平底推桿按推桿運(yùn)動(dòng)形式分：直動(dòng)推桿、擺動(dòng)推桿6.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型對心直動(dòng)推桿偏置直動(dòng)推桿6.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型按凸輪與推桿維持高副接觸的封閉方式分：力封閉、形封閉6.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型6.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型凸輪機(jī)構(gòu)的一般命名對心/偏置直動(dòng)/擺動(dòng)尖頂/滾子/平底從動(dòng)件盤形/移動(dòng)/圓柱凸輪機(jī)構(gòu)對心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)6.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)及基本名詞術(shù)語凸輪機(jī)構(gòu)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)大致包括：推程、遠(yuǎn)休程、回程、近休程四個(gè)部分6.2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律基圓：推程：升程ｈ：以輪廓的最小向徑所作的圓r0－基圓半徑推程所移動(dòng)的距離從動(dòng)件從離回轉(zhuǎn)中心最近→最遠(yuǎn)的這一過程6.2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)角φ0

：遠(yuǎn)休止角φS:回程：回程運(yùn)動(dòng)角φ0′近休止角φS′:位移Ｓ:從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置不動(dòng)時(shí)對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角從動(dòng)件在最近位置不動(dòng)時(shí)對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角與推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角從動(dòng)件從離回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)→最近的這一過程與回程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角從動(dòng)件移動(dòng)的距離6.2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律FLASH參考6.2.2幾種常用的推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：速度突變，慣性力存在理論上無窮大的突變，稱為剛性沖擊。用于低速輕載場合。6.2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律10mms120°40°120°80°h例：已知從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng),ｈ＝20mm，φ0

＝120°,φS＝40°,φh＝120°,φs′＝80°,作運(yùn)動(dòng)線圖。取作圖比例μl6.2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：速度連續(xù)，加速度不連續(xù)，慣性力存在有限值的突變，稱為柔性沖擊。用于中、低速場合。推程時(shí)等加速段推程時(shí)等減速段6.2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律每一行程（推程或回程）的前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半行程作等減速運(yùn)動(dòng)簡諧運(yùn)動(dòng)：點(diǎn)在圓周上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在這個(gè)圓的直

徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)。6.2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律（余弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律）：速度連續(xù)，加速度不連續(xù)，慣性力存在有限值的突變，稱為柔性沖擊。用于中、低速場合。6.2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律6.2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線：一個(gè)圓在一條定直線上滾動(dòng)時(shí)，圓周上一個(gè)定點(diǎn)的軌跡。擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律（正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律）：速度、加速度均連續(xù)，慣性力沒有突變，無沖擊?？捎糜诟咚賯鲃?dòng)。6.2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律6.2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律避免剛性沖擊減小柔性沖擊選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律的注意事項(xiàng):最大速度盡可能小最大加速度盡可能小6.3.1凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及其許用值壓力角：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向與受力方向夾角的銳角。壓力角越小，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率越好。壓力角過大，機(jī)構(gòu)將處于自鎖狀態(tài)。許用壓力角：直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)[α]=30°-40°擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)[α]=40°-50°6.3凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角6.3.2壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系三心定理：作平面運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件共有三個(gè)瞬心，它們位于同一直線上。6.3凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角6.3.2壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系P為凸輪和從動(dòng)件的速度瞬心，故：即：于是：e有正負(fù)，與OP同側(cè)為正，不同側(cè)為負(fù)增大基圓半徑或設(shè)置偏置均可減小壓力角6.3凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪的基圓半徑越大，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角越小，對傳動(dòng)有利，但增加了機(jī)構(gòu)尺寸，對機(jī)構(gòu)緊湊性不利。設(shè)置偏距也可使推程壓力角減小，但回程壓力角會(huì)增加，因而偏距不能過大。需注意偏距的設(shè)置方向：凸輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏距應(yīng)設(shè)置在凸輪軸左側(cè)，凸輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏距應(yīng)設(shè)置在凸輪軸右側(cè)。6.3凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角已知推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪機(jī)構(gòu)的形式，凸輪的基圓半徑和凸輪的轉(zhuǎn)向后，即可設(shè)計(jì)凸輪。圖解法：直觀、誤差大。解析法：計(jì)算機(jī)計(jì)算，精度高。6.4凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)6.4.1凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理反轉(zhuǎn)法：凸輪不動(dòng)，推桿隨導(dǎo)路繞凸輪軸心作反向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)推桿還相對于導(dǎo)路作預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)，推桿尖頂所描繪出的軌跡即為凸輪的輪廓曲線。6.4凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)6.4.2用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線已知從動(dòng)件位移線圖，如圖所示，凸輪的基圓半徑r0，偏心距e，凸輪以等角速度ω沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，試設(shè)計(jì)此凸輪輪廓。6.4凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件理論輪廓線實(shí)際輪廓線6.4凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)滾子半徑的選擇(輪廓曲線內(nèi)凹，外凸)滾子從動(dòng)件作用：1、化滑動(dòng)摩擦為 滾動(dòng)摩擦；2、降低凸輪與從

動(dòng)件之間的局部接觸應(yīng)力。6.4凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)為保證不出現(xiàn)尖點(diǎn)和失真現(xiàn)象，必須： 滾子半徑必須小于理論廓線外凸部分的最小曲率半徑。1減小滾子半徑通常取：滾子半徑太小：1）滾子與凸輪間接觸應(yīng)力加大；2）滾子本身強(qiáng)度不足。2增大凸輪基圓半徑保證不出現(xiàn)尖點(diǎn)和失真現(xiàn)象的前提下，取r0最小。6.4凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)尖頂從動(dòng)件平底從動(dòng)件6.4凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)對心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)如圖所示，凸輪機(jī)構(gòu)中凸輪以等角速度繞A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪的實(shí)際廓線為一圓，圓心在O點(diǎn)。（1）確定凸輪機(jī)構(gòu)的合理轉(zhuǎn)向。（2）標(biāo)出B點(diǎn)的壓力角α。（3）畫出凸輪機(jī)構(gòu)的基圓和理論廓線。（4）畫出從動(dòng)件的行程H。（5）在圖中標(biāo)出從升程到圖示位置從動(dòng)件的位移