第7章凸輪機構(gòu)

第7章凸輪機構(gòu)7-1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類7-2從動件常用運動規(guī)律7-3

凸輪輪廓曲線的設(shè)計7-4

凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定本章重點:凸輪機構(gòu)的名詞術(shù)語從動件的常用運動規(guī)律及特點凸輪輪廓的設(shè)計基圓半徑、滾子半徑、壓力角等參數(shù)的選擇本章難點:基圓半徑、滾子半徑、壓力角等參數(shù)的選擇凸輪:具有曲線輪廓的原動件從動桿:運動規(guī)律受凸輪限制機架3機架2從動件e1凸輪高副組成§7-1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和類型eh凸輪機構(gòu)——由凸輪，從動件和機架構(gòu)成的三桿高副機構(gòu)。eh應(yīng)用一、內(nèi)燃機配氣機構(gòu)應(yīng)用二、繞線機構(gòu)1

2應(yīng)用三、送料機構(gòu)應(yīng)用四、自動機床上的走刀機構(gòu)2)按照從動件形狀分類:尖頂、平底、滾子3)按照從動件運動方式分類:移動、擺動二、分類1)按照凸輪形狀分類:盤形、移動、圓柱4）一般凸輪機構(gòu)的命名原則:布置形式+運動形式+推桿形狀+凸輪形狀對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)擺動平底推桿盤形凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的封閉(鎖合)方法力封閉凸輪機構(gòu)重力封閉彈簧力封閉幾何封閉凸輪機構(gòu)等寬凸輪等徑凸輪主回凸輪凹槽凸輪注意:必須設(shè)法使凸輪與從動件始終保持接觸按從動件的運動分類擺動從動件凸輪機構(gòu)直動從動件凸輪機構(gòu)按從動件的形狀分類滾子從動件凸輪機構(gòu)尖頂從動件凸輪機構(gòu)平底從動件凸輪機構(gòu)小結(jié)按凸輪的形狀分類盤形凸輪機構(gòu)移動凸輪機構(gòu)圓柱凸輪機構(gòu)§7-2從動件的常用運動規(guī)律一、凸輪運動常用術(shù)語基圓：以輪廓的最小向徑所作的圓(rmin－基圓半徑)升程ｈ：推程所移動的距離推程運動角δt：與推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。推程：從動件從離回轉(zhuǎn)中心最近→最遠的這一過程回程運動角δh：與回程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。一、凸輪運動常用術(shù)語遠休止角δs:從動件在最遠位置不動凸輪轉(zhuǎn)角(BC)近休止角δs′:從動件最近位置不動的轉(zhuǎn)角(DA)位移Ｓ2:從動件移動的距離→Ｓ2是時間的函數(shù)圓弧段圓弧段1200120060060012001200600600rmin基圓（rmin）——以最短向徑所作的圓12001200600600rminFEBD12001200600600rminFEBDS21120012000600180012006003600300012001200600600rbFEBDS21120012000600180012006003600300012001200600600rbFEBDS211200120006001800120060036003000h升程h——推桿的最大位移。其對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角t——推程運動角t12001200600600rbFEBDS211200120006001800120060036003000htEF段從動件在遠處停止，其對應(yīng)的轉(zhuǎn)角s——遠休止角。s遠休止角推程運動角12001200600600rbFEBDS211200120006001800120060036003000htDF段從動件回落—回程s遠休止角推程運動角12001200600600rbFEBDS211200120006001800120060036003000h12001200600600rbFEBDS211200120006001800120060036003000htshs't——推程運動角；s——遠休止角h——回程運動角；s’——近休止角A凸輪機構(gòu)的運動過程基圓(以凸輪輪廓最小向徑所組成的圓)，基圓半徑rmin推程，推程運動角t遠休止，遠休止角s

回程，回程運動角h

近休止，近休止角s’

行程（升程），h運動線圖:

從動件的位移、速度、加速度等隨時間t或凸輪轉(zhuǎn)角變化關(guān)系圖tshs’rmint推程s遠休止h回程s’近休止t1s20BCDhA’重點：如何根據(jù)從動件的運動規(guī)律（Ｓ2與δ1函數(shù)關(guān)系）作運動線圖→有幾種？特點？二、從動件的常用運動規(guī)律凸輪的外型由從動件運動規(guī)律決定:Ｓ2與δ1函數(shù)關(guān)系曲線位移方程：速度方程：加速度方程：多項式運動規(guī)律一次多項式運動規(guī)律——等速運動二次多項式運動規(guī)律——等加速等減速運動三角函數(shù)運動規(guī)律余弦加速度運動——簡諧運動正弦加速度運動——擺線運動常用運動規(guī)律：多項式運動規(guī)律推程段(0t)運動方程hs0tv0a0-+1.等速運動——一次多項式運動規(guī)律邊界條件:剛性沖擊一次多項式運動規(guī)律——等速運動（續(xù)）回程段(0h)

運動方程s0v0a0h-++-thAtshs’rminBCDA’10mmS2δ1120°40°120°80°→在啟動與終止段用其它運動規(guī)律過渡→

適于低速、輕載、從動桿質(zhì)量不大，要求勻速處。h例：已知從動件作等速運動,ｈ＝20mm，δt＝120°,δS＝40°,δh＝120°,δs′＝80°,作運動線圖。取作圖比例μl2.二次多項式運動規(guī)律-等加速等減速運動推程段運動方程:s0tv0a0h/2h/2t/2t/2h邊界條件:推程加速段:推程運動方程:s0tv0a0h/2h/2t/2t/2h(0t/2)(t/2t)加速段減速段位移方程速度方程加速度方程2.二次多項式運動規(guī)律-等加速等減速運動柔性沖擊→位移1:4:9如升程前半行程取χ=3149升程后半段等減速→對應(yīng)的Ｓ2X為9:4:10h/2h作圖:(升程)前半行程(h/2)→等加速后半行程(h/2)→等減速位1:4:9:16移16:9:4:1δt3簡諧運動分析:點在圓周上作勻速運動時,它在這個圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運動。始點與終點有柔性沖擊中、低速凸輪機構(gòu)實際上,從動件在推、回程的運動規(guī)律并非要相同。作圖:圖7-6注意:橫軸和半圓的等分點一定要相同（不是度數(shù)相同）h1s2h1s2h1s24.正弦加速度運動——擺線運動推程運動方程：運動線圖沖擊特性：無沖擊適用場合：高速凸輪缺點：加速度最大值amax較大，慣性力較大，要求較高的加工精度advd0

0012345678sdhA2ph0

§7-3凸輪輪廓曲線的設(shè)計相對運動原理

（作圖法）反轉(zhuǎn)法：給整個機構(gòu)加-ω運動凸輪不動，機架反轉(zhuǎn)，從動件作復(fù)合運動一、設(shè)計方法的原理→按給定從動件運動規(guī)律設(shè)計凸輪輪廓AAAAAAAAAAAAA凸輪廓線設(shè)計的基本原理相對運動原理法:(運動學(xué)反轉(zhuǎn)法):對整個系統(tǒng)施加-w運動凸輪保持不動推桿作復(fù)合運動=反轉(zhuǎn)運動(-)+往復(fù)移動(s)AAr0-r0二、直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制1、對心直動尖頂從動件盤形凸輪的設(shè)計3、滾子(對心直動)從動件凸輪的設(shè)計4、平底(對心直動)從動件凸輪的設(shè)計2、偏置直動尖頂從動件凸輪的設(shè)計作圖法設(shè)計凸輪廓線作圖步驟：1.根據(jù)從動件的運動規(guī)律,作出位移線圖

s-δ，并等分運動角;(或根據(jù)位移方程求出各對應(yīng)δ的s)2.畫基圓,并等分運動角,并作出對應(yīng)射線；3.根據(jù)推桿位移作出在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置,求出推桿尖端在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置點4.將各位置點聯(lián)接成光滑的曲線1.對心直動尖頂從動件桿盤形凸輪:已知:rmin、h、w1、從動桿運動規(guī)律凸輪轉(zhuǎn)角從動桿運動0180

等速上升h180

210

遠休止210

300

等速下降

300

360

近休止解:1.作位移曲線(取比例μl)S2103600180021003000h1234567891011122.等份S2-

1圖w10123456789103.作基圓(注意比例一致)4.-等分基圓得導(dǎo)軌5.量取相應(yīng)位移6.作輪廓線注意比例一致11hs0h2.偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)已知：rmin，(逆時針),偏距e，運動規(guī)律設(shè)計：凸輪廓線步驟：1.取比例尺l,畫基圓和偏距圓;2.分析推桿運動規(guī)律;3.等分0,并作出對應(yīng)射線；4.根據(jù)推桿位移作出在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置,求出推桿尖端在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置點;

......3滾子(對心直動)從動件按尖頂從動件作凸輪輪廓線β0(理論輪廓)理論廓線β0實際廓線β→以β0各點為圓心作圓(滾子半徑為半徑)→作這些圓的包絡(luò)線β(實際輪廓)已知：rmin，推桿運動規(guī)律，滾子半徑rr,凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動動畫4平底(對心直動)從動件按尖頂從動件作理論輪廓線一系列點A0,A1,A2,....→過各點作作各位置的平底A0B0,A1B1,A2B2......→作這些平底的包絡(luò)線→實際輪廓實際廓線βA0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10w1注意：平底左右側(cè)的長度三、擺動從動件盤形凸輪輪廓的繪制w1rminLoAOA21r0r0分析：-w擺動推桿盤形凸輪機構(gòu)設(shè)計已知：rmin，機架長度，推桿運動規(guī)律，凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動設(shè)計：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)運動占據(jù)的各位置4.確定推桿預(yù)期運動占據(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f210Ff21f22f23f24f25f26f27f28f29f210f211f212

a↑→有害分力F’’↑當a大于一定值,將自鎖.一般,推程[a

]=30

(移動)35－45(擺動) 回程[a'

]=70—80

aQ§7-4凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定一、壓力角α與作用力的關(guān)系F’F’’FopOBω1P點為速度瞬心，于是有：v2=lOPω1nnP→lOP=v2/ω1eαds2/dδ1=ds2/dδ1=lOC+lCPlCP=lOC=elCP=ds2/dδ1-eC

(S2+S0

)tgα

s0s2Dv2v2rmin二、基圓半徑的確定S0=r2min