機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)04

第四章凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)常用于將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)，能使從動(dòng)件獲得任意預(yù)先給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因而廣泛用于各種機(jī)械、儀表和操作(cāozuò)裝置中。精品資料第四章凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)4－1凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類4－2從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律4－3圖解法設(shè)計(jì)(shèjì)凸輪輪廓4－4凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(shèjì)中的幾個(gè)問題精品資料一、組成(zǔchénɡ)由三個(gè)構(gòu)件組成的一種高副機(jī)構(gòu)凸輪：具有曲線輪廓(lúnkuò)或凹槽的構(gòu)件推桿/從動(dòng)件，運(yùn)動(dòng)規(guī)律由凸輪廓(lúnkuò)線和運(yùn)動(dòng)尺寸決定機(jī)架推桿凸輪內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)機(jī)架§4－1凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類精品資料二、特點(diǎn)(tèdiǎn)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)各種(ɡèzhǒnɡ)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊設(shè)計(jì)方便缺點(diǎn)：點(diǎn)、線接觸，易磨損，不適合高速、重載推桿凸輪機(jī)架精品資料三、分類(fēnlèi)及應(yīng)用按凸輪(tūlún)的形狀分按從動(dòng)件的形狀分按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分按從動(dòng)件的布置形式分按凸輪(tūlún)與從動(dòng)件維持高副接觸的方法分小結(jié)推桿凸輪機(jī)架精品資料1.按凸輪(tūlún)的形狀分盤形凸輪(tūlún)凸輪(tūlún)呈向徑變化的盤形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用最廣泛移動(dòng)凸輪(tūlún)凸輪(tūlún)呈板型,直線移動(dòng)圓柱凸輪空間凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓做在圓柱體上空間運(yùn)動(dòng)推桿凸輪凸輪推桿推桿凸輪精品資料2.按從動(dòng)件的形狀(xíngzhuàn)分尖頂推桿可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律易磨損，只宜用于輕載、低速滾子推桿耐磨、承載(chéngzài)大，較常用平底推桿

接觸面易形成油膜，利于潤(rùn)滑，常用于高速運(yùn)動(dòng)配合的凸輪輪廓必須全部外凸尖頂推桿滾子推桿平底推桿平底推桿精品資料3.按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)形式分直動(dòng)推桿往復(fù)移動(dòng)軌跡(guǐjì)為直線擺動(dòng)推桿往復(fù)擺動(dòng)軌跡為圓弧尖頂推桿滾子推桿平底推桿直動(dòng)推桿擺動(dòng)推桿精品資料4.按從動(dòng)件的布置(bùzhì)形式分對(duì)心直動(dòng)推桿偏置(piānzhì)直動(dòng)推桿尖頂推桿滾子推桿精品資料5.按凸輪(tūlún)與從動(dòng)件維持高副接觸的方法分力封閉型（力鎖合）形封閉型（形鎖合）精品資料6.小結(jié)(xiǎojié)一般(yībān)凸輪機(jī)構(gòu)的命名原則:布置形式+運(yùn)動(dòng)形式+推桿形狀+凸輪形狀對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)精品資料§4－2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律凸輪與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系從動(dòng)件常用(chánɡyònɡ)運(yùn)動(dòng)規(guī)律精品資料1.基圓、基圓半徑(bànjìng)rb2.向徑r3.推程、推程角4.上停程(遠(yuǎn)休)上停程角(遠(yuǎn)休止(xiūzhǐ)角)s5.回程、回程角

'6.下停程(近休)

下停程角(近休止角)s'7.轉(zhuǎn)角、位移S8.行程(升程)hrrbShs's'w一.凸輪與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系精品資料可見(kějiàn):從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是與凸輪輪廓曲線的形狀相對(duì)應(yīng)的。從動(dòng)件位移s、速度(sùdù)ν、加速度(sùdù)a隨凸輪轉(zhuǎn)角（時(shí)間t）的變化規(guī)律，稱為從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律。一.凸輪與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系精品資料1.等速運(yùn)動(dòng)(děnɡsùyùndònɡ)規(guī)律(直線位移運(yùn)動(dòng)規(guī)律、一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律)HV2a2∞∞特點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、勻速進(jìn)給、amax最大。始點(diǎn)、末點(diǎn)有剛性(ɡānɡxìnɡ)沖擊。

二.從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律S2ψ1ψ1ψ1V0ψ0ψ0ψ0精品資料2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律(guīlǜ)(拋物線位移運(yùn)動(dòng)規(guī)律(guīlǜ)、二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律(guīlǜ))S2HV2ψ1a2VmaxH特點(diǎn)(tèdiǎn):amax最小→慣性力小。

起、中、末點(diǎn)有軟性(柔性）沖擊.amaxψ1ψ1S2CBAψ1ψ0ψ0ψ0精品資料ad3.余弦(yúxián)加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律CosineAcceleration(簡(jiǎn)諧SimpleHarmonic運(yùn)動(dòng)位移運(yùn)動(dòng)規(guī)律)d0H01234567812345678SdVd012345678d0pHw2d0012345678p2Hw22d020123456特點(diǎn):加速度變化(biànhuà)連續(xù)平緩.始、末點(diǎn)有軟性沖擊.01234

5678d078精品資料add0pHw2d02012467801234

567834.正弦加速度運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律Vd2Hwd00123468d001234

5678557Hp特點(diǎn)：加速度變化(biànhuà)連續(xù).amax最大.

(擺線投影位移運(yùn)動(dòng)規(guī)律)d012345678dH123456S700精品資料AAAAAAAAAAAAA解析(jiěxī)法、作圖法相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理法(也稱反轉(zhuǎn)法)對(duì)整個(gè)(zhěnggè)系統(tǒng)施加-ω運(yùn)動(dòng)此時(shí)，凸輪保持不動(dòng)推桿作復(fù)合運(yùn)動(dòng)=反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(-ω)+預(yù)期運(yùn)動(dòng)(s)AAr0-r0§4－3圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓一、凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理精品資料二、作圖法設(shè)計(jì)(shèjì)凸輪廓線作圖步驟(bùzhòu)：1根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：作出位移線圖S2-δ1，并等分角度2定基圓3作出推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置4據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求出從動(dòng)件在預(yù)期運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置5將兩種運(yùn)動(dòng)復(fù)合，就求出了從動(dòng)件尖端在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置點(diǎn)6將各位置點(diǎn)聯(lián)接成光滑的曲線7在理論輪廓上再作出凸輪的實(shí)際輪廓1

對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)2

對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)3

對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)4

偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)5

擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)6小結(jié)精品資料1對(duì)心直動(dòng)尖頂(jiāndǐng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪(tūlún)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪(tūlún)廓線解：

1.定比例尺μl

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s0h精品資料2對(duì)心直動(dòng)滾子(ɡǔnzǐ)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律，滾子半徑rr,凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪廓線解：

1.定比例尺2.初始位置及推桿位移曲線注：兩條廓線，理論／實(shí)際廓線實(shí)際廓線基圓rmin理論廓線基圓r03.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s0h理論輪廓實(shí)際輪廓精品資料s0h3對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)(zhuàndòng)設(shè)計(jì)：凸輪廓線解：

1.定比例尺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)線了解實(shí)際輪廓精品資料s0h4偏置(piānzhì)直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：r0，偏置圓半徑e，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪(tūlún)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪(tūlún)廓線解：

1.定比例尺2.初始位置及推桿位移曲線偏距圓、基圓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)線精品資料5擺動(dòng)推桿盤形凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)r0r0分析(fēnxī)：-w了解精品資料擺動(dòng)推桿盤形凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)已知：r0，機(jī)架長(zhǎng)度，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪(tūlún)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪(tūlún)廓線解：

1.定比例尺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f210Ff21f22f23f24f25f26f27f28f29f210f211f212了解精品資料6小結(jié)(xiǎojié)應(yīng)用反轉(zhuǎn)法時(shí)應(yīng)注意：要能正確理解凸輪實(shí)際廓線和理論廓線的關(guān)系要正確確定推桿的反轉(zhuǎn)方向正確確定推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中占據(jù)的位置直動(dòng)推桿：推桿在反轉(zhuǎn)前后兩位置線的夾角應(yīng)等于凸輪的轉(zhuǎn)角擺動(dòng)推桿：反轉(zhuǎn)前后推桿擺動(dòng)中心(zhōngxīn)和凸輪軸心的兩連線之間的夾角應(yīng)等于凸輪的轉(zhuǎn)角正確確定推桿的位移或擺角直動(dòng)推桿：位移等于推桿所在位置與理論廓線的交點(diǎn)和與基圓交點(diǎn)之間的距離擺動(dòng)推桿：角位移等于推桿所在位置與推桿起始位置之間的夾角精品資料實(shí)際廓線曲率半徑(bànjìng)：a理論廓線曲率半徑(bànjìng)：滾子半徑(bànjìng)：rr1內(nèi)凹凸輪廓線a=+rr理論廓線最小結(jié)論：無論滾子半徑(bànjìng)多大，總能由理論廓線得到實(shí)際廓線一、滾子半徑(bànjìng)的選擇2

外凸凸輪廓線a=-rr>rr，a>0，實(shí)際廓線平滑=rr，a=0，實(shí)際廓線變尖<rr，a<0，實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉，切割，運(yùn)動(dòng)失真a=-rr＝0arr理論實(shí)際aa=+rrrr>rrrra=-rr<0rr=rra=-rr>0<rr§4－4凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題精品資料結(jié)論(jiélùn):內(nèi)凹凸輪廓線：滾子半徑無限制外凸凸輪廓線：理論輪廓的最小曲率半徑大于滾子半徑,即min>rr實(shí)際設(shè)計(jì)(shèjì)時(shí)，應(yīng)保證amin=min-rr[a]=3~5mm精品資料1.壓力(yālì)角a與驅(qū)動(dòng)力Faa↑→F2↑F1↓→效率η↓當(dāng)a大于一定值,將自鎖.一般(yībān),推程[a]=30(移動(dòng))35—45(擺動(dòng))回程[a']=70—80

a'過大將造成滑脫QQ二.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角ｎｎｔｔνF2F1FF1＝Fｃｏｓα

（有效分力）F2＝Fｓｉｎα（有害分力）精品資料2.壓力(yālì)角與基圓半徑ss基圓r0越小結(jié)構(gòu)緊湊壓力(yālì)角效率原則max[]基圓越大凸輪推程廓線越平緩壓力角越小；基圓越小凸輪推程廓線越陡峭壓力角越大（導(dǎo)致磨損加劇，甚至引起機(jī)構(gòu)自鎖）