機(jī)械原理 課件 第9章 凸輪機(jī)構(gòu)

§9-1凸輪機(jī)構(gòu)的類型(lèixíng)和應(yīng)用第9章凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)構(gòu)簡單、緊湊設(shè)計(jì)方便分類缺點(diǎn)：點(diǎn)、線接觸，易磨損，不適合高速、重載，一般用于傳力不大的場合，常作為控制機(jī)構(gòu)用。精品資料凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)分類1、按照(ànzhào)凸輪的形狀分類盤狀凸輪圓柱凸輪2、按照從動(dòng)件型式分類尖頂、滾子、平底精品資料凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)分類3、按照從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)(yùndòng)分類直動(dòng)擺動(dòng)4、按從動(dòng)件的布置形式分對(duì)心直動(dòng)偏置直動(dòng)精品資料從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)的命名1、按照凸輪的形狀分類盤狀凸輪圓柱凸輪2、按照從動(dòng)件型式分類尖頂滾子平底3、按照從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)分類直動(dòng)擺動(dòng)4、按從動(dòng)件的布置形式分對(duì)心直動(dòng)偏置直動(dòng)5、按照凸輪副保持方式分類力封閉幾何封閉滾子擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)分類精品資料ts0A凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)(zhuàndòng)與推桿運(yùn)動(dòng)基圓(以凸輪輪廓(lúnkuò)最小向徑為半徑的圓)，基圓半徑r00010'02r00推程01遠(yuǎn)休止0'回程02近休止BCDhA’推程，推程運(yùn)動(dòng)角0遠(yuǎn)休止，遠(yuǎn)休止角01

回程，回程運(yùn)動(dòng)角0'

近休止，近休止角02

行程（升程），h運(yùn)動(dòng)線圖:

從動(dòng)件的位移、速度、加速度隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角變化的關(guān)系圖推桿位移凸輪轉(zhuǎn)角推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律精品資料從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律s00'0hv0a0-++-等加等減速(jiǎnsù)一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律（等速運(yùn)動(dòng)）0推程01遠(yuǎn)休止0'回程02近休止特性：始點(diǎn)、末點(diǎn)剛性沖擊適用場合：低速輕載精品資料從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律sva二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律(等加速(jiāsù)等減速運(yùn)動(dòng))特性：起、中、末點(diǎn)柔性沖擊適用場合：速度和載荷稍高精品資料從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律三角函數(shù)(sānjiǎhánshù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律1）余弦加速度（簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律）2）正弦加速度柔性沖擊無沖擊選用精品資料*需要(xūyào)設(shè)計(jì)（如精壓機(jī)上模運(yùn)動(dòng)規(guī)律）表9-1常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律(guīlǜ)的特性(p.158)凸輪角速度、推程運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)件升程相同的情況下，對(duì)比最大速度、最大加速度、最大躍度1）無特殊要求3）有嚴(yán)格要求2）高速凸輪（§9-5）上模例：電話筒支架從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律*僅適合某種規(guī)律（如等速運(yùn)動(dòng)）修正的等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律精品資料有解？設(shè)計(jì)(shèjì)精壓機(jī)上模的運(yùn)動(dòng)規(guī)律上模移動(dòng)總行程為280mm，壓延行程置于總行程的中部，約100mm；制成品生產(chǎn)率不小于每分鐘30件勻速運(yùn)動(dòng)段的速度(sùdù)控制在0.1-0.2m/s，其余段最大速度(sùdù)不大于1m/s上模下行后迅速返回機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間間隔不大于2秒行程速比系數(shù)K應(yīng)大于1

某方案：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間2秒K=1.25上模下行對(duì)應(yīng)時(shí)間為：2秒（1.25/2.25）=1.1秒一、確定壓延速度是否可以實(shí)現(xiàn)（關(guān)鍵）

下行平均速度為0.28/1.1=0.255米/秒上行平均速度為0.28/(2-1.1)=0.31米/秒研究計(jì)算結(jié)果，上行平均速度較小，實(shí)現(xiàn)“最大速度不大于1m/s”的要求有足夠余地；下行平均速度稍大于拉延要求的速度范圍，可以實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的壓延速度；因此，“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間間隔為2秒，行程速比系數(shù)為1.25”可行

.條件之間有無相互矛盾主要影響因素有無窮解運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)通過平均速度來估算可行性精品資料1）取坐標(biāo)系S-，其中表示上模驅(qū)機(jī)構(gòu)(jīgòu)原動(dòng)件的轉(zhuǎn)角；

S360°(2秒)200°

46°154°108°(0.6秒)280二、設(shè)計(jì)上模位移(wèiyí)運(yùn)動(dòng)線圖2）下行對(duì)應(yīng)原動(dòng)件轉(zhuǎn)角200度，上行對(duì)應(yīng)原動(dòng)件轉(zhuǎn)角160度；（k=1.25）3）確定壓延行程的位置（多解）壓延時(shí)間=0.1/0.15=0.6667s計(jì)算壓延角度取壓延速度0.15m/s取壓延時(shí)間0.6s.壓延速度0.1/0.6=0.167m/s運(yùn)動(dòng)循環(huán)間隔2秒，行程速比系數(shù)1.25壓延行程置于中部，下行時(shí)間1.1秒，壓延速度0.1-0.2m/ss's'精品資料4）設(shè)計(jì)(shèjì)上模其余時(shí)間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

S360°(2秒)200°46°154°108°(0.6秒)280選取位移線圖上較陡峭的位置做切線，檢查其斜率(xiélǜ)（代表運(yùn)動(dòng)速度）位移線圖確定后，可以進(jìn)一步求出速度、加速度線圖（求導(dǎo)數(shù)，或數(shù)值微分）勻速運(yùn)動(dòng)段的速度0.1-0.2m/s，其余段最大速度不大于1m/s例：s=-0.08米δ=40(0.222秒)..最大速度滿足要求廓線設(shè)計(jì)精品資料凸輪輪廓曲線(qūxiàn)設(shè)計(jì)1、尖頂(jiāndǐng)直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)架（靜止）凸輪（）從動(dòng)件（平動(dòng)）新機(jī)架

-（凸輪回轉(zhuǎn)中心）平面運(yùn)動(dòng)

已知：基圓半徑r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪廓線-整個(gè)機(jī)構(gòu)繞凸輪回轉(zhuǎn)中心-反轉(zhuǎn)隨原機(jī)架-轉(zhuǎn)動(dòng)，相對(duì)原機(jī)架平動(dòng)凸輪廓線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題：實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件某點(diǎn)在新機(jī)架下的運(yùn)動(dòng)軌跡中心問題：滿足從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律精品資料已知：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）畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律S-3）等分S-圖s0h5）從基圓開始沿導(dǎo)軌方向量取從動(dòng)件位移（推桿平面運(yùn)動(dòng)）6)光滑連接各點(diǎn)得凸輪廓線偏置2）畫基圓4）-等分基圓（機(jī)架反轉(zhuǎn)）原機(jī)架反轉(zhuǎn)時(shí)從動(dòng)件導(dǎo)軌依次到達(dá)的位置步驟1）-3）畫已知條件4）機(jī)架變換5）接觸點(diǎn)的軌跡，凸輪廓線上的點(diǎn)找從動(dòng)件某點(diǎn)在新機(jī)架下的運(yùn)動(dòng)軌跡精品資料e機(jī)架（靜止）凸輪（）從動(dòng)件（移動(dòng)）機(jī)架

-平面運(yùn)動(dòng)

對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線設(shè)計(jì)與偏置(piānzhì)直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線設(shè)計(jì)對(duì)比從動(dòng)件導(dǎo)軌通過(tōngguò)凸輪回轉(zhuǎn)中心從動(dòng)件導(dǎo)軌與凸輪回轉(zhuǎn)中心有固定距離與偏距圓相切原理相同精品資料解：1）畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律S-2）畫基圓和偏距圓3）等分S-圖

5）從基圓開始沿導(dǎo)軌方向量取從動(dòng)件位移(wèiyí)（推桿平面運(yùn)動(dòng)）6)光滑連接各點(diǎn)得凸輪廓線s0h4）-等分偏距圓，在分點(diǎn)上做切線（導(dǎo)軌位置）機(jī)架（靜止）凸輪（）從動(dòng)件（移動(dòng)）機(jī)架

-平面運(yùn)動(dòng)

對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線設(shè)計(jì)與偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線設(shè)計(jì)對(duì)比

例精品資料典型(diǎnxíng)例題s0h已知：r0，e，推桿運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)求：理論廓線上對(duì)應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)角60度處的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑ReR例精品資料凸輪是偏心(piānxīn)圓盤，求D點(diǎn)與從動(dòng)件接觸時(shí)的壓力角接觸點(diǎn)上從動(dòng)件的受力方向和速度(sùdù)方向的夾角求D點(diǎn)接觸時(shí)從動(dòng)件的位移SD

sD

并在S-圖上標(biāo)出D點(diǎn)s0sD185°

典型例題滾子精品資料理論輪廓實(shí)際輪廓考慮(kǎolǜ)從動(dòng)件形狀首先(shǒuxiān)以滾子中心為參考點(diǎn)設(shè)計(jì)得凸輪理論廓線然后在理論廓線上取點(diǎn)為圓心，以滾子半徑做圓做滾子的內(nèi)包絡(luò)線得實(shí)際廓線與每個(gè)滾子都相切滾子例精品資料1、求圖示位置(wèizhi)的壓力角2、凸輪轉(zhuǎn)90度后推桿位移(wèiyí)的變化找推桿的位置找理論廓線、基圓S2

S1

位移的變化S=S2-S1

壓力角？作業(yè)：9-7、9-14平底考慮從動(dòng)件形狀精品資料s0h然后在理論(lǐlùn)廓線上取點(diǎn)為從動(dòng)件底部中心，做從動(dòng)件平底做平底的內(nèi)包絡(luò)線得實(shí)際(shíjì)廓線平底從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)失真首先以推桿底部中心為參考點(diǎn)設(shè)計(jì)得凸輪理論廓線考慮從動(dòng)件形狀精品資料a凸rra=-rr若<rr平底理論(lǐlùn)廓線若=rra=0凹理論rr實(shí)際aa=+rr運(yùn)動(dòng)(yùndòng)失真處理運(yùn)動(dòng)失真方法減小滾子半徑增加基圓半徑不存在由滾子半徑引起的運(yùn)動(dòng)失真基圓半徑r0與滾子半徑rr凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)失真精品資料理論(lǐlùn)廓線某些點(diǎn)被架空引起的運(yùn)動(dòng)失真平底的尺寸(chǐcun)不恰當(dāng)引起的運(yùn)動(dòng)失真解決方法：增加基圓半徑基本尺寸基圓半徑、平底長解決方法：增加平底長度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)失真精品資料