機(jī)械制圖第四章

第四章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)內(nèi)容§4－1

凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi)§4－2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律§4－3

凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)

重點(diǎn)、難點(diǎn)

1.從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2.盤(pán)型凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)。1、凸輪機(jī)構(gòu)組成凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成。凸輪是一個(gè)具有曲線(xiàn)輪廓的構(gòu)件，為高副機(jī)構(gòu)。含有凸輪的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為凸輪機(jī)構(gòu)。一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及應(yīng)用§4－1凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用及分類(lèi)機(jī)架從動(dòng)件凸輪2、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)中的配氣機(jī)構(gòu)繞線(xiàn)機(jī)中的排線(xiàn)機(jī)構(gòu)

自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)自動(dòng)機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)3、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：只需確定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€(xiàn)，即可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便。

缺點(diǎn)：從動(dòng)件與凸輪輪廓為點(diǎn)接觸或線(xiàn)接觸，接觸應(yīng)力大，易磨損。

應(yīng)用場(chǎng)所：常用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)。二、凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型1、按凸輪的形狀分（1）盤(pán)形凸輪繞固定軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)并具有變化半徑的盤(pán)形零件。（2）移動(dòng)凸輪凸輪沿機(jī)架作直線(xiàn)移動(dòng)。（3）圓柱凸輪.將移動(dòng)凸輪卷成圓柱。2、按從動(dòng)件的端部形狀分

（1）尖頂從動(dòng)件能與復(fù)雜凸輪輪廓保持接觸，能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但點(diǎn)接觸，磨損快。尖頂處安裝一滾子，接觸處為滾動(dòng)摩擦，耐磨損。（2）滾子從動(dòng)件接觸處為一平面，但不能與凹陷的凸輪輪廓接觸。（3）平底從動(dòng)件3、按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分

直動(dòng)從動(dòng)件

從動(dòng)件作往復(fù)直線(xiàn)移動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件

從動(dòng)件作往復(fù)擺動(dòng)對(duì)心從動(dòng)件偏置從動(dòng)件4、按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸（鎖合）的封閉形式分（1）力封閉─彈簧力、從動(dòng)件重力或其它外力（2）形封閉:利用高副元素本身的幾何形狀槽凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu)★凸輪機(jī)構(gòu)的命名布置形式+運(yùn)動(dòng)形式+從動(dòng)件形狀+凸輪形狀偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖端從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律：從動(dòng)件在推程或回程時(shí)，其位移S、速度V和加速度a

隨時(shí)間t

的變化規(guī)律。基圓、推程運(yùn)動(dòng)角t、基圓半徑rb、推程、遠(yuǎn)休止角

s

回程運(yùn)動(dòng)角h回程、近休止角s

′行程hrbB’δss

′

δhωACBr向徑r遠(yuǎn)休止、近休止、§4-2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、凸輪的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和基本參數(shù)從動(dòng)件位移線(xiàn)圖otsδs/hδδsδhδtδtDsδδt二、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（推程段）vδaδh+∞－∞加速度方程：沖擊特性：始點(diǎn)、末點(diǎn)存在剛性沖擊適用場(chǎng)合：低速輕載運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖推程運(yùn)動(dòng)方程：位移方程：速度方程：推程運(yùn)動(dòng)方程:沖擊特性：起點(diǎn)、中點(diǎn)、末點(diǎn)有柔性沖擊適用場(chǎng)合：中速輕載s0tv0h/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、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律a0運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖h01234567812345678SVa3、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(余弦加速度運(yùn)動(dòng))推程運(yùn)動(dòng)方程：沖擊特性：始、末點(diǎn)有柔性沖擊適用場(chǎng)合：中速輕載運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖AAAAAAAAAAAAA一、用作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓線(xiàn)—反轉(zhuǎn)法AAr0-r0§4-3凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)方法：解析法、作圖法1、設(shè)計(jì)思想已知:rb、h、w的方向、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律：凸輪轉(zhuǎn)角從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律0~π等加速等減速上升h

π~5π/4

遠(yuǎn)程休止5π/4~7π/4

等速下降h

7π/4~2π

近程休止2、移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制（1）對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪1）尖端從動(dòng)件9101113121234567取長(zhǎng)度比例尺l繪圖hsO

/2h/225

/47

/412345678910111312hsO

/2h/225

/47

/412345678149101113129101113121234567142）滾子從動(dòng)件理論廓線(xiàn)實(shí)際廓線(xiàn)繪圖:hsO

/2h/225

/47

/412345678149101113129101113121234567143)平底從動(dòng)件理論廓線(xiàn)實(shí)際廓線(xiàn)hsO

/2h/225

/47

/41234567891011131223475816101113129（2）偏置直動(dòng)尖端從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)繪圖hsO

/2h/225

/47

/4123456781491011131214237586偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)圖3、擺動(dòng)尖端從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制已知：從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，角升程，凸輪與擺動(dòng)從動(dòng)件的中心距LAO，擺桿的長(zhǎng)度LAB，凸輪的及其方向，基圓半徑rb。設(shè)計(jì)：凸輪輪廓曲線(xiàn)分析w1LoAOA180o120o60oo12345678910A1A2A3A5A6A7A8A9A10A400000000000r0B0L120°B1B2B3B4B5B6B7B8B9B101C12C23C3C4C5C6C7C8C9C10ROA0a-繪圖：180°60°從動(dòng)件與凸輪的接觸點(diǎn)所受正壓力的方向與從動(dòng)件上該點(diǎn)的速度方向所夾的銳角α二、凸輪基本參數(shù)的確定1、壓力角BOvω1213αF'F"nnFn⑴F'一定時(shí)，壓力角α越大，有害分力F"越大，機(jī)構(gòu)的效率越低。

⑵自鎖：當(dāng)α增大到一定程度，使有害分力F"在導(dǎo)路中所引起的摩擦阻力大于F'時(shí)，無(wú)論凸輪加給從動(dòng)件的作用力有多大，從動(dòng)件都不能運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為自鎖。

推程：直動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件

回程：

直動(dòng)和擺動(dòng)從動(dòng)件設(shè)計(jì)時(shí)：αmax≤[α]根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，推薦的許用壓力角取值為:P點(diǎn)為相對(duì)瞬心：由△BCP得:ds/dδnnPeOCBωvvOP=v/ω=[ds/dt]/[dδ/dt]=[ds/dδ]αrb=(ds/dδ-e)/

[(rb2-e2)1/2+s]s0sD對(duì)心布置有：tgα=ds/dδ/[rb+s]tgα=(OP-e)/BC2、凸輪基圓半徑的確定C與P點(diǎn)在o點(diǎn)同側(cè)時(shí)，取“-”號(hào)；反之取“+”號(hào)。

在其它條件不變的情況下，基圓半徑rb越小

機(jī)構(gòu)越緊湊壓力角

效率甚至引起機(jī)構(gòu)自鎖?；鶊A半徑確定原則：在保證max[]時(shí)，凸輪基圓半徑取小值。由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（考慮凸輪的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度）確定：凸輪軸：rb略大于軸的半徑r；凸輪單獨(dú)制作時(shí)：rb=（1.6~2）r，r為軸的半徑當(dāng)α≥[α]時(shí)，采取的措施：1)加大基圓半徑rb2)將對(duì)心改為偏置從動(dòng)件3)采用平底從動(dòng)件=(ds/dδ-e)/

[(rb2-e2)1/2+s]tgααmax凸輪轉(zhuǎn)角δ0余弦加速度運(yùn)動(dòng)正弦加速度運(yùn)動(dòng)h/rbh/rb凸輪轉(zhuǎn)角δ0等速運(yùn)動(dòng)等加等減速運(yùn)動(dòng)h/rbh/rbαmax應(yīng)用實(shí)例：一對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，δ0＝45o，h=13mm,從動(dòng)件以正弦加速度運(yùn)動(dòng)，要求αmax

≦30o，試確定凸輪的基圓半徑rb。作圖得：h/rb＝0.26rb≧50mm工程上常根據(jù)諾模圖來(lái)確定rb3、滾子半徑的選擇min—理論廓線(xiàn)外凸部分最小曲率半徑；′—實(shí)際廓線(xiàn)曲率半徑；rT

—滾子半徑。′=min

+rT當(dāng)凸輪廓線(xiàn)為內(nèi)凹時(shí)：ρmin內(nèi)凹Ρ’rT★結(jié)論：無(wú)論滾子半徑多大，總能由理論廓線(xiàn)得到