機(jī)械原理-凸輪課件

第三章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

第一節(jié)概述

內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械原理-凸輪沖床凸輪機(jī)構(gòu)繞線機(jī)凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械原理-凸輪自動(dòng)車床凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪輸送機(jī)機(jī)械原理-凸輪

凸輪機(jī)構(gòu)的組成

凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架。

凸輪機(jī)構(gòu)的適用場(chǎng)合廣泛用于各種機(jī)械，特別是自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和裝配生產(chǎn)線。凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工作可靠，可以使從動(dòng)件準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還易于實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)的相互協(xié)調(diào)配合。

凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)凸輪輪廓與從動(dòng)件之間是高副接觸，易于磨損。機(jī)械原理-凸輪二．凸輪機(jī)構(gòu)的分類(一)按凸輪的形狀分

盤形凸輪Platecam移動(dòng)凸輪Wedgecam機(jī)械原理-凸輪圓柱凸輪Cylindricalcam機(jī)械原理-凸輪(二)按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)副元素的形狀分尖頂從動(dòng)件Knife-edgefollower滾子從動(dòng)件Rollerfollower機(jī)械原理-凸輪平底從動(dòng)件Flat-facefollower機(jī)械原理-凸輪(三)按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分?jǐn)[動(dòng)從動(dòng)件Oscillatingfollower移動(dòng)從動(dòng)件Reciprocatingfollower機(jī)械原理-凸輪(四)按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸(封閉)的方式分力封閉型凸輪機(jī)構(gòu)Force-closedcams彈簧力封閉Force-closedbypreloadedspring重力封閉

Force-closedbygravity機(jī)械原理-凸輪形封閉型凸輪機(jī)構(gòu)Form-closedcams凹槽凸輪機(jī)構(gòu)Plate-groovecammechanism等寬凸輪機(jī)構(gòu)Constant-breadthcammechanism機(jī)械原理-凸輪形封閉型凸輪機(jī)構(gòu)Form-closedcammechanism等徑凸輪機(jī)構(gòu)Conjugateyokeradialcammechanism共軛凸輪機(jī)構(gòu)Conjugatecammechanism機(jī)械原理-凸輪rb

三．凸輪機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)與運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)h

S

S

S

S

DD0B0B

sO

,t360o基圓基圓半徑rb推程推程角

升距h遠(yuǎn)停遠(yuǎn)停角

s回程回程角

近停近停角

s

B

位移曲線機(jī)械原理-凸輪

從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖(Diagramofmotion)

位移線圖(Displacementdiagram)—反映了從動(dòng)件的位移s隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角

變化的規(guī)律。

速度線圖(Velocitydiagram)—反映了從動(dòng)件的速度v隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角

變化的規(guī)律。

加速度線圖(Accelerationdiagram)—反映了從動(dòng)件的加速度a隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角

變化的規(guī)律。

躍度線圖線(Jerkdiagram)—反映了從動(dòng)件的躍度j隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角

變化的規(guī)律。結(jié)論

凸輪輪廓曲線的形狀決定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。要使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就要設(shè)計(jì)出與其相應(yīng)的凸輪輪廓曲線。

機(jī)械原理-凸輪

凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)推程角(Camangleforrise)

遠(yuǎn)停角(Camangleforouterdwell)

S

回程角(Camangleforreturn)

近停角(Camangleforinnerdwell)

S

從動(dòng)件的位移s、速度v、加速度a、躍度j

凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸基圓(Basecircle)半徑rb

移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的偏距(Offsetdistance)e

擺動(dòng)從動(dòng)件的桿長(zhǎng)(Followerarm)l

中心距(Centerdistance)L機(jī)械原理-凸輪B

dtt

第二節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的傳力特性

傳力特性分析目的確定構(gòu)件之間相互的作用力，為解決磨損及強(qiáng)度尺寸設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)。FR2FR1

1

2

2

vGF

壓力角

—不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)件作用力方向線nn與從動(dòng)件上力作用點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。

lbnn機(jī)械原理-凸輪

傳力特性分析

載荷G不變時(shí)，壓力角

增大，使上式分母變小，作用力F將增大。壓力角

增大到時(shí)分母為零，則F→

，機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖。B

dttFR2FR1

1

2

2

vGFlbnn機(jī)械原理-凸輪

凸輪機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)效率

機(jī)構(gòu)剛好發(fā)生自鎖時(shí)的壓力角為臨界壓力角

c

凸輪機(jī)構(gòu)能正常工作的重要條件

max

[

]

c推程移動(dòng)從動(dòng)件[

]

30o

40o；擺動(dòng)從動(dòng)件[

]

40o

45o?；爻蘙

]

70o

80o。機(jī)械原理-凸輪第三節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分配設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)選型凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)刀具中心軌跡坐標(biāo)計(jì)算凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸設(shè)計(jì)確定凸輪各個(gè)轉(zhuǎn)角計(jì)算從動(dòng)件位移參數(shù)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)尺度設(shè)計(jì)機(jī)械原理-凸輪第四節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和基本尺寸的設(shè)計(jì)

一、工作循環(huán)圖與凸輪工作轉(zhuǎn)角的確定凸輪的工作轉(zhuǎn)角應(yīng)當(dāng)根據(jù)機(jī)器中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作之間的配合關(guān)系，由工作循環(huán)圖(Workingcyclediagram)來確定。機(jī)械原理-凸輪工藝過程電阻體上料電阻體夾緊送帽壓帽電阻自動(dòng)壓帽機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖送帽壓帽機(jī)構(gòu)凸輪電阻坯件電阻送料機(jī)構(gòu)凸輪電阻帽夾緊機(jī)構(gòu)凸輪送帽壓帽機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)械原理-凸輪回程等待夾緊電阻自動(dòng)壓帽機(jī)工作循環(huán)圖從動(dòng)件位移曲線圖凸輪輪廓圖凸輪名稱序號(hào)90o240o0o150o送電阻體135o342o0o252o60o送帽壓帽0o120o285o45o回程夾緊0o90o180o270o360o電阻體上料凸輪電阻體夾緊凸輪送、壓帽凸輪132回程等待壓帽機(jī)械原理-凸輪

二、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(Lawofmotion)，由凸輪輪廓曲線(Camprofile)形狀決定。從動(dòng)件不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，要求凸輪具有不同形狀的輪廓曲線。正確選擇和設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律—工程實(shí)際中經(jīng)常用到的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

數(shù)學(xué)方程式位移方程s=f(

)

從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的表示

運(yùn)動(dòng)線圖機(jī)械原理-凸輪

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

(一)基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律

基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律(Fundamentallaw)包括多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律(Lawofpolynomialmotion)和三角函數(shù)類運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

1.

多項(xiàng)式類運(yùn)動(dòng)規(guī)律

基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，n

3。

2.

三角函數(shù)類運(yùn)動(dòng)規(guī)律(Lawoftrigonometricfunction)主要有余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律(Lawofcosineaccelerationmotion)和正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律(Lawofsineaccelerationmotion)

s

c0

c1

c2

2

c3

3

cn

n機(jī)械原理-凸輪

⑴余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律⑵正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律或或機(jī)械原理-凸輪

3.

幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)⑴等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律(Lawofconstantvelocity)推程

速度曲線不連續(xù)，機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生剛性沖擊(Rigidimpulse)。等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于低速輕載場(chǎng)合。s

,t

v

,ta

,th

位移線圖加速度線圖速度線圖機(jī)械原理-凸輪

h

2h

2

⑵等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律(Lawofconstantaccelerationanddeceleration)

加速度曲線不連續(xù)，機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生柔性沖擊(Softimpulse)。等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速輕載場(chǎng)合。

,ta

,ts4h

2

2

,tv2h

推程后半程前半程機(jī)械原理-凸輪

⑶余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律

,ts

,ta

,tvvmax

1.57h

推程

加速度曲線不連續(xù)，存在柔性沖擊。余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速中載場(chǎng)合。h

amax

4.93h

2

Φ2機(jī)械原理-凸輪

⑷正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律

速度曲線和加速度曲線連續(xù)，無剛性沖擊和柔性沖擊。正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于高速輕載場(chǎng)合。s

,t

,ta

,tvh

vmax

2h

amax

6.28h

2

2推程機(jī)械原理-凸輪

⑸3–4–5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律(Lawofpolynomialmotion)推程

,tsvah

速度曲線和加速度曲線連續(xù)，無剛性沖擊和柔性沖擊。3-4-5次運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于高速中載場(chǎng)合。機(jī)械原理-凸輪

(二)組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律

為了克服單一運(yùn)動(dòng)規(guī)律的某些缺陷，獲得更好的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，可以把幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律拼接起來，構(gòu)成組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律(Lawofcombinedmotion)。

組合原則位移曲線、速度曲線必須連續(xù)，高速凸輪機(jī)構(gòu)加速度曲線也必須連續(xù)。各段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移、速度和加速度曲線在連接點(diǎn)處其值應(yīng)分別相等。vs

a

,t

,t

,thOOO

vs

a

,t

,t

,thOOO

正弦加速度曲線與直線組合機(jī)械原理-凸輪

(三)選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)應(yīng)考慮的問題⑴當(dāng)機(jī)器的工作過程對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求，而凸輪的轉(zhuǎn)速不太高時(shí)，應(yīng)首先從滿足工作需要出發(fā)來選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其次考慮動(dòng)力特性和便于加工。

h

刀架進(jìn)給凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械原理-凸輪

工件

⑵當(dāng)機(jī)器的工作過程只要求從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)一定的工作行程，而對(duì)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律無特殊要求時(shí)，對(duì)于低速凸輪機(jī)構(gòu)，主要考慮便于加工；對(duì)于高速凸輪機(jī)構(gòu)，首先考慮動(dòng)力特性。夾緊凸輪機(jī)構(gòu)工件

機(jī)械原理-凸輪

⑶當(dāng)機(jī)器對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性有特殊要求，而凸輪的轉(zhuǎn)速又較高，并且只用一種基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律又難于滿足這些要求時(shí)，可以考慮采用滿足要求的組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

⑷在設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，除了要考慮其沖擊特性之外，還要考慮從動(dòng)件的最大速度vmax、最大加速度amax以及最大躍度jmax，這一點(diǎn)對(duì)于高速凸輪機(jī)構(gòu)尤其重要。

機(jī)械原理-凸輪CnnO

Bes0sDrb

ds

d

三、盤形凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)

(一)移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)

1.

壓力角與凸輪基圓的關(guān)系壓力角對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的受力狀況有直接影響，在運(yùn)動(dòng)規(guī)律選定之后，它主要取決于凸輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)尺寸。P為相對(duì)瞬心由

BCP得vvP

對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)e

0。結(jié)論移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角

與基圓半徑rb、從動(dòng)件偏置方位和偏距e有關(guān)。機(jī)械原理-凸輪

2.

偏置方位和偏距e的確定偏置方位的選擇應(yīng)有利于減小凸輪機(jī)構(gòu)推程時(shí)的壓力角。

應(yīng)當(dāng)使從動(dòng)件偏置在推程時(shí)瞬心P的位置的同一側(cè)

正確偏置

OB

nnPe錯(cuò)誤偏置

需要注意的是，若推程壓力角減小，則回程壓力角將增大。確定e可用圖解法或解析法。

BO

nnPe機(jī)械原理-凸輪

3.凸輪基圓半徑的確定

限制基圓半徑的條件⑴凸輪的基圓半徑rb應(yīng)大于凸輪軸的半徑rS

；⑵最大壓力角

max

許用壓力角[

]

；⑶凸輪輪廓曲線的最小曲率半徑

min

0。

當(dāng)要求機(jī)構(gòu)具有緊湊的尺寸時(shí)，應(yīng)當(dāng)按許用壓力角[

]來確定凸輪的基圓半徑rb。

步驟

●

確定凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸心的位置

●

確定從動(dòng)件的正確偏置方位以及偏距e

●

將[

]代入前式

●

確定s

s(

)，求出ds

d

，代入上式求出一系列rb值，選取其中的最大值作為凸輪的基圓半徑

機(jī)械原理-凸輪

工程上常常借助于諾模圖(Nomogram)來確定凸輪的最小基圓半徑。借助于諾模圖既可以近似確定凸輪的最大壓力角，也可以根據(jù)所選擇的基圓半徑來校核最大壓力角。h

rb

等速運(yùn)動(dòng)0.010.10.20.30.40.50.60.81.02.03.06.0h

rb

等加速等減速運(yùn)動(dòng)0.010.10.20.30.40.61.02.05.0

凸輪轉(zhuǎn)角

5101525303540205060708090100200300350最大壓力角

max510152520354555657585403050607080h

rb余弦加速度運(yùn)動(dòng)0.010.10.20.40.61.02.05.0510152520354555657585403050607080最大壓力角

max5101525303540205060708090100200300350

凸輪轉(zhuǎn)角

h

rb正弦加速度運(yùn)動(dòng)0.010.10.20.40.61.02.05.0機(jī)械原理-凸輪機(jī)械原理-凸輪

確定凸輪基圓半徑的通常做法

根據(jù)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的需要，按經(jīng)驗(yàn)公式rb

(1.6

2)rS初步選定凸輪基圓半徑rb，然后校核壓力角，以滿足

max

[

]的條件。

注意凸輪機(jī)構(gòu)的效率不僅與壓力角有關(guān)，還與從動(dòng)件支承的懸臂長(zhǎng)b及兩支承的距離l有關(guān)，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意選擇。壓力角還與ds

d

有關(guān)，在工作升距(Lift)h確定后，ds

d

則與推程角

有關(guān)。若推程角沒有因多個(gè)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系而受到嚴(yán)格限制，也可以通過適當(dāng)增大

來獲得較好的動(dòng)力特性。機(jī)械原理-凸輪nn

Q

0

(二)擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)取“

”號(hào)；順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)取“

”號(hào)。擺桿初始擺角

0為L(zhǎng)rbBO1

O2Plv機(jī)械原理-凸輪

設(shè)計(jì)步驟●

按具體結(jié)構(gòu)所允許的條件，選定基圓半徑rb和中心距L●

設(shè)擺桿在起始位置時(shí)與基圓半徑垂直●選定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，計(jì)算凸輪廓線上各點(diǎn)壓力角

，校核

max

[

]●

如果

max

[

]，調(diào)整l值，重新計(jì)算；若l超過某一規(guī)定值，則增大rb，重新計(jì)算l和

0，直至滿足要求為止。及nn

Q

0

LrbBO1

O2Plv機(jī)械原理-凸輪第五節(jié)平面凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

一、凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理

(一)

凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法

作圖法解析法基本原理反轉(zhuǎn)法原理凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)方法的基本原理機(jī)械原理-凸輪rbOs

13578

60o120o90o90o60o120o

1

2

90oA90o91113151

3

5

7

8

9

11

13

12

14

10

二、

用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線

1.

對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

已知凸輪的基圓半徑rb，凸輪角速度

和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

①選比例尺

l，作位移曲線和基圓rb。

②等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。3

4

5

6

7

8

1876543210

11

9

12

13

14

1413121110915

③確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。

設(shè)計(jì)步驟④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。機(jī)械原理-凸輪rbOA

2.

對(duì)心滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

已知凸輪的基圓半徑rb，滾子半徑rr、凸輪角速度

和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

①選比例尺

l，作位移曲線和基圓rb。

②等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。理論輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線s

13578

60o120o90o90o91113151

3

5

7

8

9

11

13

12

14

10

60o120o

1

2

90o90o3

4

5

6

7

8

1876543210

11

9

12

13

14

1413121110915

③確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件滾子中心在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。④將各點(diǎn)連接成一條光滑曲線。⑤作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)(外)包絡(luò)線。

設(shè)計(jì)步驟機(jī)械原理-凸輪rbOA

3.

對(duì)心平底移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

已知凸輪的基圓半徑rb，角速度

和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

①選比例尺

l，作位移曲線和基圓rb。

設(shè)計(jì)步驟

②等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。s

13578

60o120o90o90o91113151

3

5

7

8

9

11

13

12

14

10

60o120o

1

2

90o90o3

4

5

6

7

8

1876543210

11

9

12

13

14

1413121110915

③確定反轉(zhuǎn)后平底與導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)A在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。④作平底直線族及平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。機(jī)械原理-凸輪eA

4.

偏置尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

已知凸輪的基圓半徑rb，角速度

和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及偏心距e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

①選比例尺

l，作位移曲線、基圓rb和偏距圓e。

②等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。O

6

1

2

3

4

5

7

8

14

13

12

11

10

9

s

13578

60o120o90o90o91113151

3

5

7

8

9

11

1312

14

10

③確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。

設(shè)計(jì)步驟k1k2k3k5k4k6k7k812345678k9k10k11k12k13k14k159101112131415機(jī)械原理-凸輪rbO12345678

60o120o90o90o

5.

尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

已知凸輪的基圓半徑rb，角速度

，擺桿長(zhǎng)度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離L，擺桿角位移曲線，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。1

2

3

4

5

6

7

120oB

1

1B1B2B3B4B5B6B7B860o90o

dB

2

2B

3

3B

4

4B

5

5B

6

6B

7

7A1A2A3A4A5A6A7A8

ABl

①選比例尺

，作位移曲線，作基圓rb和轉(zhuǎn)軸圓OA。

②等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸A的位置。

③確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。

設(shè)計(jì)步驟

④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。機(jī)械原理-凸輪

三、

用解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線

作圖法的缺點(diǎn)繁瑣、誤差較大。解析法的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算精度高、速度快，適合凸輪在數(shù)控機(jī)床上加工。解析法的設(shè)計(jì)結(jié)果

根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和基本尺寸的設(shè)計(jì)結(jié)果，求出凸輪輪廓曲線的方程，利用計(jì)算機(jī)精確地計(jì)算出凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值。機(jī)械原理-凸輪

(一)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

1.尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

已知參數(shù)

rb、e、

、s

s(

)

rbs0ss0e

凸輪輪廓曲線方程yBxByxB0OB

注意e為代數(shù)量，若從動(dòng)件導(dǎo)路偏在y軸的右側(cè)，則e

0

；否則，e

0

。為對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件，e

0。規(guī)定凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)角

0，否則，

0。機(jī)械原理-凸輪lsin(

0)Lcos

rbL

0

Lsin

lcos(

0)

2.尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

注意角度

、(

0

)都是代數(shù)值，規(guī)定逆時(shí)針方向?yàn)檎?/p>

已知參數(shù)

rb、

、l、L、s

s(

)

凸輪輪廓曲線方程

0

xOyA0B0lBAL機(jī)械原理-凸輪

(二)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

1.滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

已知參數(shù)

rb、rr、e、

、s

s(

)

分析滾子中心B的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就是從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。將滾子中心視為尖頂從動(dòng)件的尖頂，建立凸輪輪廓曲線方程。理論輪廓曲線

凸輪的基圓半徑rb、壓力角

定義在理論輪廓曲線

上。

rbs0ss0e

BxByBxyB0Orr

⑴理論輪廓曲線(Pitchcurve)方程機(jī)械原理-凸輪

rbs0ss0e

BxByBxyB0Orr

⑵實(shí)際輪廓曲線(Camprofile)方程曲線在B點(diǎn)的法線nn的斜率rrnn

A

BA

nn

機(jī)械原理-凸輪

2.滾子擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知參數(shù)

rb、rr、

、l、L、s

s(

)

凸輪理論輪廓曲線方程

凸輪實(shí)際輪廓曲線方程

Llsin(

0)Lcos

rbL

xOyA0B0l

0

Lsin

lcos(

0)AB

0

機(jī)械原理-凸輪

rbs

PvxByB(三)平底移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知參數(shù)

rb、

、s

s(

)

分析從動(dòng)件的平底通常垂直于從動(dòng)件移動(dòng)導(dǎo)路，其凸輪的實(shí)際輪廓曲線是平底一系列位置的包絡(luò)線，通常按對(duì)心從動(dòng)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

凸輪的實(shí)際輪廓曲線方程v

vP

OP·

,OP

v

ds

d

s0rbB0Oxy

B

Ads

d

機(jī)械原理-凸輪rcrrrcrr

rc刀具中心軌跡理論輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線b)刀具直徑小于滾子直徑刀具中心軌跡實(shí)際輪廓曲線a)刀具直徑大于滾子直徑

四、刀具中心軌跡計(jì)算用數(shù)控機(jī)床加工凸輪以及在凸輪磨床上磨削凸輪時(shí)，通常需要給出刀具中心的直角坐標(biāo)值。

(一)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

rr理論輪廓曲線rc

rr機(jī)械原理-凸輪

刀具中心直角坐標(biāo)方程機(jī)械原理-凸輪

(二)平底移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)平底移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪既可以用砂輪的端面磨削，也可以用銑刀、砂輪或鉬絲的外圓加工。用砂輪的端面加工凸輪刀具中心的直角坐標(biāo)方程rbsBA

rbOxy

機(jī)械原理-凸輪第六節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的設(shè)計(jì)

從動(dòng)件高副元素的形狀、從動(dòng)件與凸輪輪廓維持接觸的方式、滾子從動(dòng)件的滾子直徑、平底從動(dòng)件的平底寬度等的確定，與凸輪機(jī)構(gòu)的工作場(chǎng)合、工作性能、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等方面的要求密切相關(guān)。一、從動(dòng)件高副元素形狀的選擇平面凸輪可以采用尖頂、滾子、平底等形狀的從動(dòng)件，空間凸輪通常只能采用滾子從動(dòng)件。從動(dòng)件高副元素形狀應(yīng)根