第11章 凸輪機(jī)構(gòu)

在各種機(jī)械，特別是自動(dòng)機(jī)械和自動(dòng)控制裝置中，廣泛地應(yīng)用著各種形式的凸輪機(jī)構(gòu)。

自動(dòng)機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)：當(dāng)具有凹槽的圓柱凸輪回并核轉(zhuǎn)時(shí)，其凹鋒團(tuán)槽的側(cè)面通過嵌于凹槽中的滾子迫使推桿繞其軸作往復(fù)擺動(dòng)，從而控制刀架的進(jìn)刀和退刀運(yùn)動(dòng)。至于進(jìn)刀和退刀的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如何，則決定于凹槽曲線的形狀。第11章凸輪機(jī)構(gòu)思政教育

我國(guó)的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的起步時(shí)候，和國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家相比稍晚，但后面的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展較快，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了很大的作用，目前我國(guó)已經(jīng)在很大的范圍內(nèi)采用自動(dòng)化裝配線進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)和其他行業(yè)中的控制技術(shù)、信息技術(shù)具有一定的關(guān)聯(lián)性，故應(yīng)該將與自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)的其他領(lǐng)域中的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，從而促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

自動(dòng)化行業(yè)屬于信息產(chǎn)業(yè)。信息產(chǎn)業(yè)被人們譽(yù)為“朝陽產(chǎn)業(yè)”，是我們進(jìn)入信息時(shí)代的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，有著良好的發(fā)展前景，是現(xiàn)代科技發(fā)展的趨勢(shì)。所以，作為信息產(chǎn)業(yè)中的重要一員，自動(dòng)化行業(yè)同樣會(huì)發(fā)展的越來越好，擁有廣闊的未來。

學(xué)好相關(guān)技術(shù)知識(shí)，才能為我們將來好的工作打下基礎(chǔ)，才能為國(guó)家的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。第11章凸輪機(jī)構(gòu)本章要點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律盤形凸輪的設(shè)計(jì)

盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)掌握內(nèi)容：第11章凸輪機(jī)構(gòu)11.1概述

凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架以及附屬裝置所組成的高副機(jī)構(gòu)。當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過其曲線輪廓與從動(dòng)件之間的高副接觸，推動(dòng)從動(dòng)件，使其按所預(yù)定的規(guī)律進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。示例一凸輪軸示例二縫紉機(jī)挑線機(jī)構(gòu)11.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

概述示例三內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)

概述示例四靠模車削機(jī)構(gòu)

概述11.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類按照凸輪的形狀不同可把凸輪分為以下幾種：盤形凸輪移動(dòng)凸輪圓柱凸輪曲面凸輪按照凸輪的鎖合方式可把凸輪分為以下幾種：力鎖合形鎖合

概述盤形凸輪

概述移動(dòng)凸輪

概述圓柱凸輪

概述曲面凸輪

概述力鎖合

概述形鎖合按照從動(dòng)件的形狀不同可把凸輪分為以下幾種：

概述

概述

概述11.2凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

11.2.1凸輪與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)關(guān)系

凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律平面凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸和運(yùn)動(dòng)參數(shù)

圖為對(duì)心尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件重復(fù)升—?！怠５倪\(yùn)動(dòng)循環(huán)。

從動(dòng)件的位移s與凸輪轉(zhuǎn)角a的關(guān)系可以用從動(dòng)件的位移線圖來表示，如右圖所示。

11.2.2從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律★推程運(yùn)動(dòng)方程：推程運(yùn)動(dòng)線圖

在起始和終止點(diǎn)速度有突變，使瞬時(shí)加速度趨于無窮大，從而產(chǎn)生無窮大慣性力，引起剛性沖擊。

從動(dòng)件的速度為常數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律★推程運(yùn)動(dòng)方程：

從動(dòng)件在前半行程中作等加速運(yùn)動(dòng)，在后半行程中作等減速運(yùn)動(dòng)，而且加速度的絕對(duì)值相等的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

在起始和終止點(diǎn)速度有突變，但數(shù)值有限，引起柔性沖擊。

凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律11.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律（余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律）

凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律是當(dāng)動(dòng)點(diǎn)在一圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由該點(diǎn)在此圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)。

★推程運(yùn)動(dòng)方程：在起始和終止點(diǎn)速度有突變，但數(shù)值有限，引起柔性沖擊。

凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律（正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律）

凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

當(dāng)一個(gè)滾圓在一直線上作純滾動(dòng)時(shí)，滾圓上一點(diǎn)所走過的軌跡。

★推程運(yùn)動(dòng)方程：

推桿作正弦加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度沒有突變，因而將不產(chǎn)生沖擊，適用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。

凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律11.3凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)11.3.1尖頂對(duì)心盤形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)1.圖解法的原理—反轉(zhuǎn)法

假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度-w,則凸輪相對(duì)靜止不動(dòng)，而推桿一方面隨導(dǎo)軌以-w繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)。推桿尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪輪廓曲線。

凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)2.尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)

設(shè)已知凸輪順時(shí)針回轉(zhuǎn)，其基圓半徑rb，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為凸輪轉(zhuǎn)角0°～90°90°

～150°

150°

～210°210°

～360°

從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速上升停止不動(dòng)等速下降停止不動(dòng)例題1

凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)例題1

凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)例題211.3.2滾子對(duì)心盤形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)11.3.3尖頂偏心凸輪設(shè)計(jì)

凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)11.3.4滾子偏心凸輪設(shè)計(jì)

凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)11.4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

11.4.1凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角Ft＝Fsin

Fr＝Fcos

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)限制最大壓力角

max≤[

]一般情況下推程[

]＝30°～40°回程[

]＝70°～80°

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

11.4.2基圓半徑的確定1.根據(jù)凸輪的結(jié)構(gòu)確定rb。凸輪軸—rb

＝r

＋rT

＋2～5mm

凸輪—rb

＝（1.5~2）r

＋rT

＋2～5mm

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定2.根據(jù)

max≤[

]確定最小基圓半徑rbmin。

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定11.4.3滾子半徑的確定工作輪廓上

bmin＞1～5mm通常取rT

＝(0.1～0.5)rbrT

bmin

minrT＜

min

bmin

＝

min

－

rT＞0

當(dāng)rT＜

min時(shí)，實(shí)際輪廓為一光滑曲線。

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

當(dāng)rT＝

min時(shí)，實(shí)際輪廓將出現(xiàn)尖點(diǎn)，極易磨損，會(huì)引起運(yùn)動(dòng)失真。rT＝

min

min

bmin

＝

min

－

rT＝

0rr

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

minrTrT＞

min

bmin

＝

min

－

rT＜0當(dāng)rT＞

min時(shí)，實(shí)際輪廓將出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，會(huì)引起運(yùn)動(dòng)失真。

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定rr

bmin

min

bmin

＝

min

＋

rT＞0內(nèi)凹的輪廓曲線不存在失真。

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定11.4.4偏距的大小和方位1.從動(dòng)件的偏離方向應(yīng)與凸輪的轉(zhuǎn)向相反；2.一般取e≤rb。

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪輪廓的加工凸輪輪廓的加工方法通常有兩種1.銑、銼削加工

對(duì)用于低速、輕載場(chǎng)合的凸輪，可以應(yīng)用反轉(zhuǎn)法原理在未淬火凸輪輪坯上通過作圖法繪