機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課件 項(xiàng)目二 凸輪機(jī)構(gòu)

項(xiàng)目二：凸輪機(jī)構(gòu)員工培訓(xùn)員工教育企業(yè)文化企業(yè)宣傳機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CONTENTS目錄任務(wù)一

凸輪機(jī)構(gòu)概述任務(wù)二

凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律任務(wù)三凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù)四車床自動(dòng)橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)原理分析及簡(jiǎn)圖繪制3任務(wù)一

凸輪機(jī)構(gòu)概述1.組成：高副從動(dòng)件：按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作連續(xù)或

間歇

的往復(fù)直線移動(dòng)或擺動(dòng)凸輪:具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件機(jī)架4任務(wù)一

凸輪機(jī)構(gòu)概述2.特點(diǎn)：⑴主要用于轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)形式凸輪

高副

從動(dòng)件往復(fù)移動(dòng)擺動(dòng)

（連續(xù)或間歇）

(轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）⑶易于磨損。⑵可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件任意預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊5任務(wù)一

凸輪機(jī)構(gòu)概述3.應(yīng)用：受力不大，速度不太高的場(chǎng)合。自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)繞線機(jī)構(gòu)6任務(wù)一

凸輪機(jī)構(gòu)概述

⑶圓柱凸輪：

a.在圓柱面上開有曲線凹槽

b.圓柱體端面上做出曲線輪廓1.按凸輪形狀分類：

⑴盤狀凸輪：（簡(jiǎn)單，廣泛，行程較?。┒?、凸輪機(jī)構(gòu)的類型⑵移動(dòng)凸輪：回轉(zhuǎn)中心無(wú)窮遠(yuǎn)7任務(wù)一

凸輪機(jī)構(gòu)概述⑵滾子：滾動(dòng)摩擦，耐磨損，可承受較大載荷，應(yīng)用廣泛。⑶平底：潤(rùn)滑好，受力平穩(wěn)，效率高，用于高速場(chǎng)合。2.按從動(dòng)件的形式分類分⑴尖頂：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。易磨損，受力小低速。8任務(wù)一

凸輪機(jī)構(gòu)概述3.按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分?jǐn)[動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件偏置移動(dòng)從動(dòng)件對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件偏置移動(dòng)從動(dòng)件9任務(wù)二

凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律回程，回程運(yùn)動(dòng)角

h

休止，休止角

s、

s’行程（升程），h位移線圖：從動(dòng)件的位移s、速度v、加速度a等隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角d變化的關(guān)系圖。

t推程

s遠(yuǎn)休止

h回程

s’近休止hA’BCDAr0

t

s

h

s’

從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的位移、速度、加速度等隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角d變化的規(guī)律。t

s0基圓，基圓半徑r0推程，推程運(yùn)動(dòng)角

t10任務(wù)二

凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程（0≤≤

t）位移方程：速度方程：加速度方程：運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性：始點(diǎn)、末點(diǎn)剛性沖擊適用場(chǎng)合：低速輕載v

0a

0-

速度加速度+

回程（0≤≤

t’）位移方程：速度方程：加速度方程：+

-

hs

0位移

t

t’11任務(wù)二

凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程s

0

tv

0a

0h/2h/2

t/2

t/2h(0≤≤t/2)(

t/2≤≤t)加速段減速段位移方程速度方程加速度方程運(yùn)動(dòng)方程12任務(wù)二

凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律3、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律（簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律）推程（0≤≤

t）運(yùn)動(dòng)方程：運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性：始、末點(diǎn)有軟性沖擊適用場(chǎng)合：中低速、中輕載δsδa123456δv12345hδt13任務(wù)二

凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律4、正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律（擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律）advd012345678hA2ph

t推程（0≤≤

t）運(yùn)動(dòng)方程：運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性：無(wú)沖擊適用場(chǎng)合：高速輕載

t

tsd14任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)法原理：依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線。假想給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加以-ω時(shí)，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。O-ωω3’1’2’331122ss115任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)rb-ωωB11B1B2

B3

B8B6B7B4B5δs′δ0B9

B10B0C1C2C3C4C5C7C8C10C11δhδsoSδ0123567δh4δ891011δsδs′C9C6（1）按已設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位移線圖；（2）按基本尺寸作出凸輪機(jī)構(gòu)的初始位置；（3）按-

方向劃分基圓周得c0、c1、c2……等點(diǎn)；并過(guò)這些點(diǎn)作射線，即為反轉(zhuǎn)后的導(dǎo)路線；（4）在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移圖相應(yīng)的位移，得B1、B2、……等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。16任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)二、對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)理論輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線17任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)二、對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)nnBCrbrt實(shí)際輪廓曲線L0理論輪廓曲線L0（1）畫出滾子中心的軌跡L0（稱為理論輪廓）（2）以理論輪廓為圓心，滾子半徑rt為半徑畫圓，再作滾子圓的包絡(luò)線L，則為從動(dòng)件凸輪的工作輪廓曲線（稱為實(shí)際輪廓曲線）。注意：（1）理論輪廓與實(shí)際輪廓互為等距曲線；（2）凸輪的基圓半徑是指理論輪廓曲線的最小向徑。18任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)三、對(duì)心平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑rb，角速度ω和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。rbA9A10A11-ωωA75862111910設(shè)計(jì)步驟：①按照尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓的繪制方法，求出點(diǎn)A1、A2、A3…。②分別過(guò)點(diǎn)A1、A2、A3…，畫出一系列平底線。③作切于這些平底線的包絡(luò)線，便得到對(duì)心平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪的實(shí)際輪廓曲線。34A1A2A3A4A5A6A7A819任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)四、偏置尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度ω和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。-ωω①選擇合適的作圖比例，作偏距圓，以rb為半徑作基圓;②在基圓上，任取一點(diǎn)Ao作為從動(dòng)件推程的起始點(diǎn)，并過(guò)A0作偏距圓的切線，該切線即是從動(dòng)件導(dǎo)路線的起始位置;

③沿-ω將基圓進(jìn)行等分，得C1、C2、C3、…并作切線延長(zhǎng)，即為從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過(guò)程中依次占據(jù)的位置;④自C1、C2、C3、…截取從動(dòng)件的相應(yīng)位移點(diǎn)A1、A2、A3、…即偏置尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線。A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11C7C6C5C1C2C3C4C820任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角設(shè)計(jì)要求：結(jié)構(gòu)緊湊傳力性能好rb、rt

壓力角orb

nnAF1F2Fn

vSr

凸輪作用于從動(dòng)件上沿A點(diǎn)法線n-n的法向力Fn與從動(dòng)件上該力作用點(diǎn)的速度v方向之間所夾的銳角α稱為凸輪機(jī)構(gòu)在該位置的壓力角?！鼊tF1↓F2↑，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使max≤[]許用壓力角的推薦值：工作行程對(duì)于移動(dòng)從動(dòng)件，[]=30o~38o對(duì)于擺動(dòng)從動(dòng)件，[]=40o~45o非工作行程：可在70o~80o之間選取FQ21任務(wù)三

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)滾子半徑建議：rt0.8min