凸輪機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)情境PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 凸輪機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)情境凸輪機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)情境 第1頁(yè)/共78頁(yè) 教學(xué)方法教學(xué)方法 1.以項(xiàng)目為導(dǎo)向的四步教學(xué)法；以項(xiàng)目為導(dǎo)向的四步教學(xué)法； 2.講授與討論相結(jié)合法；講授與討論相結(jié)合法； 3.理論與實(shí)操交替進(jìn)行法理論與實(shí)操交替進(jìn)行法 第2頁(yè)/共78頁(yè) 資訊材料：資訊材料： 第3頁(yè)/共78頁(yè) 第4頁(yè)/共78頁(yè) 第5頁(yè)/共78頁(yè) 一、一、凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例及凸輪機(jī)構(gòu)的組成：及凸輪機(jī)構(gòu)的組成： 1、主動(dòng)件：凸輪；、主動(dòng)件：凸輪； 2、從動(dòng)件：桿狀件；、從動(dòng)件：桿狀件； 3、鎖合元件或結(jié)構(gòu)：如彈簧、溝槽；、鎖合元件或結(jié)構(gòu)：如彈簧、溝槽； 4、機(jī)架。、機(jī)架。 1 2 刀架刀架 o 刀架往復(fù)運(yùn)動(dòng)

2、機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 第6頁(yè)/共78頁(yè) 作用：作用：將凸輪的連續(xù)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件直線移動(dòng)或擺動(dòng)。將凸輪的連續(xù)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件直線移動(dòng)或擺動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可精確實(shí)現(xiàn)從動(dòng)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊?？删_實(shí)現(xiàn)從動(dòng)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：點(diǎn)、線高副接觸，易磨損，傳力不大。點(diǎn)、線高副接觸，易磨損，傳力不大。 應(yīng)用：廣泛，如應(yīng)用：廣泛，如 印刷機(jī)、紡織機(jī)、印刷機(jī)、紡織機(jī)、內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī) 、 補(bǔ)鞋機(jī)、配鑰補(bǔ)鞋機(jī)、配鑰 匙匙 機(jī)、機(jī)、繞線機(jī)繞線機(jī)、牙膏生產(chǎn)自動(dòng)線等。、牙膏生產(chǎn)自動(dòng)線等。 第7頁(yè)/共78頁(yè) 1、按凸輪的形狀分：、按凸輪的形狀分： 盤形盤形：徑向尺寸變化的盤狀凸輪，繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)

3、。：徑向尺寸變化的盤狀凸輪，繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 移動(dòng)移動(dòng)：沿某一方向移動(dòng)的平面板狀凸輪，可認(rèn)為是半徑無(wú)窮大的盤形凸：沿某一方向移動(dòng)的平面板狀凸輪，可認(rèn)為是半徑無(wú)窮大的盤形凸 輪；輪； 圓柱凸輪圓柱凸輪 ：輪廓曲線位于圓柱面上并繞軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪?？煽醋魇牵狠喞€位于圓柱面上并繞軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪。可看作是將 移 動(dòng) 凸 輪 卷 成 圓 柱 體 即 成 為 圓 柱 凸 輪 ）將 移 動(dòng) 凸 輪 卷 成 圓 柱 體 即 成 為 圓 柱 凸 輪 ） 分為分為端面凸輪，圓柱槽凸輪。 三、凸輪機(jī)構(gòu)的分類三、凸輪機(jī)構(gòu)的分類 盤形凸輪 移動(dòng)凸輪 圓柱凸輪 第8頁(yè)/共78頁(yè) 2、按從動(dòng)件的形狀分：、按從動(dòng)件的形狀分：尖

4、頂尖頂、滾子滾子、平底平底從動(dòng)件。從動(dòng)件。 尖頂構(gòu)造簡(jiǎn)單、易磨損、用于儀表機(jī)構(gòu)尖頂構(gòu)造簡(jiǎn)單、易磨損、用于儀表機(jī)構(gòu) ；滾子 滾子磨損小，應(yīng)用廣；磨損小，應(yīng)用廣； 平底平底受力好、潤(rùn)滑好，用于高速傳動(dòng)。受力好、潤(rùn)滑好，用于高速傳動(dòng)。 直動(dòng) 從動(dòng)件 擺動(dòng) 從動(dòng)件 曲面底曲面底曲面制造困難。曲面制造困難。 第9頁(yè)/共78頁(yè) 3、按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分：、按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分： 第10頁(yè)/共78頁(yè) 平底 擺動(dòng)從動(dòng) 桿 偏置移動(dòng) 從動(dòng)桿 對(duì)心移動(dòng) 從動(dòng)桿 曲面滾子尖端從動(dòng)桿類 型 按從動(dòng)件分類的凸輪機(jī)構(gòu)總匯按從動(dòng)件分類的凸輪機(jī)構(gòu)總匯 第11頁(yè)/共78頁(yè) 4、按鎖合方式分：、按鎖合方式分： 第12頁(yè)/共78頁(yè) r

5、1 r2 r1+r2 =const W 溝槽凸溝槽凸 輪輪 （主回）共軛凸輪（主回）共軛凸輪 等等 寬寬 凸凸 輪輪 等等 徑徑 凸凸 輪輪 第13頁(yè)/共78頁(yè) 1 1）實(shí)際廓線）實(shí)際廓線 ；2)2)理論理論廓線廓線 ; ; 3)3)基圓、基圓、基圓半徑基圓半徑r r0 0； 4 4）偏距）偏距e e、偏距圓；、偏距圓；e=0,e=0,對(duì)心從動(dòng)件對(duì)心從動(dòng)件 5 5）推程、）推程、推程運(yùn)動(dòng)角推程運(yùn)動(dòng)角0 0； 7 7）回程、）回程、回程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角； 8 8）近休止角近休止角s s； s=0，無(wú)原位停留，無(wú)原位停留 9 9）行程）行程h h 6 6）遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角s s ； s=0,無(wú)推程

6、終點(diǎn)停留無(wú)推程終點(diǎn)停留 知識(shí)點(diǎn)二：知識(shí)點(diǎn)二： 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其選從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其選 擇擇 一、凸輪機(jī)構(gòu)一、凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)及的運(yùn)動(dòng)循環(huán)及基本基本名詞名詞術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ) 第14頁(yè)/共78頁(yè) 二、二、 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)工作要求凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)選定凸輪機(jī)構(gòu) 的型式、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律、合理確定結(jié)構(gòu)尺寸、設(shè)計(jì)輪廓曲的型式、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律、合理確定結(jié)構(gòu)尺寸、設(shè)計(jì)輪廓曲 線線。而根據(jù)工作要求選定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是設(shè)計(jì)凸輪輪廓。而根據(jù)工作要求選定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是設(shè)計(jì)凸輪輪廓 曲線的前提。曲線的前提。 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律：從動(dòng)

7、件從動(dòng)件在推程或回程時(shí)，其位移在推程或回程時(shí)，其位移S S、速度、速度V 、和加速度、和加速度a 隨時(shí)間隨時(shí)間t 的變化規(guī)律。的變化規(guī)律。 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律分類：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律分類： 多項(xiàng)式（等速、等加等減速）、三角函數(shù)（正弦、余弦）、組合型。多項(xiàng)式（等速、等加等減速）、三角函數(shù)（正弦、余弦）、組合型。 S=S(t) S=S(t) V= =V(t) (t) a= =a(t)(t) 由于凸輪一般為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)角由于凸輪一般為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)角與時(shí)間與時(shí)間t的關(guān)系的關(guān)系 是是=t,所以從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律也可寫成：所以從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律也可寫成： S=S(S=S() ) V= =V( () ) a= =a( ()

8、 ) 第15頁(yè)/共78頁(yè) v = 常數(shù)常數(shù) a =0 在推程起始點(diǎn)：在推程起始點(diǎn)：= = 0 0，s = 0, 在推程終止點(diǎn)：在推程終止點(diǎn)： = 0 ，s = h 推程推程(0 0 )運(yùn)動(dòng)方程：運(yùn)動(dòng)方程： s （h/ 0） v （h/ 0 ） a = 0 同理得回程運(yùn)動(dòng)方程：同理得回程運(yùn)動(dòng)方程： s h （ h ）/ v - （h/ h ） 負(fù)號(hào)表示負(fù)號(hào)表示 運(yùn)動(dòng)方向與推程相反。運(yùn)動(dòng)方向與推程相反。 a = 0 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律在行程始末兩點(diǎn)有在行程始末兩點(diǎn)有剛性沖擊剛性沖擊(硬沖硬沖)：速度突變，加：速度突變，加速度無(wú)窮大引速度無(wú)窮大引 起的沖擊。起的沖擊。 適用于低速輕載適用于低速

9、輕載。為消除不良影響，常對(duì)始、末點(diǎn)附近的運(yùn)動(dòng)規(guī)。為消除不良影響，常對(duì)始、末點(diǎn)附近的運(yùn)動(dòng)規(guī) 律進(jìn)行必要的修正。律進(jìn)行必要的修正。 1.等速等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 s v a h + 剛性沖擊剛性沖擊 第16頁(yè)/共78頁(yè) 2.等加速等減速等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 s=C2 2 2 v = = C C1 1 a = = 常數(shù)常數(shù) 位移曲線為兩段拋物線。位移曲線為兩段拋物線。 加、減速各占一半加、減速各占一半。 推程加速段推程加速段( (0 00/ /2 2) ) 起始點(diǎn)起始點(diǎn) = = 0 0， s = 0， v 0 中間點(diǎn)中間點(diǎn) = = 0/ /2 2，s = h/2 推程加速段運(yùn)動(dòng)方程為推程加速

10、段運(yùn)動(dòng)方程為 s （ 2h / 2h / 02 2 ） 2 2 v （ 4h / 4h / 02 2 ） ） a 4h4h2 2/ / 02 2 1 s v a 235 4 6 3 h/2 0 h/2 2h/ 2h/ 0 4h4h2 2/ /0 2 2 第17頁(yè)/共78頁(yè) 推程減速段推程減速段( ( 0/ /2 2 0) ) 邊界條件：邊界條件： 終止點(diǎn)終止點(diǎn) = = 0 ， s = h ， v 0 中間點(diǎn)中間點(diǎn) = = 0 / /2 2，s = h/2 v最大最大 推程減速段運(yùn)動(dòng)方程為推程減速段運(yùn)動(dòng)方程為 s h-h-( (2h/ 2h/ 0 2 2)()(0 - - ) )2 2 v (

11、( 4h/ 4h/ 0 2 2 )()(0 - - ) ) a - -4h4h2 2/ / 0 2 2 柔性沖擊柔性沖擊 特點(diǎn)：從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)始、中、末三點(diǎn)有特點(diǎn)：從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)始、中、末三點(diǎn)有柔柔性沖性沖 擊擊(軟沖軟沖)：由加速度有限值的突變引起的沖擊。：由加速度有限值的突變引起的沖擊。 此時(shí)，速度曲線有尖點(diǎn)，加速度曲線不連續(xù)。此時(shí)，速度曲線有尖點(diǎn)，加速度曲線不連續(xù)。 應(yīng)用應(yīng)用：中速輕載。：中速輕載。 1 s v a 235 4 6 3 h/2 0 h/2 2h/ 2h/ 0 4h4h2 2/ /0 2 2 2.等加速等減速等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第18頁(yè)/共78頁(yè) sss s s 9

12、4 3 2 3 2 3 2 2 2 2 注意：這里的起點(diǎn)與終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的注意：這里的起點(diǎn)與終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的 角度和位移一定要等分成相同的份角度和位移一定要等分成相同的份 數(shù)，常分為數(shù)，常分為三份或四份。三份或四份。 等加等減位移曲線的作圖方法：有兩種等加等減位移曲線的作圖方法：有兩種 1）等分等加等減拋物線段所對(duì)應(yīng)的角度和行程，如圖各）等分等加等減拋物線段所對(duì)應(yīng)的角度和行程，如圖各3等分，作斜線等分，作斜線 ，利用相似三角形知識(shí)知圖示交點(diǎn)即為對(duì)應(yīng)角度，利用相似三角形知識(shí)知圖示交點(diǎn)即為對(duì)應(yīng)角度處的位移量處的位移量s。 如右如右 圖所示。圖所示。 2.等加速等減速等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第19頁(yè)/

13、共78頁(yè) 2.等加速等減速等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第20頁(yè)/共78頁(yè) 3 3、余弦加速度（、余弦加速度（簡(jiǎn)諧簡(jiǎn)諧）運(yùn)動(dòng)規(guī)）運(yùn)動(dòng)規(guī) 律律 推程：推程： sh h 1-cos1-cos( (/ /0 0)/2/2 v=hsin=hsin( (/ /0 0) )/ /（2 20 0) ) a= =2 2hh2 2coscos( (/ /0 0) )/ /（2 20 02 2 ) ) 123456 a v v s s h 0 0 1 2 3 4 5 6 Vmax=1.57h/特點(diǎn)：對(duì)于特點(diǎn)：對(duì)于“升升停停降降停?！毙托?的運(yùn)動(dòng)曲線，的運(yùn)動(dòng)曲線，余弦加速度（簡(jiǎn)諧）余弦加速度（簡(jiǎn)諧） 運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)

14、律在行程始點(diǎn)和終點(diǎn)加速度在行程始點(diǎn)和終點(diǎn)加速度a 有有有限值的突變，產(chǎn)生柔性沖擊，有限值的突變，產(chǎn)生柔性沖擊， 適用于中速。適用于中速。 對(duì)于對(duì)于“升升降降- -升升”型的運(yùn)動(dòng)曲線，型的運(yùn)動(dòng)曲線， 余弦加速度（簡(jiǎn)諧）運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度（簡(jiǎn)諧）運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)沖無(wú)沖 擊，適用于高速。擊，適用于高速。 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：質(zhì)點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)：質(zhì)點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng) 時(shí)，它在圓直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)時(shí)，它在圓直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn) 動(dòng)。動(dòng)。 第21頁(yè)/共78頁(yè) 1)等分凸輪轉(zhuǎn)角所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸等分凸輪轉(zhuǎn)角所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸 ； 2)在在S軸上，以軸上，以h/2為半徑作半圓為半徑作半圓 ，用同樣等分?jǐn)?shù)等分半圓轉(zhuǎn)

15、角；，用同樣等分?jǐn)?shù)等分半圓轉(zhuǎn)角； 3)過(guò)半圓上分點(diǎn)作水平線與過(guò)轉(zhuǎn)過(guò)半圓上分點(diǎn)作水平線與過(guò)轉(zhuǎn) 角軸上分點(diǎn)作的鉛垂線相交；角軸上分點(diǎn)作的鉛垂線相交； 4)用曲線光滑連接各交點(diǎn)。用曲線光滑連接各交點(diǎn)。 123456 a v v s s h 0 0 1 2 3 4 5 6 Vmax=1.57h/0 0 第22頁(yè)/共78頁(yè) 三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇 1 1.若若機(jī)器的工作過(guò)程只要求凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一角度機(jī)器的工作過(guò)程只要求凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一角度 時(shí)，從動(dòng)時(shí)，從動(dòng) 件完成一行程件完成一行程h h（直動(dòng)從動(dòng)件）或擺角（直動(dòng)從動(dòng)件）或擺角 （擺動(dòng)從動(dòng)件），（擺動(dòng)從動(dòng)件）， 對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律并無(wú)嚴(yán)格要求。則應(yīng)

16、選擇直線或圓弧等易加工曲對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律并無(wú)嚴(yán)格要求。則應(yīng)選擇直線或圓弧等易加工曲 線作為凸輪的輪廓曲線。如夾緊凸輪。線作為凸輪的輪廓曲線。如夾緊凸輪。 2 2.若若機(jī)器的工作過(guò)程對(duì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)有要求，則應(yīng)嚴(yán)格按工機(jī)器的工作過(guò)程對(duì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)有要求，則應(yīng)嚴(yán)格按工 作要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪廓線。如作要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪廓線。如刀架進(jìn)給凸輪刀架進(jìn)給凸輪。 3 3. V Vmax max和 和 amax應(yīng)盡量小。特別是對(duì)于高速和重載凸輪，要應(yīng)盡量小。特別是對(duì)于高速和重載凸輪，要 求有較好的動(dòng)力特性，除了避免出現(xiàn)剛性或柔性沖擊外，更求有較好的動(dòng)力特性，除了避免出現(xiàn)剛性或柔性沖擊外，更 應(yīng)當(dāng)考慮應(yīng)當(dāng)考慮V

17、Vmax max和 和 amax。 第23頁(yè)/共78頁(yè) 夾緊凸夾緊凸 輪機(jī)構(gòu)輪機(jī)構(gòu) 送料凸送料凸 輪機(jī)構(gòu)輪機(jī)構(gòu) 第24頁(yè)/共78頁(yè) 高速重載凸輪要選高速重載凸輪要選V Vmax max和 和amax比較小的理由：比較小的理由： amax max 動(dòng)量動(dòng)量mv,mv,若機(jī)構(gòu)突然被卡住，則沖擊力將很大若機(jī)構(gòu)突然被卡住，則沖擊力將很大 （F=mv/tF=mv/t）。）。對(duì)重載凸輪，則適合選用對(duì)重載凸輪，則適合選用V Vmax max較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 慣性力慣性力F=-mF=-ma 對(duì)強(qiáng)度和耐磨性要求對(duì)強(qiáng)度和耐磨性要求。 對(duì)高速凸輪，希望對(duì)高速凸輪，希望amax max 愈小愈好。

18、愈小愈好。 V Vmax max , P, Pn n 第25頁(yè)/共78頁(yè) 等加等減速等加等減速 2.0 4.02.0 4.0 柔性柔性 中速輕載中速輕載 五次多項(xiàng)式五次多項(xiàng)式 1.88 5.771.88 5.77 無(wú)無(wú) 高速中載高速中載 余弦加速度余弦加速度 1.57 4.931.57 4.93 柔性柔性 中速中載中速中載 正弦加速度正弦加速度 2.0 6.282.0 6.28 無(wú)無(wú) 高速輕載高速輕載 改進(jìn)正弦加速度改進(jìn)正弦加速度 1.76 5.531.76 5.53 無(wú)無(wú) 高速重載高速重載100分 鐘 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較 運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 V Vmax ma

19、x amaxmax 沖擊沖擊 推薦應(yīng)用范圍推薦應(yīng)用范圍 等等 速速 1.0 1.0 剛性剛性 低速輕載低速輕載 第26頁(yè)/共78頁(yè) 思考題：思考題： 第27頁(yè)/共78頁(yè) 第28頁(yè)/共78頁(yè) 第29頁(yè)/共78頁(yè) 第30頁(yè)/共78頁(yè) 第31頁(yè)/共78頁(yè) 第32頁(yè)/共78頁(yè) 第33頁(yè)/共78頁(yè) 第34頁(yè)/共78頁(yè) 自測(cè)題自測(cè)題1：分析題分析題 第35頁(yè)/共78頁(yè) 推程推程h推終點(diǎn)停留推終點(diǎn)停留回程回程h原位停留原位停留 凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角01200120180018027002703600 從動(dòng)件運(yùn)從動(dòng)件運(yùn) 動(dòng)規(guī)律動(dòng)規(guī)律 等加等等加等 減速減速 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 自測(cè)題自測(cè)題1：分析題分析題 第36頁(yè)

20、/共78頁(yè) 一、一、凸輪輪廓設(shè)計(jì)的基本原理凸輪輪廓設(shè)計(jì)的基本原理反轉(zhuǎn)法 依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法依據(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，例如：設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，例如： - 給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以- -時(shí)時(shí) ，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng) ，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件 尖頂尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)（既轉(zhuǎn)又移）復(fù)合運(yùn)動(dòng)（既轉(zhuǎn)又移）的軌的軌 跡即凸輪的輪廓曲線跡即凸輪的輪廓曲線。 尖頂凸輪尖頂凸輪輪廓曲線的輪廓曲線的繪制，繪制， 滾子凸輪滾子凸輪輪廓曲線的輪廓曲線的繪制繪制 知識(shí)點(diǎn)三：知識(shí)點(diǎn)三： 按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪

21、按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪 廓廓 第37頁(yè)/共78頁(yè) 第38頁(yè)/共78頁(yè) 第39頁(yè)/共78頁(yè) （一）用（一）用作圖法作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線：設(shè)計(jì)凸輪廓線： 特點(diǎn)：精度低，簡(jiǎn)便，工程上常用特點(diǎn)：精度低，簡(jiǎn)便，工程上常用 二、盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法：二、盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法： 1)1)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪 2)2)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪 3)3)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪 4)4)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪 5)5)擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) （二）用（二）用

22、解析法解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線：設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線： 特點(diǎn)：精度高，計(jì)算復(fù)雜，精度機(jī)械中用。特點(diǎn)：精度高，計(jì)算復(fù)雜，精度機(jī)械中用。 第40頁(yè)/共78頁(yè) A r0 60 90 90120 - s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 已知：基圓半徑已知：基圓半徑r0，角速度角速度，從動(dòng)件從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 選 比 例 尺選 比 例 尺 l作基圓作基圓r r0 0。 在基圓上按在基圓上按 “- -”方向劃分各運(yùn)動(dòng)角。方向劃分各運(yùn)動(dòng)角。 將位移線圖上的推程運(yùn)動(dòng)角和回程將位移線圖上的推程運(yùn)動(dòng)角和回程

23、 運(yùn)動(dòng)角分別等分為若干等份；并將凸運(yùn)動(dòng)角分別等分為若干等份；并將凸 輪基圓上的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角輪基圓上的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角 也做同樣的劃分。也做同樣的劃分。 通過(guò)各分點(diǎn)作出各導(dǎo)路的直線；并在各直線上從基圓向外量出一定的通過(guò)各分點(diǎn)作出各導(dǎo)路的直線；并在各直線上從基圓向外量出一定的 長(zhǎng)度，與位移線圖中各分點(diǎn)的位移量相對(duì)應(yīng)，得各尖頂點(diǎn)的相應(yīng)位置。長(zhǎng)度，與位移線圖中各分點(diǎn)的位移量相對(duì)應(yīng)，得各尖頂點(diǎn)的相應(yīng)位置。 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。 1)1)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪 60 120 90 90 1 3 5 7 8 1 3 5 7

24、 8911 13 15 9 11 13 12 14 1 8 7 6 5 4 3 2 14 13 12 11 10 9 （一）用（一）用作圖法作圖法設(shè)計(jì)盤形凸輪廓線設(shè)計(jì)盤形凸輪廓線 第41頁(yè)/共78頁(yè) 1)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪 第42頁(yè)/共78頁(yè) r0 60 90 90120 - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度角速度，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律，滾子半徑，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。規(guī)律，滾子半徑，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 A 。 2 2) )對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤

25、形凸輪 s 60 120 90 90 1 3 5 7 8 1 3 5 7 8 911 13 15 9 11 13 12 14 理論輪廓理論輪廓 實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓 1 8 7 6 5 4 3 2 14 13 12 11 10 9 設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 按尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪作出廓按尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪作出廓 線線理論廓線。理論廓線。 以理論廓線上的各點(diǎn)為圓心，作一以理論廓線上的各點(diǎn)為圓心，作一 系列滾子圓系列滾子圓 作各滾子圓的內(nèi)作各滾子圓的內(nèi)( (外外) )包絡(luò)線包絡(luò)線實(shí)際廓線。實(shí)際廓線。 第43頁(yè)/共78頁(yè) 已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度角速度和從動(dòng)件和從動(dòng)件 的運(yùn)動(dòng)規(guī)

26、律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。 3)3)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪 1 2 3 4 5 6 7 8 8 7 6 5 4 3 2 1 9 10 11 12 13 14 15 14 13 12 11 10 9 s 60 120 90 90 1 3 5 7 8 1 3 5 7 8 911 13 15 9 11 13 12 14 設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 按尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪作出廓線按尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪作出廓線理論廓線。理論廓線。 以理論廓線上的各點(diǎn)為參考點(diǎn)，作一系列平底直線。以理論廓線上的各點(diǎn)為

27、參考點(diǎn)，作一系列平底直線。 第44頁(yè)/共78頁(yè) 偏置直動(dòng)尖頂偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪機(jī)構(gòu)中，已知 凸輪的基圓半徑凸輪的基圓半徑r0，偏距偏距e，角速度角速度，從動(dòng)從動(dòng) 件件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 4)4)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪 第45頁(yè)/共78頁(yè) e A A - O O s 60 120 90 90 1 3 5 7 8 1 3 5 7 8 911 13 15 9 11 13 12 14 1 2 3 4 5 6 7 8 k1 k2 k3 k5 k4 k6 k7 k8 15 14 13 12 11 10 9

28、k9 k10 k11 k12 k13 k14k15 1 2 3 4 5 6 7 8 15 14 13 12 11 10 9 選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r r0 0。 設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 在基圓上按在基圓上按 “- -”方向劃分各運(yùn)動(dòng)角。方向劃分各運(yùn)動(dòng)角。 將位移線圖上的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)將位移線圖上的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn) 動(dòng)角分別等分為若干等份；并將凸輪基動(dòng)角分別等分為若干等份；并將凸輪基 圓上的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角也做同樣的劃分。圓上的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角也做同樣的劃分。 通過(guò)各分點(diǎn)作出與偏距圓相切的直線；并在各直線上從基圓向外量出一定的通過(guò)各分點(diǎn)作出與偏距圓相切的直線；并在各直線上

29、從基圓向外量出一定的 長(zhǎng)度，與位移線圖中各分點(diǎn)的位移量相對(duì)應(yīng)，得各參考點(diǎn)的相應(yīng)位置。長(zhǎng)度，與位移線圖中各分點(diǎn)的位移量相對(duì)應(yīng)，得各參考點(diǎn)的相應(yīng)位置。 將各參考點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各參考點(diǎn)連接成一條光滑曲線。 第46頁(yè)/共78頁(yè) 已知：已知：r0，擺桿長(zhǎng)度擺桿長(zhǎng)度l，中心距中心距O A=d，擺擺桿運(yùn)桿運(yùn) 動(dòng)規(guī)律，動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 5)5)擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 第47頁(yè)/共78頁(yè) A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 B1B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 120 60 90 B1 1 1 B2 2 2 B3 3 3

30、 B4 4 4 B5 5 5 B6 6 6 B7 7 7 - r0 A B l d 60 120 90 90 1 2 3 4 1 2 3 45 6 7 8 5 7 6 8 O 設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 確定確定O、 A的位置，的位置，以以r0 為半徑畫基圓，以為半徑畫基圓，以d為半徑為半徑 畫擺桿中心圓。畫擺桿中心圓。 在在中心圓中心圓上按上按 “- -”方方 向劃分各運(yùn)動(dòng)角。向劃分各運(yùn)動(dòng)角。 將角位移線圖上的推程運(yùn)將角位移線圖上的推程運(yùn) 動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角分別等分動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角分別等分 為若干等份；并將為若干等份；并將中心中心圓上圓上 的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角 也做同樣的

31、劃分，得也做同樣的劃分，得A A、A A1 1 。 根據(jù)各時(shí)刻的角位移作出根據(jù)各時(shí)刻的角位移作出 擺桿一系列位置擺桿一系列位置ABAB、ABAB1 1、 ABAB2 2 將將B B、B B1 1、B B2 2各點(diǎn)連各點(diǎn)連 接成一條光滑曲線。接成一條光滑曲線。 第48頁(yè)/共78頁(yè) 上述設(shè)計(jì)廓線時(shí)的凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)上述設(shè)計(jì)廓線時(shí)的凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)r0、e、rT等，是等，是 預(yù)先給定的。預(yù)先給定的。 實(shí)際上，這些參數(shù)也是根據(jù)機(jī)構(gòu)的受力情況是否良實(shí)際上，這些參數(shù)也是根據(jù)機(jī)構(gòu)的受力情況是否良 好、動(dòng)作是否靈活、尺寸是否緊湊等因素由設(shè)計(jì)者好、動(dòng)作是否靈活、尺寸是否緊湊等因素由設(shè)計(jì)者 確定的。確定的。 一、滾子半徑

32、的選擇和平底尺寸一、滾子半徑的選擇和平底尺寸l 的確定的確定 二、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及其許用值二、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及其許用值 三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸 第49頁(yè)/共78頁(yè) 第50頁(yè)/共78頁(yè) 一、滾子半徑的選擇和平底尺寸一、滾子半徑的選擇和平底尺寸l 的確定的確定 a工作輪廓的曲率半徑，工作輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑， rT滾子半徑滾子半徑 arT rT arT rT arT0 輪廓正常輪廓正常 輪廓正常輪廓正常 輪廓變尖輪廓變尖 內(nèi)凹內(nèi)凹 外凸外凸 對(duì)于外凸輪廓，要保證正常工作，應(yīng)使：對(duì)于外凸輪廓，要保證正常工作，應(yīng)使： min min rT a

33、 rT rT a rT r T arT0 輪廓失真輪廓失真 rT 第51頁(yè)/共78頁(yè) 滾子半徑大，受力條件好；但可能使從動(dòng)件不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 1、內(nèi)凹凸輪廓線處，工作廓線的曲率半徑總是大于理論輪廓 曲率半徑，不會(huì)引起工作廓線失真。 最小曲率半徑必須大于滾子半徑， 凸輪工作不失真條件: 推薦： min 8 . 0 T r r r min T r min r r min 當(dāng) 時(shí)，實(shí)際廓線為平滑曲線； 時(shí)，實(shí)際廓線產(chǎn)生尖點(diǎn)，易磨損，不可用； 時(shí)，實(shí)際廓線不存在，運(yùn)動(dòng)失真。 一般地，取 2、外凸凸輪的理論輪廓曲線 第52頁(yè)/共78頁(yè) 1 2 3 4 5 6 7 8 8 7 6 5 4 3 2

34、1 9 10 11 12 13 14 15 14 13 12 11 10 9 .平底尺寸平底尺寸l 的確定的確定 lmax 作圖法確定：作圖法確定： l=2lmax+(57)mm 第53頁(yè)/共78頁(yè) 二、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及其許用值二、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及其許用值 壓力角壓力角:從動(dòng)件所受正壓力方向（公法線從動(dòng)件所受正壓力方向（公法線n-n）與力的作用點(diǎn)推桿上）與力的作用點(diǎn)推桿上B點(diǎn)速度點(diǎn)速度 方向之間的夾角方向之間的夾角 s v rb tan sr v b tan b r max 壓力角與基圓半徑的關(guān)系是： ， 在其他參數(shù)不變情況下，增大基圓半徑 可減小最大壓力角 。 工程上要求：工程上要求：m

35、ax 擺動(dòng)推桿擺動(dòng)推桿：354545 回程回程： 708080 直動(dòng)推桿直動(dòng)推桿：30 40 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 第54頁(yè)/共78頁(yè) 提問(wèn)：平底推桿提問(wèn)：平底推桿？ n n 0 0 v O r r 0 0 壓力角的測(cè)量： 方法：量角器測(cè)量法 ： 在輪廓線最徒的區(qū)段 選幾個(gè)點(diǎn)，如圖所放 置量角器，可檢驗(yàn)該 點(diǎn)的壓力角是否符合 規(guī)定值。 第55頁(yè)/共78頁(yè) Ts rdr2 . 18 . 0 0 s dr26 . 1 0 或 ： 還有用諾模圖法確定。 基圓半徑與壓力角關(guān)系： 基圓半徑越大，壓力角越小基圓半徑越大，壓力角越小 第56頁(yè)/共78頁(yè) max 凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角 余弦加速度運(yùn)動(dòng)余弦加速度運(yùn)動(dòng) 正弦加速度運(yùn)動(dòng)正弦加速度運(yùn)動(dòng) h/r0 h/r0 凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角 等速運(yùn)動(dòng)等速運(yùn)動(dòng) 等加等減速運(yùn)動(dòng)等加等減速運(yùn)動(dòng) h/r0 h/r0 max 諾模圖諾模圖 應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：一對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，推程運(yùn)動(dòng)角一對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，推程運(yùn)動(dòng)角 45，h=13 mm, 推桿以正弦加速度運(yùn)動(dòng)，要求推桿以正弦加速度運(yùn)動(dòng)，要求max 30， 試確定凸輪的基圓半