機械制圖第四章

1、第四章第四章 凸輪機構(gòu)及其設(shè)計凸輪機構(gòu)及其設(shè)計 內(nèi)內(nèi) 容容 41 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及分類 42 從動件的常用運動規(guī)律從動件的常用運動規(guī)律 43 凸輪機構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計凸輪機構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計 重重 點、難點、難 點點 1.1.從動件的常用運動規(guī)律；從動件的常用運動規(guī)律； 2.2.盤型凸輪輪廓曲線的設(shè)計。盤型凸輪輪廓曲線的設(shè)計。1 1、凸輪凸輪機構(gòu)組成機構(gòu)組成 凸輪機構(gòu)由凸輪機構(gòu)由凸輪凸輪、從動件從動件和和機架機架組成組成。凸凸輪是一個具有輪是一個具有曲線輪廓曲線輪廓的構(gòu)件，為的構(gòu)件，為高副機構(gòu)高副機構(gòu)。含有凸輪的機構(gòu)稱為凸含有凸輪的機構(gòu)稱為凸輪機構(gòu)。輪機構(gòu)。一、凸輪機構(gòu)的組成及

2、應(yīng)用一、凸輪機構(gòu)的組成及應(yīng)用41 凸輪機構(gòu)應(yīng)用及分類凸輪機構(gòu)應(yīng)用及分類機架機架從動件從動件凸輪凸輪2 2、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用內(nèi)燃機中的配氣機構(gòu)內(nèi)燃機中的配氣機構(gòu)繞線機中的排線機構(gòu)繞線機中的排線機構(gòu) 自動上料機構(gòu)自動上料機構(gòu)自動機床的進刀機構(gòu)自動機床的進刀機構(gòu)3 3、凸輪機構(gòu)的特點、凸輪機構(gòu)的特點優(yōu)點：優(yōu)點：只需確定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，即可只需確定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，即可實現(xiàn)從動件任意的運動規(guī)律；結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)實現(xiàn)從動件任意的運動規(guī)律；結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計方便。計方便。 缺點：缺點：從動件與凸輪輪廓為點接觸或線接觸，從動件與凸輪輪廓為點接觸或線接觸，接觸應(yīng)力大，易磨損。接觸應(yīng)力大，易磨損。

3、應(yīng)用場所：應(yīng)用場所：常用于傳力不大的控制機構(gòu)常用于傳力不大的控制機構(gòu)。二、凸輪機構(gòu)的類型二、凸輪機構(gòu)的類型1 1、按凸輪的形狀分、按凸輪的形狀分（1 1）盤形凸輪盤形凸輪繞固定軸線轉(zhuǎn)動繞固定軸線轉(zhuǎn)動并具有變化半徑并具有變化半徑的盤形零件。的盤形零件。（2 2）移動凸輪移動凸輪凸輪沿機架作直線凸輪沿機架作直線移動。移動。（3 3）圓柱凸輪圓柱凸輪. .將移動凸輪卷將移動凸輪卷成圓柱。成圓柱。2 2、按從動件的端部形狀分、按從動件的端部形狀分 （1 1）尖頂從動件尖頂從動件能與復(fù)雜凸輪輪能與復(fù)雜凸輪輪廓保持接觸，能廓保持接觸，能實現(xiàn)任意預(yù)期的實現(xiàn)任意預(yù)期的運動規(guī)律，但點運動規(guī)律，但點接觸，磨損快。

4、接觸，磨損快。尖頂處安裝一滾尖頂處安裝一滾子，接觸處為滾子，接觸處為滾動摩擦，耐磨損。動摩擦，耐磨損。（2 2）滾子從動件滾子從動件接觸處為一平面，接觸處為一平面，但不能與凹陷的但不能與凹陷的凸輪輪廓接觸。凸輪輪廓接觸。（3 3）平底從動件平底從動件3 3、按從動件的運動形式分、按從動件的運動形式分 直動直動從動件從動件 從動件作往復(fù)直線移動從動件作往復(fù)直線移動擺擺動動從動件從動件 從動件作往復(fù)擺動從動件作往復(fù)擺動對心從動件對心從動件偏置從動件偏置從動件4 4、按凸輪與從動件維持高副接觸（鎖合）的封閉形式分、按凸輪與從動件維持高副接觸（鎖合）的封閉形式分（1 1）力封閉力封閉彈簧力、從動件重力

5、或其它外力彈簧力、從動件重力或其它外力（2 2）形封閉形封閉: :利用高副元素本身的幾何形狀利用高副元素本身的幾何形狀槽凸輪機構(gòu)槽凸輪機構(gòu)等寬凸輪機構(gòu)等寬凸輪機構(gòu)等徑凸輪機構(gòu)等徑凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的命名凸輪機構(gòu)的命名布置形式布置形式+ +運動形式運動形式+ +從動件形狀從動件形狀+ +凸輪形狀凸輪形狀偏置偏置直動滾子從動直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)件盤形凸輪機構(gòu)擺擺動尖端從動件盤形動尖端從動件盤形凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)運動規(guī)律：運動規(guī)律：從動件在推程或回從動件在推程或回程時，其位移程時，其位移S S、速度、速度V V和加速和加速度度a a 隨時間隨時間t t 的變化規(guī)律。的變化規(guī)律?；鶊A、基圓、推程運動

6、角推程運動角 t t、基圓半徑基圓半徑r rb b、推程、推程、遠休止角遠休止角 s s 回程運動角回程運動角 h h回程、回程、近休止角近休止角 s s 行程行程h hrbBs s hACBr向徑向徑r r遠休止、遠休止、近休止、近休止、4-2 從動件的常用運動規(guī)律從動件的常用運動規(guī)律一、凸輪的運動過程和基本參數(shù)一、凸輪的運動過程和基本參數(shù)從動件位移線圖從動件位移線圖otss/hshttDst二、從動件的常用運動規(guī)律二、從動件的常用運動規(guī)律1 1、等速運動規(guī)律（推程段）、等速運動規(guī)律（推程段）vah+加速度方程：加速度方程：0a 沖擊特性：沖擊特性：始點、末點存在始點、末點存在剛性沖擊剛性沖

7、擊 適用場合：適用場合：低速輕載低速輕載n運動線圖運動線圖推程運動方程：推程運動方程：ths/位移方程：位移方程：thv/速度方程：速度方程：推程推程運動方程運動方程: : 沖擊特性：沖擊特性：起點、中點、末點起點、中點、末點有有柔性沖擊柔性沖擊 適用場合：適用場合：中速輕載中速輕載s 0tv 0h/2h/2t/2t/2h222ths22)(2tthhs24thv224tha2)(4tthv224tha(0t/2)(t/2t)加速段加速段減速段減速段位移方程位移方程速度方程速度方程加速度方程加速度方程2 2、等加速等減速運動規(guī)律、等加速等減速運動規(guī)律a 0n運動線圖運動線圖h0 1 2 3 4

8、 5 6 7 812345678S V a 3 3、簡諧運動、簡諧運動( (余弦加速度運動余弦加速度運動) )推程推程運動方程：運動方程： 沖擊特性：沖擊特性：始、末點始、末點 有有柔性沖擊柔性沖擊 適用場合：適用場合：中速輕載中速輕載運動線圖運動線圖AAAAAAAAAAA A A一、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓線一、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓線反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法A Ar0 - r04-3 凸輪機構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計凸輪機構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計凸輪機構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計方法：解析法、凸輪機構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計方法：解析法、作圖法作圖法1 1、設(shè)計思想、設(shè)計思想 已知已知:r:rb b、h h、w w 的方向、從動件運動規(guī)律：的方向

9、、從動件運動規(guī)律：凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角從動件運動規(guī)律從動件運動規(guī)律 0 等加速等減速上升等加速等減速上升h h 5/4 遠程休止遠程休止5/47/4 等速下降等速下降h h 7/42 近程休止近程休止2 2、移動從動件盤形凸輪輪廓的繪制、移動從動件盤形凸輪輪廓的繪制（1 1）對心直動對心直動從動件盤形凸輪從動件盤形凸輪1 1）尖端從動件）尖端從動件9101113121234567 取長度比例尺取長度比例尺 l l繪圖繪圖hs O /2h/22 5 /47 /412345678910 111312 hs O /2h/22 5 /47 /41234567814910 11131291011131212

10、34567 142 2）滾子從動件）滾子從動件理論廓線理論廓線實際廓線實際廓線繪圖繪圖:hs O /2h/22 5 /47 /41234567814910 1113129101113121234567 143) 3) 平底從動件平底從動件理論廓線理論廓線實際廓線實際廓線 hs O /2h/22 5 /47 /412345678910 11131223475816101113129（2 2）偏置直動尖端從動件盤形凸輪機構(gòu)）偏置直動尖端從動件盤形凸輪機構(gòu)繪圖繪圖hs O /2h/22 5 /47 /41234567814910 11131214237586偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)偏置直動滾子

11、從動件盤形凸輪機構(gòu)圖繪圖3 3、擺動尖端從動件盤形凸輪輪廓的繪制、擺動尖端從動件盤形凸輪輪廓的繪制已知：從動件的運動規(guī)律，角升程已知：從動件的運動規(guī)律，角升程 ，凸輪與擺動從動件凸輪與擺動從動件的中心距的中心距L LAOAO，擺桿的長度擺桿的長度L LABAB，凸輪的，凸輪的 及其方向，及其方向，基圓半徑基圓半徑r rb b 。設(shè)計：凸輪輪廓曲線設(shè)計：凸輪輪廓曲線分析分析1LoAOA2max18012060o12 3 4 5 67 8 910A1A2A3A5A6A7A8A9A10A400000000000r0B0L120B1B2B3B4B5B6B7B8B9B101C1

12、2C23C3C4C5C6C7C8C9C10ROA0a- 繪圖：繪圖：18060從動件與凸輪的接觸點所受正壓力的方從動件與凸輪的接觸點所受正壓力的方向與從動件上該點的速度方向所夾的銳向與從動件上該點的速度方向所夾的銳角角二、二、凸輪基本參數(shù)的確定凸輪基本參數(shù)的確定1 1、壓力角、壓力角 BOv1 1213FFnnFnF一定時，壓力角一定時，壓力角越大，越大，有害分力有害分力F越大，機構(gòu)的效率越大，機構(gòu)的效率越低。越低。 自鎖：自鎖：當(dāng)當(dāng)增大到一定程度，增大到一定程度，使有害分力使有害分力F F 在在導(dǎo)路中所引起的摩擦阻力大于導(dǎo)路中所引起的摩擦阻力大于F時，時，無論凸輪加給從動件的作用力有多大，從

13、動件都無論凸輪加給從動件的作用力有多大，從動件都不能運動，這種現(xiàn)象稱為自鎖。不能運動，這種現(xiàn)象稱為自鎖。 tgFF FF推程：推程：直動從動件直動從動件 擺動從動件擺動從動件 40305040 回程：回程： 直動和擺動從動件直動和擺動從動件8070設(shè)計時：設(shè)計時：maxmax 根據(jù)實踐經(jīng)驗，推薦的許用壓力角取值為根據(jù)實踐經(jīng)驗，推薦的許用壓力角取值為: :P P點為相對瞬心：點為相對瞬心：由由BCPBCP得得: :ds/dnnPeOCBvvOP= v/ = ds/dt / d/dt =ds/dr rb b=(ds/d-e)/ (rb2-e2)1/2+ss0sD對心對心布置有：布置有：tg= =d

14、s/d/ / rb+s tg=(OP-e)/BC2 2、凸輪基圓半徑的確定、凸輪基圓半徑的確定 22)/(estgeddsrbC C與與P P點在點在o o點點同側(cè)同側(cè)時，取時，取“- -”號；反之取號；反之取“+ +”號。號。 在其它條件不變的情況下，在其它條件不變的情況下，基圓半徑基圓半徑r rb b越小越小 機構(gòu)機構(gòu)越越緊湊緊湊壓力角壓力角 效率效率 甚至引起機構(gòu)甚至引起機構(gòu)自鎖。自鎖?；鶊A半徑確定原則：基圓半徑確定原則：在保證在保證 maxmax 時，凸輪基圓半時，凸輪基圓半徑徑取小值取小值。22)/(estgeddsrb由結(jié)構(gòu)設(shè)計（考慮凸輪的結(jié)構(gòu)及強度）確定：由結(jié)構(gòu)設(shè)計（考慮凸輪的結(jié)

15、構(gòu)及強度）確定：凸輪軸：凸輪軸：r rb b略大于軸的半徑略大于軸的半徑r r；凸輪單獨制作時：凸輪單獨制作時：r rb b= =（1.621.62）r r，r r為軸的半徑為軸的半徑當(dāng)當(dāng) 時，采取的措施：時，采取的措施：1)1)加大加大基圓半徑基圓半徑r rb b2)2)將對心將對心改為偏置從動件改為偏置從動件3)3)采用采用平底從動件平底從動件=(ds/d-e)/ (rb2-e2)1/2+stgmax凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角0余弦加速度運動余弦加速度運動正弦加速度運動正弦加速度運動h/rbh/rb凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角0等速運動等速運動等加等減速運動等加等減速運動h/rbh/rbmax應(yīng)用實例：一對心直

16、動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)，應(yīng)用實例：一對心直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)，0 04545 ，h=13 h=13 mm, , 從動件以正弦加速度運動，要求從動件以正弦加速度運動，要求max 3030 ，試確定凸輪的基圓半徑，試確定凸輪的基圓半徑r rb b 。作圖得：作圖得：h/rb0.26rb 50 mm工程上常根據(jù)工程上常根據(jù)諾模圖諾模圖來確定來確定r rb b3 3、滾子半徑的選擇、滾子半徑的選擇 minmin理論廓線理論廓線外凸部分最小曲率半徑；外凸部分最小曲率半徑； 實際廓線實際廓線曲率半徑；曲率半徑；r rT T 滾子半徑。滾子半徑。 = = minmin +r+rT T當(dāng)凸輪廓線為當(dāng)凸輪廓線為