考研備考期末復(fù)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第03章凸輪機(jī)構(gòu)

1、 3-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型 3-2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3-3 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 3-4 圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓v凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成的一是由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成的一種高副機(jī)構(gòu)。種高副機(jī)構(gòu)。二、特點(diǎn)二、特點(diǎn)一、組成一、組成優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：v實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求v結(jié)構(gòu)簡單、緊湊結(jié)構(gòu)簡單、緊湊v設(shè)計(jì)方便設(shè)計(jì)方便缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：v點(diǎn)、線接觸，易磨損，不適合高速、重載點(diǎn)、線接觸，易磨損，不適合高速、重載1 按凸輪的形狀分按凸輪的形狀分v盤形凸輪盤形凸輪凸輪呈向徑變化的盤形凸輪呈向徑變化的盤形結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單, 應(yīng)用最廣泛應(yīng)用最廣泛v移動(dòng)凸輪移動(dòng)

2、凸輪凸輪呈板型凸輪呈板型, 直線移動(dòng)直線移動(dòng)v圓柱凸輪圓柱凸輪空間凸輪機(jī)構(gòu)空間凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓做在圓柱體上凸輪輪廓做在圓柱體上空間運(yùn)動(dòng)空間運(yùn)動(dòng)三、分類三、分類2 按從動(dòng)件的型式分按從動(dòng)件的型式分尖頂從動(dòng)件尖頂從動(dòng)件尖頂始終能夠與凸輪輪廓尖頂始終能夠與凸輪輪廓保持接觸，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的保持接觸，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律易磨損，只宜用于輕載、易磨損，只宜用于輕載、低速低速平底從動(dòng)件平底從動(dòng)件接觸面易形成油膜，利于潤滑，接觸面易形成油膜，利于潤滑，常用于高速運(yùn)動(dòng)常用于高速運(yùn)動(dòng)配合的凸輪輪廓必須全部外凸配合的凸輪輪廓必須全部外凸?jié)L子滾子從動(dòng)件從動(dòng)件耐磨、承載大，較常用耐磨、承載大，較常用3 按從動(dòng)件的

3、運(yùn)動(dòng)形式分按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分v直動(dòng)從動(dòng)件直動(dòng)從動(dòng)件往復(fù)移動(dòng)往復(fù)移動(dòng)軌跡為直線軌跡為直線v擺動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件從動(dòng)件往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)軌跡為圓弧軌跡為圓弧4 按從動(dòng)件的布置形式分按從動(dòng)件的布置形式分v對(duì)心直動(dòng)推桿對(duì)心直動(dòng)推桿v偏置偏置直動(dòng)推桿直動(dòng)推桿5 按凸輪與推桿保持接觸方式分按凸輪與推桿保持接觸方式分v力封閉力封閉v幾何封閉幾何封閉v一般凸輪機(jī)構(gòu)的命名原則一般凸輪機(jī)構(gòu)的命名原則:布置形式布置形式+運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)形式+從動(dòng)件形狀從動(dòng)件形狀+凸輪形狀凸輪形狀對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺擺動(dòng)平底從動(dòng)件動(dòng)平底從動(dòng)件

4、盤形凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪機(jī)構(gòu)A一、凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程一、凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程v基圓基圓( (以凸輪輪廓最小向徑所組成的圓以凸輪輪廓最小向徑所組成的圓) )，基圓半徑，基圓半徑r r0 0v推程推程，推程運(yùn)動(dòng)角，推程運(yùn)動(dòng)角v遠(yuǎn)休止遠(yuǎn)休止，遠(yuǎn)休止角，遠(yuǎn)休止角s sv回程回程，回程運(yùn)動(dòng)角，回程運(yùn)動(dòng)角v近休止近休止，近休止角，近休止角s sv行程（升程）行程（升程）,h,hv運(yùn)動(dòng)線圖運(yùn)動(dòng)線圖: 從動(dòng)件的位移、速度、加速度等隨時(shí)間從動(dòng)件的位移、速度、加速度等隨時(shí)間t t或凸輪轉(zhuǎn)角或凸輪轉(zhuǎn)角j j變化關(guān)系圖變化關(guān)系圖r0ts0BCDhA回程回程推程推程近休止近休止S遠(yuǎn)休止遠(yuǎn)休止s1 1、等速運(yùn)動(dòng)等速運(yùn)動(dòng)推程推程

5、v位移方程：位移方程：v速度方程：速度方程：v加速度方程：加速度方程：v沖擊特性：沖擊特性：始點(diǎn)、末點(diǎn)剛性沖擊始點(diǎn)、末點(diǎn)剛性沖擊v適用場合：適用場合：低速輕載低速輕載hs0v0a0- Displacement VelocityAcceleration 0a+ 0j j 二、推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律jhs hv 2 2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)等加速等減速運(yùn)動(dòng)v推程推程v運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程:v沖擊特性：沖擊特性：起、中、末點(diǎn)柔性起、中、末點(diǎn)柔性沖擊沖擊v適用場合：適用場合：低速輕載低速輕載s0v0a0h/2h/2/2/2h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加速度02

6、j j 02j j 3 3、簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律123456123456推程推程v運(yùn)動(dòng)方程：運(yùn)動(dòng)方程：v沖擊特性：沖擊特性： 始、末兩點(diǎn)加速度始、末兩點(diǎn)加速度有突變，引起柔性沖擊有突變，引起柔性沖擊v適用場合：適用場合：中、低速凸輪機(jī)構(gòu)中、低速凸輪機(jī)構(gòu)4 4、擺線運(yùn)動(dòng)擺線運(yùn)動(dòng)推程推程v運(yùn)動(dòng)方程：運(yùn)動(dòng)方程：v沖擊特性：沖擊特性：無沖擊無沖擊v適用場合：適用場合：高速輕載高速輕載ajvj 0 1 2 3 4 5 6 7 8sjhA2ph12sin2shjpjjpjp p21coshvpjpj2222sinhap pjp pj 凸輪機(jī)構(gòu)壓力角：凸輪機(jī)構(gòu)壓力角：接觸處輪廓曲線的法線方向與從動(dòng)件速度

7、方接觸處輪廓曲線的法線方向與從動(dòng)件速度方向之間所夾的銳角。向之間所夾的銳角。一、壓力角與作用力的關(guān)系一、壓力角與作用力的關(guān)系FFF有效分力有效分力: :有害分力有害分力: :cosFF sinFF 自鎖：自鎖：從動(dòng)件無法運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。從動(dòng)件無法運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。 max = 30直動(dòng)直動(dòng)= 45 擺動(dòng)擺動(dòng)2200ds/dtanOPeePCssBCresj j =opOP l j j ds/ d二、凸輪機(jī)構(gòu)中的壓力角與基圓半徑的關(guān)系二、凸輪機(jī)構(gòu)中的壓力角與基圓半徑的關(guān)系cP與與e在輪心在輪心O點(diǎn)的同側(cè)，取點(diǎn)的同側(cè)，取“”，異側(cè)取異側(cè)取“”。一、凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理一、凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理反轉(zhuǎn)法：反轉(zhuǎn)

8、法：對(duì)整個(gè)系統(tǒng)施加對(duì)整個(gè)系統(tǒng)施加- 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)凸輪保持不動(dòng)凸輪保持不動(dòng)推桿作復(fù)合運(yùn)動(dòng)推桿作復(fù)合運(yùn)動(dòng)=轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)(- ) +直線移動(dòng)直線移動(dòng)O O1 1、對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：已知：r0，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)解：解： 1. 定比例尺定比例尺 l 2. 確定從動(dòng)件初始位置確定從動(dòng)件初始位置3. 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路的確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路的各位置各位置4. 確定從動(dòng)件尖頂?shù)母魑恢么_定從動(dòng)件尖頂?shù)母魑恢?. 用光滑曲線連接尖頂?shù)母饔霉饣€連接尖頂?shù)母鱾€(gè)位置，所得即為凸輪輪個(gè)位置，所得即為凸輪輪廓曲線。廓曲線。

9、s0h1200600900902 2、對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：已知：r0，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滾子半徑，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滾子半徑rT, 凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)s0h120060090090理論輪廓理論輪廓實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓解：解：1. 定比例尺定比例尺 l 2. 確定從動(dòng)件初始位置確定從動(dòng)件初始位置 3. 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路的各確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路的各 位置位置4. 確定滾子中心的各位置確定滾子中心的各位置5. 用光滑曲線連接滾子中心的各用光滑曲線連接滾子中心的各個(gè)位置，所得即為凸輪理論輪個(gè)位置，所得即為凸輪理論輪廓曲線。廓曲線。6.以理論

10、廓線上的點(diǎn)為圓心滾子以理論廓線上的點(diǎn)為圓心滾子半徑為半徑作圓，然后作這些半徑為半徑作圓，然后作這些圓的包絡(luò)線，所得即為凸輪實(shí)圓的包絡(luò)線，所得即為凸輪實(shí)際輪廓曲線。際輪廓曲線。滾子半徑的確定滾子半徑的確定rr理論實(shí)際實(shí)際a a= +rT a= -rT0rr = rTarr rT a= -rT0rr a= -rT0 rTs0h1200600900903 3、對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：已知：r0，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓解：解： 1. 定比例尺定比例尺 l 2. 確定從動(dòng)件初始位置確定從動(dòng)件初始位

11、置3. 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路的各確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路的各位置位置4. 確定導(dǎo)路與平底交點(diǎn)的各位確定導(dǎo)路與平底交點(diǎn)的各位置置6、過交點(diǎn)作出一系列平底，然、過交點(diǎn)作出一系列平底，然后作這些平底的包絡(luò)線，所后作這些平底的包絡(luò)線，所得即為凸輪實(shí)際輪廓曲線。得即為凸輪實(shí)際輪廓曲線。平底尺寸的確定平底尺寸的確定rminrmins0h1200600900904 4、偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：已知：r0，偏置圓半徑，偏置圓半徑e，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)解：解： 1. 定比例尺定比例尺 l 2. 確定從動(dòng)件初始位置確定從動(dòng)

12、件初始位置3. 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路的各確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路的各位置位置4. 確定從動(dòng)件尖頂?shù)母魑恢么_定從動(dòng)件尖頂?shù)母魑恢?. 用光滑曲線連接尖頂?shù)母鱾€(gè)用光滑曲線連接尖頂?shù)母鱾€(gè)位置，所得即為凸輪輪廓曲位置，所得即為凸輪輪廓曲線。線。5 5、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)已知：已知：r0，機(jī)架長度，從動(dòng)件運(yùn)，機(jī)架長度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)210120060090090212223242526272829210211212解：解： 1. 定比例尺定比例尺 l v2. 確定從動(dòng)件初始位置確定從動(dòng)件初始位置v3. 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件回轉(zhuǎn)中確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件回轉(zhuǎn)中心的各位置心的各位置v4. 確定從動(dòng)件尖頂?shù)母魑恢么_定從動(dòng)件尖頂?shù)母魑恢胿5. 用光滑曲線連接尖頂?shù)?/p>