第6章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

1、1第第6章凸輪機(jī)構(gòu)章凸輪機(jī)構(gòu) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)；凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類(lèi)；推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)；凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)；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。 基本要求基本要求了解凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)及應(yīng)用；了解凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)及應(yīng)用；了解推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇原則；了解推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇原則；理解在確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸時(shí)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（包括壓理解在確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸時(shí)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題（包括壓力角對(duì)尺寸的影響、壓力角對(duì)凸輪受力情況、效率和自鎖的影力角對(duì)尺寸的影響、壓力角對(duì)凸輪受力情況、效率和自鎖的影響及失真

2、等問(wèn)題）響及失真等問(wèn)題） ；能根據(jù)選定的凸輪類(lèi)型和推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓能根據(jù)選定的凸輪類(lèi)型和推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線。曲線。26.16.1凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及其應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及其應(yīng)用 內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)工件自動(dòng)裝卸凸輪機(jī)構(gòu)工件自動(dòng)裝卸凸輪機(jī)構(gòu)6.1.1 6.1.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用3繞線機(jī)凸輪機(jī)構(gòu)繞線機(jī)凸輪機(jī)構(gòu)4圓柱凸輪輸送機(jī)圓柱凸輪輸送機(jī)5 凸輪機(jī)構(gòu)的組成凸輪機(jī)構(gòu)的組成凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架。凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架。凸輪機(jī)構(gòu)的適用場(chǎng)合凸輪機(jī)構(gòu)的適用場(chǎng)合廣泛用于各種機(jī)械，特別是自動(dòng)廣泛用于各種機(jī)械，特別是自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和裝配生產(chǎn)線。機(jī)械、自

3、動(dòng)控制裝置和裝配生產(chǎn)線。 凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工作可靠，可結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工作可靠，可以使從動(dòng)件準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)以使從動(dòng)件準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還易于實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)的相互協(xié)規(guī)律，還易于實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)的相互協(xié)調(diào)配合。調(diào)配合。 凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn) 凸輪輪廓與從動(dòng)件之間是高副接凸輪輪廓與從動(dòng)件之間是高副接觸，易于磨損。觸，易于磨損。66.1.2 6.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)1. 1. 按凸輪的形狀分類(lèi)按凸輪的形狀分類(lèi) 盤(pán)形凸輪盤(pán)形凸輪移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪7圓柱凸輪圓柱凸輪82. 2. 按推桿的運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)按推桿的運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)擺動(dòng)推桿擺動(dòng)推桿直動(dòng)推桿

4、直動(dòng)推桿93. 3. 按推桿頂部形式分類(lèi)按推桿頂部形式分類(lèi)尖頂推桿尖頂推桿滾子推桿滾子推桿平底推桿平底推桿104. 4. 按推桿與凸輪間的鎖合形式分類(lèi)按推桿與凸輪間的鎖合形式分類(lèi)力鎖合凸輪機(jī)構(gòu)力鎖合凸輪機(jī)構(gòu)彈簧力封閉彈簧力封閉重力封閉重力封閉 11形鎖合凸輪機(jī)構(gòu)形鎖合凸輪機(jī)構(gòu)溝槽凸輪機(jī)構(gòu)溝槽凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)12等徑凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu)共軛凸輪機(jī)構(gòu)共軛凸輪機(jī)構(gòu)13 6.2 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)14近休止角近休止角02r0 6.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)和基本概念凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)和基本概念h0202010100 BCDA sO,t360B 位移曲線位移曲線基圓基圓基圓

5、半徑基圓半徑r0推程推程推程運(yùn)動(dòng)角推程運(yùn)動(dòng)角0行程行程 h遠(yuǎn)休止遠(yuǎn)休止 遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角01回程回程回程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角0近休止近休止0015 從動(dòng)件的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖：運(yùn)動(dòng)線圖： 位移線圖位移線圖反映了從動(dòng)件的位移反映了從動(dòng)件的位移s 隨時(shí)間隨時(shí)間t 或或凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角 變化變化的規(guī)律。的規(guī)律。 速度線圖速度線圖反映了從動(dòng)件的速度反映了從動(dòng)件的速度v 隨時(shí)間隨時(shí)間t 或或凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角 變化變化的規(guī)律。的規(guī)律。 加速度線圖加速度線圖反映了從動(dòng)件的加速度反映了從動(dòng)件的加速度a 隨時(shí)間隨時(shí)間t 或或凸輪轉(zhuǎn)凸輪轉(zhuǎn)角角變化變化的規(guī)律。的規(guī)律。 躍度線圖躍度線圖反映了從動(dòng)件的躍度反映了從動(dòng)件的躍度

6、j 隨時(shí)間隨時(shí)間t 或凸輪轉(zhuǎn)角或凸輪轉(zhuǎn)角 變化的規(guī)律。變化的規(guī)律。結(jié)論結(jié)論凸輪輪廓曲線的形狀決定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。要使從凸輪輪廓曲線的形狀決定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。要使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就要設(shè)計(jì)出與其相應(yīng)的凸輪輪廓曲動(dòng)件實(shí)現(xiàn)某種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就要設(shè)計(jì)出與其相應(yīng)的凸輪輪廓曲線。線。 16 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)參數(shù) 推程角推程角 0 遠(yuǎn)休角遠(yuǎn)休角 01 回程角回程角 0 近休角近休角 02 從動(dòng)件的位移從動(dòng)件的位移s、速度速度v、加速度加速度a、躍度躍度j 凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸 基圓基圓半徑半徑r0 移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的偏距偏距e 擺動(dòng)

7、從動(dòng)件的擺動(dòng)從動(dòng)件的桿長(zhǎng)桿長(zhǎng)l 中心距中心距L17333222ddddddddddddddddddddddddstatajstvtvaststsv數(shù)學(xué)方程式數(shù)學(xué)方程式 位移方程位移方程s=f( () )18推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律包括包括多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、規(guī)律、和和組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 s c0 c1 c2 2 c3 3cn nv v=ds/dt=ds/dta = =dv/dt =2=2 C22 2+ 6C32 2+n(n-1)Cn2 2n-n-2 2= = C1+ 2C2+nCnn-n-1 1 1. 多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律1

8、91 1）一次多項(xiàng)式（等速運(yùn)動(dòng)）運(yùn)動(dòng)規(guī)律一次多項(xiàng)式（等速運(yùn)動(dòng)）運(yùn)動(dòng)規(guī)律s0vah位移線圖位移線圖加速度線圖加速度線圖速度線圖速度線圖在推程起始點(diǎn)：在推程起始點(diǎn)：代入得：代入得：推程運(yùn)動(dòng)方程：推程運(yùn)動(dòng)方程： 在推程終止點(diǎn)：在推程終止點(diǎn)：始、末位置：始、末位置：tvttvtaa0000limlim理論上：理論上：a 慣性力慣性力 極大沖擊極大沖擊 剛性沖擊剛性沖擊只能用于只能用于低速、輕載低速、輕載場(chǎng)合場(chǎng)合同理得回程運(yùn)動(dòng)方程：同理得回程運(yùn)動(dòng)方程：10CCs200h 2h 22 2）二次多項(xiàng)式（等加等減速）運(yùn)動(dòng)規(guī)律二次多項(xiàng)式（等加等減速）運(yùn)動(dòng)規(guī)律as4h 2 0 2v2h 0推程加速段邊界條件推程加

9、速段邊界條件起始點(diǎn)：起始點(diǎn)：s s v v中間點(diǎn)：中間點(diǎn)：=0 0/ /2 2，s=h/2 2 求得：求得：C00 0， C10 0，C22 2h/h/0 02 2加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：s 2 2hh2 2/0 02 2 推程減速段邊界條件：推程減速段邊界條件：終止點(diǎn)：終止點(diǎn)：=0 0， s=h， v0中間點(diǎn)：中間點(diǎn)：=0 0/ /2 2，s=h/2 2 求得：求得：C0h， C14h/4h/0 0，C2- -2 2h/h/0 02 2 減速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：減速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：sh-h-2 2h h( (-0 0) )2 2/0 02 2 v 4 4h/h/0 02

10、2a 4 4hh2 2/0 02 2v -4-4hh( (-0 0) )/0 02 2 a -4-4hh2 2/0 02 22210CCCs21 沒(méi)有沒(méi)有剛性沖擊剛性沖擊 但在但在 = 0、0 /2、0 等處，等處，加速度曲線不連續(xù)，機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生加速度曲線不連續(xù)，機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生柔柔性沖擊性沖擊。等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速輕載場(chǎng)合。等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速輕載場(chǎng)合。同理可得回程時(shí)的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)方程：同理可得回程時(shí)的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)方程：加速段回程運(yùn)動(dòng)方程為：加速段回程運(yùn)動(dòng)方程為：s h-h-2 2hh2 2/0 02 2 減速段回程運(yùn)動(dòng)方程為：減速段回程運(yùn)動(dòng)方程為：v

11、 -4-4h/h/0 02 2a -4-4hh2 2/0 02 2s 2 2h h( (-0 0) )2 2/0 02 2 v 4 4hh( (-0 0) )/0 02 2 a 4 4hh2 2/0 02 2223 3）5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：推程：svah0邊界條件：邊界條件：起始點(diǎn)：起始點(diǎn)：=0 0，s=0， v0， a0終止點(diǎn)：終止點(diǎn)：=0 0，s=h, v0，a0求得：求得：C0C1C20,0, C31010h/h/0 03 3 , , C4-15-15h/h/0 04 4 , , C56 6h/h/0 05 5位移方程：位移方程： 既無(wú)剛性沖擊也無(wú)柔性沖擊既無(wú)剛性沖擊

12、也無(wú)柔性沖擊 高速、中載場(chǎng)合高速、中載場(chǎng)合 理論上，理論上，隨著多項(xiàng)式次數(shù)的增多，可以滿(mǎn)足隨著多項(xiàng)式次數(shù)的增多，可以滿(mǎn)足任意任意復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 實(shí)際上，實(shí)際上，次數(shù)過(guò)高使曲線過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致機(jī)加工次數(shù)過(guò)高使曲線過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致機(jī)加工困難困難，凸輪對(duì)誤差敏感性，凸輪對(duì)誤差敏感性增大。增大。552210CCCCs231 1）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)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：圓周上勻速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在其直徑上的投影構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。Sh0s 1234561263450R = h / 2位移 S = R - R cos = h ( 1- cos ) / 2 00 2. 三角

13、函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律主要有主要有余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律和和正弦正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律24savvmax 1.57h 0加速度曲線不連續(xù)，存在加速度曲線不連續(xù)，存在柔性沖擊柔性沖擊。余。余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速中載場(chǎng)合。弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速中載場(chǎng)合。h0amax 4.93h 2 0 2推程：推程：sh h11- -cos(cos(/0 0)/ /2 2 v=h=hsin(sin(/0 0) )/ /2 20 0a= =2 2hh2 2 cos(/cos(/0 0)/2)/20 02 2 回程：回程： sh h11cos(cos(/ /0 0)/2)/2

14、v=-h=-hsin(sin(/0 0) )/ /2 20 0a=-=-2 2hh2 2 cos(cos(/0 0)/)/2 20 02 225Sh 0 1 2 34 5 6 001234562 2）正弦加速度（擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度（擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線：擺線：沿直線勻速純滾動(dòng)的圓上任意點(diǎn)的軌跡取 2 R = h)sin1 (sinRRABs0022Sh 0 1 2 34 5 6 0RABAs26速度曲線和加速度曲線連續(xù)，速度曲線和加速度曲線連續(xù)，無(wú)無(wú)剛性剛性沖擊和柔性沖擊。正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用沖擊和柔性沖擊。正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于高速輕載場(chǎng)合。于高速輕載場(chǎng)合。savh0vmax 2h

15、0amax 6.28h 2 0 2推程：推程：sh h /0 0-sin(2-sin(2/0 0)/2)/2 v=h=h11- -cos(2cos(2/0 0)/)/0 0a=2=2hh2 2 sin(2sin(2/0 0)/)/0 02 2 回程：回程：sh h1-1-/0 0 +sin(2 +sin(2/0 0)/2)/2 v =h=hcos(2cos(2/0 0)-1/)-1/0 0a =-2=-2hh2 2 sin(2sin(2/0 0)/)/0 02 2273.3. 組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律 為了克服單一運(yùn)動(dòng)規(guī)律的某為了克服單一運(yùn)動(dòng)規(guī)律的某些缺陷，獲得更好的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力些缺陷，獲得更好

16、的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，可以把幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律拼接特性，可以把幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律拼接起來(lái)，構(gòu)成起來(lái)，構(gòu)成組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律。vs a hOOO0vs a hOOO0 改進(jìn)型等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律改進(jìn)型等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合的關(guān)鍵組合的關(guān)鍵：（1）保證在銜接點(diǎn)處的）保證在銜接點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（位移、速度、加速度）連運(yùn)動(dòng)參數(shù)（位移、速度、加速度）連續(xù)；（續(xù)；（2）滿(mǎn)足邊界條件。）滿(mǎn)足邊界條件。（3）結(jié)合點(diǎn)處曲線的高階平滑相切。）結(jié)合點(diǎn)處曲線的高階平滑相切。28 工件工件 機(jī)器的工作過(guò)程只要求凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一角度時(shí)，推桿完成一行機(jī)器的工作過(guò)程只要求凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一角度時(shí)，推桿完成一行程（直動(dòng)推桿）或擺角（擺動(dòng)推桿），對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律并無(wú)嚴(yán)格程（

17、直動(dòng)推桿）或擺角（擺動(dòng)推桿），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。如夾緊凸輪。工件工件 夾緊凸輪機(jī)構(gòu)夾緊凸輪機(jī)構(gòu)29 機(jī)器的工作過(guò)程對(duì)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有要求，則應(yīng)嚴(yán)格按機(jī)器的工作過(guò)程對(duì)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有要求，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。如刀架進(jìn)給凸輪。工作要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪廓線。如刀架進(jìn)給凸輪。 h 刀架進(jìn)給凸輪機(jī)構(gòu)刀架進(jìn)給凸輪機(jī)構(gòu)30 對(duì)高速凸輪，要求有較好的動(dòng)力特性，除了避免出對(duì)高速凸輪，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，還應(yīng)當(dāng)考慮最大速度現(xiàn)剛性或柔

18、性沖擊外，還應(yīng)當(dāng)考慮最大速度V Vmaxmax、最大加速、最大加速度度 amaxmax和最大躍度和最大躍度j jmaxmax 。 當(dāng)機(jī)器對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性有特殊要求，而凸輪的轉(zhuǎn)當(dāng)機(jī)器對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性有特殊要求，而凸輪的轉(zhuǎn)速又較高，并且只用一種基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律又難于滿(mǎn)足這些要求速又較高，并且只用一種基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律又難于滿(mǎn)足這些要求時(shí)，可以考慮采用滿(mǎn)足要求的組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如修正梯形運(yùn)時(shí)，可以考慮采用滿(mǎn)足要求的組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如修正梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律。動(dòng)規(guī)律。 高速重載凸輪要選高速重載凸輪要選V Vmaxmax和和amax比較小的理由：比較小的理由： amaxmax動(dòng)量動(dòng)量mv,mv,若機(jī)構(gòu)突然被卡住，則沖擊力

19、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 Vmaxmax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amaxmax 愈小愈好。愈小愈好。V Vmaxmax正壓力正壓力P Pn n，31最大速度vmax(h /0)最大加速度amax(h2/02)最大躍度jmax(h2/02)運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)等加速運(yùn)動(dòng)余弦加速度正弦加速度5次多項(xiàng)式1.002.001.572.001.88適用場(chǎng)合39.560.04.004.936.285.77中速輕

20、載低速輕載中低速重載中高速輕載高速中載表 9-132小 結(jié)33反轉(zhuǎn)法：反轉(zhuǎn)法： 假定凸輪不動(dòng)，使推桿反假定凸輪不動(dòng)，使推桿反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)并并在在導(dǎo)導(dǎo)路中作預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，則路中作預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，則尖尖底的軌跡底的軌跡 凸凸輪廓線。輪廓線。尖頂推桿凸輪機(jī)構(gòu)尖頂推桿凸輪機(jī)構(gòu)34凸輪機(jī)構(gòu)相對(duì)運(yùn)動(dòng)分析凸輪機(jī)構(gòu)相對(duì)運(yùn)動(dòng)分析凸輪上的觀察結(jié)果凸輪上的觀察結(jié)果機(jī)架上的觀察結(jié)果機(jī)架上的觀察結(jié)果35rb rb A1A2A3A4S2rb A2A3A1A4S3S4rb A2A3A1A4rb A1A2A3A4rb A1A2A3A4- rb A1A2A3A4- - - - A1A2A3A436rbOs 1 3 5 7 8 6012090

21、9060120 1 2 90A909 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 6.3.26.3.2 用圖解法設(shè)計(jì)凸輪廓線用圖解法設(shè)計(jì)凸輪廓線 1. 對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪廓線的設(shè)計(jì)對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪廓線的設(shè)計(jì)已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑rb，凸輪，凸輪角速角速度度 和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線輪輪廓曲線。 選比例尺選比例尺 l，作位移曲線和作位移曲線和基圓基圓rb。 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。3

22、 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 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。37rbOA 2. 對(duì)心滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪廓線的設(shè)計(jì)對(duì)心滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪廓線的設(shè)計(jì)已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑rb，滾子半徑滾子半徑rr、凸輪、凸輪角速度角速度 和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。該凸輪輪廓曲線。 選比例尺選比例尺 l，作位移曲線和作位移曲線和基圓基圓rb。 等分位移曲線及

23、反向等分各等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。的從動(dòng)件的位置。理論輪廓曲線理論輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線s 1 3 5 7 8 6012090909 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 60120 1 2 90903 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件滾子中心確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件滾子中心在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。 將各點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各點(diǎn)連接成一條光滑曲線。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟 作滾子圓族、滾子

24、圓族的內(nèi)作滾子圓族、滾子圓族的內(nèi)( (外外) )包絡(luò)線。包絡(luò)線。3839 rbs0ss0e 凸輪輪廓曲線方程凸輪輪廓曲線方程 sincos)(cossin)(0B0Bessyessx22b0ers yBxByxB0OB 注意：注意：e為代數(shù)量，若從動(dòng)件導(dǎo)路偏在為代數(shù)量，若從動(dòng)件導(dǎo)路偏在y軸的右側(cè)，則軸的右側(cè)，則e 0 ；否則，；否則，e 0 。為對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件，。為對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件，e 0。 規(guī)定凸輪逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)角規(guī)定凸輪逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)角 0，否則，否則， 0。 解：解：402. 2. 滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 已知參數(shù)已知參數(shù) rb、rr、e、 、s

25、s( ( ) ) 分析分析 滾子中心滾子中心B的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就是從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。將就是從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。將滾子中心視為尖頂從動(dòng)件的滾子中心視為尖頂從動(dòng)件的尖頂，建立凸輪輪廓曲線方尖頂，建立凸輪輪廓曲線方程。程。 理論輪廓曲線理論輪廓曲線 凸輪的基圓半徑凸輪的基圓半徑rb、壓力角、壓力角 定義在理論輪廓曲線定義在理論輪廓曲線 上。上。 sincos)(cossin)(0B0Bessyessx rbs0ss0e BxByBxyB0Orr 理論輪廓曲線理論輪廓曲線方程方程解：解：41 rbs0ss0e BxByBxyB0Orr 引進(jìn)輔助線：曲線在引進(jìn)輔助線：曲線在B點(diǎn)的法線點(diǎn)的法線nn2B2

26、BBddddddsin yxx2B2BBddddddcos yxyrrnn A B sincosrBArBAryyrxxA nn 由高等數(shù)學(xué)知識(shí)可求得：由高等數(shù)學(xué)知識(shí)可求得：426.4.1 6.4.1 凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角- -FFF1R1R220sin()( ) cos lbG ttBnn1 F 2 FR2FR12 依據(jù)力平衡條件，分別由依據(jù)力平衡條件，分別由F = 0、xF = 0、yM = 0，有，有B- -G + Fcos( + ) ( ) sin 2 = 01 FFR1R2 FR2 cos 2 (l + b) FR1 cos 2 b

27、 = 0 于是有考慮摩擦?xí)r驅(qū)動(dòng)力的表達(dá)式：于是有考慮摩擦?xí)r驅(qū)動(dòng)力的表達(dá)式：211tansin2lcos )()lb()(GF 6.4 6.4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計(jì)43臨界壓力角臨界壓力角a c2b = arctan1/ (1 + )*tan 2 2 - - 1 1lc 在工程實(shí)際中，為保證較高的機(jī)械效率，改善受力狀在工程實(shí)際中，為保證較高的機(jī)械效率，改善受力狀況，通常規(guī)定凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角況，通常規(guī)定凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角 應(yīng)小于或等于應(yīng)小于或等于某一許用壓力角某一許用壓力角 。max a max 即：即：而凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角則應(yīng)有：而凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角則應(yīng)有： a

28、 c根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，推薦的許用壓力角取值為根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，推薦的許用壓力角取值為:推程：推程： 直動(dòng)從動(dòng)件取直動(dòng)從動(dòng)件取 a = 30； 擺動(dòng)從動(dòng)件取擺動(dòng)從動(dòng)件取 a = 35 45 ；回程：回程：直動(dòng)和擺動(dòng)從動(dòng)件薦取直動(dòng)和擺動(dòng)從動(dòng)件薦取a = 70 80 。44Cnn22bddtanerses O Bes0sDrb ds d 6.4.2 6.4.2 凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律選定后，凸輪推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律選定后，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與凸輪基圓半徑的大機(jī)構(gòu)的壓力角與凸輪基圓半徑的大小直接相關(guān)。小直接相關(guān)。P為相對(duì)瞬心為相對(duì)瞬心 dd/dd/ddsttsvOP 由由 BCP得得22

29、b0ers vvP 可見(jiàn)：可見(jiàn)：移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 與基圓半徑與基圓半徑rb、從動(dòng)件偏置方位和偏距從動(dòng)件偏置方位和偏距e有關(guān)。有關(guān)。45 偏置方位的選擇應(yīng)有利于減小凸輪機(jī)構(gòu)推程時(shí)的壓力偏置方位的選擇應(yīng)有利于減小凸輪機(jī)構(gòu)推程時(shí)的壓力角。角。應(yīng)當(dāng)使從動(dòng)件偏置在推程時(shí)瞬心應(yīng)當(dāng)使從動(dòng)件偏置在推程時(shí)瞬心P 的位置的同一側(cè)的位置的同一側(cè) 正確偏置正確偏置 OB nnPe錯(cuò)誤偏置錯(cuò)誤偏置 注意：若推程壓力角減小，則回程壓力角將增大。注意：若推程壓力角減小，則回程壓力角將增大。BO nnPe 在設(shè)計(jì)凸輪時(shí)，如何選取凸輪基本尺寸在設(shè)計(jì)凸輪時(shí)，如何選取凸輪基本尺寸( (ro，e ) )保證凸保證凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角amax小于或等于許用壓力角小于或等于許用壓力角 a 是工作是工作中一個(gè)應(yīng)注意的問(wèn)題。中一個(gè)應(yīng)注意的問(wèn)題。4622tanddesesrb 基圓半徑的計(jì)算公式為：基圓半徑的計(jì)算公式為：47h rb 等速運(yùn)動(dòng)等速運(yùn)動(dòng)0.010.1 0.