第6章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)36

1、安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 第第6章章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)61 凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用62 從動件的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)從動件的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)63 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)64 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)安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 61 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的類和應(yīng)用的類和應(yīng)用結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：三個構(gòu)件、三個構(gòu)件、盤盤(柱柱)狀曲線輪廓、從動件呈桿狀。狀曲線輪廓、從動件呈桿狀。作用：作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn)將連續(xù)回轉(zhuǎn) = 從動件從動件直線移動直線移動或或擺動擺動。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可精確實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動規(guī)律，簡單緊湊。可精確實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動規(guī)律，簡單緊湊。缺點(diǎn)：

2、缺點(diǎn)：高副，線接觸，易磨損，傳力不大。高副，線接觸，易磨損，傳力不大。應(yīng)用：內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用：內(nèi)燃機(jī) 、自動機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)等。、自動機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)等。分類：分類：1)按凸輪形狀分：按凸輪形狀分：盤形盤形、 移動移動、 圓柱凸輪圓柱凸輪 ( 端面端面 ) 。2)按推桿形狀分：按推桿形狀分：尖頂、尖頂、 滾子、滾子、 平底平底從動件。從動件。特點(diǎn)：特點(diǎn)：尖頂構(gòu)造簡單、易磨損、用于儀表機(jī)構(gòu)；尖頂構(gòu)造簡單、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、潤滑好，用于高速傳動。受力好、潤滑好，用于高速傳動。安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授

3、12刀架刀架o3).按推桿運(yùn)動分：按推桿運(yùn)動分：直動直動(對心、偏置對心、偏置)、 擺動擺動4).按保持接觸方式分：按保持接觸方式分：力封閉力封閉（重力、彈簧等）內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)幾何形狀封閉幾何形狀封閉(凹槽、等寬、等徑、主回凸輪)安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授r1r2r1+r2 =constW凹凹槽槽凸凸輪輪主主回回凸凸輪輪等等寬寬凸凸輪輪等等徑徑凸凸輪輪優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：只需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)妮喞€，從動件便可獲得只需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)妮喞€，從動件便可獲得任意的運(yùn)動規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)

4、計(jì)方便。任意的運(yùn)動規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：線接觸，容易磨損。線接觸，容易磨損。安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授繞線機(jī)構(gòu)繞線機(jī)構(gòu)3作者：潘存云教授12A線線應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授3皮帶輪皮帶輪5卷帶輪卷帶輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)1放音鍵放音鍵2摩擦輪摩擦輪413245放音鍵放音鍵卷帶輪卷帶輪皮帶輪皮帶輪摩擦輪摩擦輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授132送料機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存

5、云教授00ot s62 從動件的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)從動件的運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù): : 1) 1)根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式; ;名詞術(shù)語：名詞術(shù)語：一、一、推桿的常用運(yùn)動規(guī)律推桿的常用運(yùn)動規(guī)律基圓、基圓、推程運(yùn)動角、推程運(yùn)動角、基圓半徑、基圓半徑、推程、推程、遠(yuǎn)休止角、遠(yuǎn)休止角、回程運(yùn)動角、回程運(yùn)動角、回程、回程、近休止角、近休止角、行程。行程。一個循環(huán)r0h A而根據(jù)工作要求選定推桿運(yùn)動規(guī)律，是設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的前提。2)2)推桿運(yùn)動規(guī)律推桿運(yùn)動規(guī)律; ;3)3)合理確定結(jié)構(gòu)尺寸合理確定結(jié)構(gòu)尺寸; ;4)4)設(shè)計(jì)輪廓曲線。設(shè)計(jì)輪

6、廓曲線。01010202DBCB00安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授00otsr0h A01010202DBCB00運(yùn)動規(guī)律：運(yùn)動規(guī)律：推桿在推程或回程時，其位移推桿在推程或回程時，其位移S S、速度、速度V、 和加速度和加速度a 隨時間隨時間t 的變化規(guī)律。的變化規(guī)律。形式：形式：多項(xiàng)式、三角函數(shù)。多項(xiàng)式、三角函數(shù)。S=S(t)S=S(t)V= =V(t)(t)a= =a(t)(t)位移曲線位移曲線安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 邊界條件：邊界條件： 凸輪轉(zhuǎn)過推程運(yùn)動角凸輪轉(zhuǎn)過推程運(yùn)動角0 0從動件上升從動件上升h一、多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律一、多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律一般表

7、達(dá)式：一般表達(dá)式：s=C0+ C1+ C22 2+Cnn n (1)(1)求一階導(dǎo)數(shù)得速度方程：求一階導(dǎo)數(shù)得速度方程： v = = ds/dt求二階導(dǎo)數(shù)得加速度方程：求二階導(dǎo)數(shù)得加速度方程： a = =dv/dt =2=2 C22 2+ 6C32 2+n(n-1)Cn2 2n-2n-2其中：其中：凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角，d/dt=d/dt=凸輪角速度凸輪角速度, , C Ci i待定系數(shù)待定系數(shù)。= = C1+ 2C2+nCnn-1n-1凸輪轉(zhuǎn)過回程運(yùn)動角凸輪轉(zhuǎn)過回程運(yùn)動角0 0從動件下降從動件下降h安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授在推程起始點(diǎn)：在推程起始點(diǎn)：=0=0， s

8、=0代入得：代入得：C00， C1h/h/0 0推程運(yùn)動方程：推程運(yùn)動方程： s h/0 v h /0s0vah在推程終止點(diǎn)：在推程終止點(diǎn)：=0 0 ，s=h+剛性沖擊剛性沖擊s = C0+ C1+ C22 2+Cnn nv = = C1+ 2C2+nCnn-1n-1a = = 2 C22+ 6C32+n(n-1)Cn2n-2同理得回程運(yùn)動方程：同理得回程運(yùn)動方程： sh(1-/0 )v-h /0a0a 01.1.一次多項(xiàng)式（等速運(yùn)動）運(yùn)動規(guī)律一次多項(xiàng)式（等速運(yùn)動）運(yùn)動規(guī)律安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 2.二次多項(xiàng)式（等加等減速）運(yùn)動規(guī)律二次多項(xiàng)式（等加等減速）運(yùn)動規(guī)律位移曲線為一

9、拋物線。加、減速各占一半位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半。推程加速上升段邊界條件：推程加速上升段邊界條件：起始點(diǎn)：起始點(diǎn)：=0=0， s=0， v0中間點(diǎn)：中間點(diǎn)：=0 0 /2 2，s=h/2 求得：求得：C00， C10，C22h/20加速段推程運(yùn)動方程為：加速段推程運(yùn)動方程為：s 2h2 /20v 4h /20a 4h2 /20安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授ah/20 0h/2推程減速上升段邊界條件：推程減速上升段邊界條件：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 求得：求得：C0h， C14h/0 C2-2h/

10、20減速段推程運(yùn)動方程為：減速段推程運(yùn)動方程為：s h-2h(0 )2/201sv -4h(0-)/20a -4h2 /202 35462h/2h/0 0柔性沖擊柔性沖擊4h4h2 2/2 20 03重寫加速段推程運(yùn)動方程為：重寫加速段推程運(yùn)動方程為：s 2h2 /20v 4h /20a 4h2 /20v安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 同理可得回程等加速段的運(yùn)動方程為：同理可得回程等加速段的運(yùn)動方程為：s h-2h2/20v -4h/20a -4h2/20回程等減速段運(yùn)動方程為：回程等減速段運(yùn)動方程為：s 2h(0-)2/20v -4h(0-)/20a 4h2/20安徽工程科技學(xué)院專

11、用 作者： 潘存云教授 3.五次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律五次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律 s=10h(/0 0)3 315h (/0 0)4 4+6h (/0 0)5 5s svah0 0無沖擊，適用于高速凸輪。無沖擊，適用于高速凸輪。 v = =ds/dt = = C1+ 2C2+ 3C32 2+ 4C43 3+ 5C54 4a = =dv/dt = = 2C22 2+ 6C32 2+12C42 22 2+20C52 23 3一般表達(dá)式：一般表達(dá)式：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, C310h/10h/0

12、 03 3 , , C415h/15h/0 04 4 , , C56h/6h/0 05 5s =C0+ C1+ C22 2+ C33 3+ C44 4+C55 5位移方程：位移方程：安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云h0 s sa二、三角函數(shù)運(yùn)動規(guī)律二、三角函數(shù)運(yùn)動規(guī)律1.1.余弦加速度余弦加速度( (簡諧簡諧) )運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動規(guī)律推程：推程： sh1-cos(/0)/2 v hsin(/0)/20a 2h2 cos(/0)/220 回程：回程： sh1cos(/0)/2 v-hsin(/0)/20a-2h2 cos(/0)/220123 456v vV V

13、maxmax=1.57h/2=1.57h/20 0在起始和終止處理論上在起始和終止處理論上a為有限值，產(chǎn)生柔性沖擊。為有限值，產(chǎn)生柔性沖擊。123456安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 savh0 02.2.正弦加速度（擺線）運(yùn)動規(guī)律正弦加速度（擺線）運(yùn)動規(guī)律推程：推程：sh/h/0 0-sin(2/-sin(2/0 0)/2)/2 vh1-cos(2/h1-cos(2/0 0)/)/0 0a2h2h2 2 sin(2/(2/0 0)/)/2 20 0 回程：回程： sh1-/h1-/0 0+sin(2/+sin(2/0 0)/2)/2 vhcos(2/hcos(2/

14、0 0)-1/)-1/0 0a-2h-2h2 2 sin(2/(2/0 0)/)/220 0無沖擊無沖擊vmax=2h/0 0amax=6.28=6.28hh2 2/0 02 2123456r=h/2=2/=2/0 0安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云vs a hooo0 06.2.3 6.2.3 組合型運(yùn)動規(guī)律組合型運(yùn)動規(guī)律將幾種運(yùn)動規(guī)律組合，以改善將幾種運(yùn)動規(guī)律組合，以改善運(yùn)動特性。運(yùn)動特性。+-正弦改進(jìn)等速正弦改進(jìn)等速v s a hooo0 0原因：為了避免剛性沖擊和柔性沖擊原因：為了避免剛性沖擊和柔性沖擊安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者

15、：潘存云教授6.2.46.2.4、從動件運(yùn)動規(guī)律的、從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇選擇選擇原則：選擇原則：1 1. 機(jī)器的工作過程只要求凸輪轉(zhuǎn)過一角度機(jī)器的工作過程只要求凸輪轉(zhuǎn)過一角度0 0時，推時，推桿完成一行程桿完成一行程h h（直動推桿）或（直動推桿）或（擺動推桿），對（擺動推桿），對運(yùn)動規(guī)律并無嚴(yán)格要求。則應(yīng)選擇直線或圓弧等易運(yùn)動規(guī)律并無嚴(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。如加工曲線作為凸輪的輪廓曲線。如夾緊凸輪夾緊凸輪。工件工件工件工件0 0安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授2 2. 機(jī)器的工作過程對推桿運(yùn)動有要求，則應(yīng)嚴(yán)格按工機(jī)器的工作過程對推

16、桿運(yùn)動有要求，則應(yīng)嚴(yán)格按工作要求的運(yùn)動規(guī)律來設(shè)計(jì)凸輪廓線。如作要求的運(yùn)動規(guī)律來設(shè)計(jì)凸輪廓線。如刀架進(jìn)給凸輪刀架進(jìn)給凸輪。3 3. 對高速凸輪，要求有較好的動力特性，除了避對高速凸輪，要求有較好的動力特性，除了避免出現(xiàn)剛性或柔性沖擊外，還應(yīng)當(dāng)考慮免出現(xiàn)剛性或柔性沖擊外，還應(yīng)當(dāng)考慮V Vmaxmax和和 amax。 h 0 0安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授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

17、.771.88 5.77 無無 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 無無 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 無無 高速重載高速重載100分鐘 從動件常用運(yùn)動規(guī)律特性比較從動件常用運(yùn)動規(guī)律特性比較運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動規(guī)律 V Vmax max amax max 沖擊沖擊 推薦應(yīng)用范圍推薦應(yīng)用范圍 (h/(h/0 0) ) (h/(h/2 20 0) )等等 速速 1.0 1.0 剛性剛性 低速輕載低速輕載動量動量mv,mv, 若機(jī)構(gòu)突

18、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）。）。 對重載凸輪，則適合選用對重載凸輪，則適合選用V Vmaxmax較小的運(yùn)動規(guī)律。較小的運(yùn)動規(guī)律。慣性力慣性力F=-mF=-ma對強(qiáng)度和耐磨性要求對強(qiáng)度和耐磨性要求。對高速凸輪，希望對高速凸輪，希望amaxmax 愈小愈好。愈小愈好。V Vmaxmax, P, Pn n安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 1.1.凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理6.3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)2.2.用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線1)1)對心直動尖頂推桿盤形凸輪對心直動尖頂推桿

19、盤形凸輪2)2)對心直動滾子推桿盤形凸輪對心直動滾子推桿盤形凸輪3)3)對心直動平底推桿盤形凸輪對心直動平底推桿盤形凸輪4)4)偏置直動尖頂推桿盤形凸輪偏置直動尖頂推桿盤形凸輪5)5)擺動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)6)6)直動推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)直動推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)7)7)擺動推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)擺動推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)3.3.用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云6.3.1 6.3.1 基本原理基本原理反轉(zhuǎn)原理：反轉(zhuǎn)原理：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

20、如：設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，例如： 給整個凸輪機(jī)構(gòu)施以給整個凸輪機(jī)構(gòu)施以- -時，不影響各構(gòu)件之間時，不影響各構(gòu)件之間的相對運(yùn)動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復(fù)合的相對運(yùn)動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復(fù)合運(yùn)動的軌跡即凸輪的輪廓曲線運(yùn)動的軌跡即凸輪的輪廓曲線。O O -3311223 33 31 11 12 22 2安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云60r0120-1已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度和和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。廓曲線。設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓

21、r r0 0。反向等分各運(yùn)動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運(yùn)動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。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.對心直動尖頂對心直動尖頂從動件從動件盤形凸輪盤形凸輪135782345 67 8910111213149090A18765432141312111096.3.2.16.3.2.1直動從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)直動從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì) 6012090901 3 5 7891113 15s 91113121410安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云

22、教授2)2)對心直動滾子推桿盤形凸輪對心直動滾子推桿盤形凸輪設(shè)計(jì)：潘存云s 911 13 1513 5 7 8r0A120-1設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r r0 0。反向等分各運(yùn)動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運(yùn)動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。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。135789111312142345 67 8910111213146090901876543214131211109理論輪廓理論輪廓實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓作各位置滾子圓的內(nèi)作各位置滾子圓的內(nèi)(

23、(外外) )包絡(luò)線。包絡(luò)線。已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。輪廓曲線。 601209090安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授3)3)對心直動平底推桿盤形凸輪對心直動平底推桿盤形凸輪設(shè)計(jì)：潘存云s 911 13 151 3 5 7 8r0已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。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。反向等分各運(yùn)動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各

24、運(yùn)動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。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。8765432191011121314-A13578911131214123456781514131211109 601209090安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云911 13 151 3 5 7 8O OeA A已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，角速度和從動件的運(yùn)動規(guī)律和偏心距和從動件的運(yùn)動規(guī)律和偏心距e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。4)4)偏置直動尖頂偏置直動尖頂從

25、動件從動件盤形凸輪盤形凸輪13578911131214-612345781514131211109設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r r0 0; ; 反向等分各運(yùn)動角反向等分各運(yùn)動角; ; 確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點(diǎn)的位置確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點(diǎn)的位置; ; 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。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8 601209090s2 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授5)5)擺動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動尖頂推

26、桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：潘存云120B11 1r0 601209090 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，擺桿長度，擺桿長度l以及擺以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離d，擺桿角位移方程，擺桿角位移方程，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。12345 6 7 85678B1B2B3B4B5B6B7B860 90 -dABl1 2 3 4B22 2B33 3B44 4B55 5B66 6B77 7A1A2A3A4A5A6A7A8安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授yxB06.3.36.3.3解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線解析法設(shè)

27、計(jì)凸輪輪廓曲線1) 1) 偏置直動滾子推桿盤偏置直動滾子推桿盤 形凸輪機(jī)構(gòu)形凸輪機(jī)構(gòu)由圖可知：由圖可知： s0(r(r0 02 2-e-e2 2) )1/21/2實(shí)際輪廓線為理論輪廓的等距線實(shí)際輪廓線為理論輪廓的等距線。曲線任意點(diǎn)切線與法線斜率互為負(fù)倒數(shù)：曲線任意點(diǎn)切線與法線斜率互為負(fù)倒數(shù)：原理：原理：反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)結(jié)果：設(shè)計(jì)結(jié)果：輪廓的參數(shù)方程輪廓的參數(shù)方程: : x=x() y= y()x= (s0+s)sin+ ecosy= (s0+s)cos- - esinetg= - -dx/dy =(dx/d)/(- - dy/d)=sin/cos(1)er r0 0- - rrr0s0snns

28、0yx已知：已知：r r0 0、r rT T、e e、S=S()S=S()安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授(x, y)rrnn對對(1)(1)式求導(dǎo)，得：式求導(dǎo)，得：dx/d(ds/d- e)sin+(s0+s)cos式中式中: : “”對應(yīng)于內(nèi)等距線，對應(yīng)于內(nèi)等距線， “ “”對應(yīng)于外等距線。對應(yīng)于外等距線。實(shí)際輪廓為實(shí)際輪廓為B點(diǎn)的坐標(biāo)：點(diǎn)的坐標(biāo)： x= y=x - rrcosy - rrsinyxB0eer r0 0- - rrr0s0snns0yx ( dx/d) ( dx/d)2+( dy/d)2 得：得：sin= ( dy/d) ( dx/d)2+( dy

29、/d)2cos=(x,y)(x,y)dy/d(ds/d- e)cos-(s0+s)sin安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授s0r0B0Oxy (x, y)2)2)對心直動平底推桿盤形凸輪對心直動平底推桿盤形凸輪 OP= v/y=x=建立坐標(biāo)系如圖：建立坐標(biāo)系如圖：P P點(diǎn)為相對瞬心，點(diǎn)為相對瞬心，(r0+s)sin +(ds/d)cos(r0+s)cos(ds/d)sinv推桿移動速度為：推桿移動速度為：=(ds/dt)/(d/dt)=(ds/dt)/(d/dt)=ds/d=ds/dv=vp=OP-ds/ds0sPB反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后，推桿移動距離為后，推桿移動距離為S S，安

30、徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授0 xr0OylA0B03) 3) 擺動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知已知：中心距中心距a ，擺桿長度擺桿長度l，0 0 、S=S()S=S()理論廓線方程：理論廓線方程： x= y= 實(shí)際輪廓方程的求法同前。實(shí)際輪廓方程的求法同前。asinl sin (+0 0 )acosl cos (+0 0 )l sin (+0 0 )asinyxaa對應(yīng)點(diǎn)對應(yīng)點(diǎn)B 的坐標(biāo)為：的坐標(biāo)為： x=x rrcos y=y rrsinA-B0acos安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 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

31、設(shè)計(jì) 上述設(shè)計(jì)廓線時的凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)上述設(shè)計(jì)廓線時的凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)r0、e、rr等，等，是預(yù)先給定的。實(shí)際上，這些參數(shù)也是根據(jù)機(jī)構(gòu)的是預(yù)先給定的。實(shí)際上，這些參數(shù)也是根據(jù)機(jī)構(gòu)的受力情況是否良好、動作是否靈活、尺寸是否緊湊受力情況是否良好、動作是否靈活、尺寸是否緊湊等因素由設(shè)計(jì)者確定的。等因素由設(shè)計(jì)者確定的。1.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖2.凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定3.滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授lbBd1.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖受力圖中，由受力圖中，由FFx x=0=0，F(xiàn)Fy y=0=0

32、，MMB B=0=0 得得：FR2FR1ttnn1 2 2 -Fsin(+1 1 )+(FR1FR2 )cos2 2=0 FQ+Fcos(+1 1 ) (FR1+ FR2 )sin2 2=0FR2cos2 2 (l+b) FR1cos2 2 b=0由以上三式消去由以上三式消去R1、R2 得：得：vFQF=cos(+1 1 )(1+2b/l) sin(+1 1 )tg2 2FQ壓力角壓力角-正壓力與推桿上正壓力與推桿上B點(diǎn)速度方向之間的夾角點(diǎn)速度方向之間的夾角分母分母 FF若若大到使分母趨于大到使分母趨于0 0，則，則 FF 機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖F安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作

33、者：潘存云教授稱稱c=arctg1/(1+2b/l)tg2 2 -1 1 為臨界壓力角為臨界壓力角 。增大導(dǎo)軌長度增大導(dǎo)軌長度l或減小懸臂尺寸或減小懸臂尺寸b可提高可提高c工程上要求：工程上要求：max 直動推桿：直動推桿：30擺動推桿：擺動推桿：354545回程：回程：708080提問：平底推桿提問：平底推桿？nn0 0vOr r0 0安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授BOs0sDP點(diǎn)為相對瞬心：點(diǎn)為相對瞬心：由由BCPBCP得得: :6.4.2.6.4.2.凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定ds/dOP= v/= ds/dt / d/dt=ds/d 運(yùn)動規(guī)律確定之

34、后，凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動規(guī)律確定之后，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角的壓力角與基圓半徑與基圓半徑r r0 0直接相關(guān)。直接相關(guān)。=(ds/d-e)/(s=(ds/d-e)/(s0 0+s)+s) tgtg=(OP-e)/BC=(OP-e)/BC nnPvvr r0 0e tg = s + r20 - - e2ds/d- - e 其中：其中： s0= r20 - e2r r0 0 圖示圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)路位于右側(cè)。凸輪機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)路位于右側(cè)。e e 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授OB設(shè)計(jì)：潘存云 ds/d tg = s + r20 - e2ds/d + + enn同理，當(dāng)導(dǎo)路位于中心左側(cè)時，

35、有：同理，當(dāng)導(dǎo)路位于中心左側(cè)時，有： CP = ds/d + + eePCr0s0sD=(ds/d+e)/(s=(ds/d+e)/(s0 0+s)+s) tgtg=(OP+e)/BC=(OP+e)/BC 其中：其中： s0= r20 - e2e e OP= v/= ds/dt / d/dt=ds/d此時，當(dāng)偏距此時，當(dāng)偏距e增大時，壓力角反而增大。增大時，壓力角反而增大。對于直動推桿凸輪機(jī)構(gòu)存在一個正確偏置的問題！對于直動推桿凸輪機(jī)構(gòu)存在一個正確偏置的問題！安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授綜合考慮兩種情況有：綜合考慮兩種情況有： tg = s + r20 - e2ds/d e“+ +” 用于導(dǎo)路和瞬心位于凸輪回轉(zhuǎn)中心的兩側(cè)；用于導(dǎo)路和瞬心位于凸輪回轉(zhuǎn)中心的兩側(cè)； 顯然，導(dǎo)路和瞬心位于中心同側(cè)時，壓力角將減小。顯然，