機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第3章凸輪機(jī)構(gòu)

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1. 凸輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用 2. 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3. 圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓 4. 滾子半徑的選擇、壓力角的概念及基圓半徑對(duì)壓滾子半徑的選擇、壓力角的概念及基圓半徑對(duì)壓 力角的影響力角的影響重點(diǎn)及難點(diǎn)：重點(diǎn)及難點(diǎn)： 1. 滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的形成原理及作圖法滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的形成原理及作圖法 3-1 3-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型一.凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用在自動(dòng)化和半自動(dòng)化機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛。內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪以等角速度回轉(zhuǎn)，它的輪廓驅(qū)使從動(dòng)件(閥桿)按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律啟閉閥門(mén)。 繞線

2、機(jī)構(gòu)用于排線的凸輪機(jī)構(gòu)。 如圖3-2所示，當(dāng)繞線軸3快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)齒輪帶動(dòng)凸輪1緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)凸輪輪廓與尖頂A之間的作用，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2往復(fù)擺動(dòng)，從而使線均勻地纏繞在繞線軸上。 繞線機(jī)構(gòu) 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)如圖3-4所示。當(dāng)帶有凹槽的凸輪5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)槽中的滾子，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2作往復(fù)移動(dòng)。凸輪每回轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)件即從儲(chǔ)料器中推出一個(gè)毛坯，送到加工位置。送料機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的組成 從以上所舉的例子可以看出：凸輪機(jī)構(gòu)主要由凸輪凸輪，從動(dòng)件從動(dòng)件和機(jī)架機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成。其中凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)高副接觸可以使從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期往復(fù)運(yùn)動(dòng) 。 eh凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的優(yōu)優(yōu)

3、點(diǎn)點(diǎn)：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，便可使從動(dòng)件獲得任意預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的缺缺點(diǎn)點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件是高副接觸，比壓較大，易于磨損，故這種機(jī)構(gòu)一般僅用于傳遞動(dòng)力不大的場(chǎng)合。凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分類擺動(dòng)從動(dòng)件凹槽凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)按從動(dòng)件的形狀分類滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)小結(jié)1132e在設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，常要求其中某些從動(dòng)件的位移、速度、加速度按照預(yù)定的規(guī)律變化。此時(shí)，通常多采用凸輪機(jī)構(gòu)。3機(jī)架2從動(dòng)件eh1凸輪高副eh凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu) 由凸輪，從動(dòng)件由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架構(gòu)成的三桿高副機(jī)構(gòu)和機(jī)架構(gòu)成的三桿高副機(jī)構(gòu)

4、。h凸輪機(jī)構(gòu)的分類eeh擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)凹槽凸輪滾子直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)a.按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分類按從動(dòng)件分：滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)eee尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)b.按從動(dòng)件的形狀分類按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分類擺動(dòng)從動(dòng)件凹槽凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)按從動(dòng)件的形狀分類滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)小結(jié)按凸輪的形狀分類移動(dòng)（板狀）凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)1132e擺動(dòng)從動(dòng)件凹槽凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分類滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)按從動(dòng)件的形狀分類按凸輪的形狀分類盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)圓錐凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)（板狀）凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)

5、構(gòu)的分類總結(jié)3.2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)工作要求確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后按照這一運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓線。下面以尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)為例，說(shuō)明、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與凸輪輪廓線之間的相互關(guān)系。 圖3-5為從動(dòng)件位移線圖。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為半徑的圓稱為基圓的最小向徑基圓半徑，以凸輪廓線00rr的最大距離凸輪轉(zhuǎn)一周從動(dòng)件移動(dòng)升程:H推程運(yùn)動(dòng)角AOBr遠(yuǎn)休止角s回程運(yùn)動(dòng)角f近休止角ss2fr0Ars)(1tsBCDHrsfs對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)：停，兩端休止降停升時(shí)，

6、一端休止或當(dāng)00sss2fr0Ars)(1tsBCDHrfs時(shí)，無(wú)休止當(dāng)0sss從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的確定方法從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的確定方法根據(jù)工藝根據(jù)工藝要求確定要求確定凸輪輪凸輪輪廓曲線廓曲線 從動(dòng)件從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律律 唯一關(guān)系唯一關(guān)系設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)過(guò)程一、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2v2a2sHABC)(1t)(1t)(1t位移位移速度速度加速度加速度二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在這個(gè)圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)0H位移位移速度速度加速度加速度)(1t)(1t)(1t2v2a2s推程回程三、其他運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、其他運(yùn)動(dòng)規(guī)律)(12tS位移位移曲線：曲線：

7、改進(jìn)的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律改進(jìn)的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律高次代數(shù)方程高次代數(shù)方程3-3凸輪壓力角 在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，除了要求從動(dòng)件能實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律之外，還希望機(jī)構(gòu)有較好的受力情況和較小的尺寸，為此，需要討論壓力角對(duì)機(jī)構(gòu)的受力情況及尺寸的影響。 壓力角壓力角： 作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力與該力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間的銳角稱為壓力角，如圖3-7所示。對(duì)于高副機(jī)構(gòu)，壓力角也即是接觸輪廓法線與從動(dòng)件速度方向所夾的銳角。 3.4圖解法設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制 1.對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件 已知基圓半徑及從動(dòng)件位移曲線1.偏心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件 已知基圓半徑

8、及從動(dòng)件位移曲線直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制12090 90 60 es已知r0,偏心距e及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2.2.偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制120 90 90 60 es(1)(1)作基圓作基圓r0 0, ,偏心圓偏心圓e，等分從動(dòng)件，等分從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線(2)2)作推程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休止角、回作推程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休止角、回程運(yùn)動(dòng)角、近休止角并等分各角程運(yùn)動(dòng)角、近休止角并等分各角得到一系列與基圓的交點(diǎn)。得到一系列與基圓的交點(diǎn)。1.1.偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制es

9、12 34 5678 9123456789(3)(3)過(guò)交點(diǎn)作偏心圓的過(guò)交點(diǎn)作偏心圓的切線，沿偏心圓的切線切線，沿偏心圓的切線從基圓開(kāi)始量從動(dòng)件的從基圓開(kāi)始量從動(dòng)件的位移量，又得到一系列位移量，又得到一系列點(diǎn)點(diǎn)1 1、2 2、3 3偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制es120 90 90 60 (4)(4)用光滑曲線連用光滑曲線連接一系列點(diǎn)接一系列點(diǎn)1 1、2 2、3 3，得到凸輪輪，得到凸輪輪廓曲線。廓曲線。偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制es120 90 90 60 3.3.偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制1.作滾子中心的作滾子中心的凸輪輪廓曲線凸輪輪廓曲線se120 90 90 60 偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓