機(jī)械原理考研-第四章

反轉(zhuǎn)法的基本原理例偏置直動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)(

1

)1將整個機(jī)構(gòu)加上一個公共角速度-ω1，保證各構(gòu)件間的相對運(yùn)動不變。相當(dāng)于將凸輪固定在紙面上；而從動件則一方面隨導(dǎo)軌以-ω1做反轉(zhuǎn)運(yùn)動，另一方面又按運(yùn)動規(guī)律在導(dǎo)路中移動，作出從動件在這種復(fù)合運(yùn)動中的一系列位置，則從動件尖點(diǎn)的運(yùn)動軌跡就是所求的凸輪廓線。1.偏置尖頂直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計已知：從動件運(yùn)動規(guī)律，基圓半徑ro,偏距e(導(dǎo)路偏在轉(zhuǎn)軸左側(cè)），凸輪以ω1順時針轉(zhuǎn)動。求：滿足上述要求的凸輪廓線。，回程h00~1200:勻速，升程h1200~1500:遠(yuǎn)休止1500~2700:勻加速勻2700~3600:近休止§4-3作圖法設(shè)計凸輪輪廓曲線（Design

of

cam

profile

curve

)0o120o150

o270o

360ohero1h已知：從動件運(yùn)動規(guī)律，基圓半徑ro,偏距e(導(dǎo)路偏在轉(zhuǎn)軸左側(cè)），凸輪以ω1順時針轉(zhuǎn)動。求：滿足上述要求的凸輪廓線。，回程h00~1200:勻速，升程h1200~1500:遠(yuǎn)休止1500~2700:勻加速勻2700~3600:近休止SS點(diǎn)連成光滑曲線，便得到所求的凸輪的廓線。0K(C0)1()90o12030C5C4

oC3C2C9C7C61

2

3

4

5

6

7

8

91234

5678(B9)C8B8B7

oB6B5B4B3120Bo

1

B0C1B2120150270360設(shè)計步驟：1）畫出基圓，偏心圓及導(dǎo)路線,B0(C0)為從動件尖頂?shù)钠鹗键c(diǎn)。2)將位移線圖與基圓分別等分成相對應(yīng)的若干等份，1，2，3...9；C1,C2,C3...C9.3)過C1,C2,C3...C9各點(diǎn)作偏心圓的切線，沿各切線自基圓起量取從動件位移量即：CiBi=ii,得反轉(zhuǎn)后從動件尖點(diǎn)復(fù)合運(yùn)動的位置

Bi點(diǎn)（i=1,2,3...9)4）將B0,B1,B2...B9各2.偏置滾子直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計0o120o150

o270o

360ohero1h已知：從動件運(yùn)動規(guī)律，基圓半徑ro,滾子半徑rr,偏距e(導(dǎo)路偏在轉(zhuǎn)軸左側(cè)），凸輪以1順時針轉(zhuǎn)動。求：滿足上述要求的凸輪廓線。00~1200:勻速，升程h1200~1500:遠(yuǎn)休止1500~2700:勻加速勻

，回程h2700~3600:近休止S2.偏置滾子直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計S4）將B0,B1,B2...B9各點(diǎn)0K(C0)1

求的凸輪的理論廓線。30C5C4

oC2C3C9C61234

5678(B9)C8B8C7

(B7B6B5B4B3120Bo

1

BC1B21206

7

8

9360設(shè)計步驟：1）畫出基圓，偏心圓及導(dǎo)路線,B0(C0)為從動件中

心的起始點(diǎn)。2)將位移線圖與基圓分別等分成相對應(yīng)的若干等份，1，2，3...9；C1,C2,C3...C9.3)過C1,C2,C3...C9各點(diǎn)作偏心圓的切線，沿各切線自基圓起量取從動件位移量即：CiBi=ii,得反轉(zhuǎn)后從動件尖點(diǎn)復(fù)合運(yùn)動的位置

Bi點(diǎn)（i=1,2,3...9)9

理論廓線實(shí)際廓線連)成光滑曲線，便得到所5）再以rr為半徑，以理論廓線上各點(diǎn)為圓心畫圓包絡(luò)實(shí)際廓線。可見，凸輪的基圓半徑

廓線的最小半徑3、平底從動件盤形凸輪廓線設(shè)計3、平底從動件盤形凸輪廓線設(shè)計已知:從動件運(yùn)動規(guī)律,凸輪轉(zhuǎn)向為順時針,基圓半徑ro。求:凸輪廓線。180o0oS1ro360o00~1800:余弦加速度，升程h1800~3600:正弦加速度，回程h解:選

,畫l出從動件運(yùn)動規(guī)律和凸輪的起始位置.以下步驟同上.180o0oS360o1ro(1

)實(shí)際廓線4、擺動尖頂(滾子)從動件盤形凸輪廓線設(shè)計已知:從動件運(yùn)動規(guī)律,ro,凸輪與從動件的中心距O1O2=a,從動件桿長O2B0=L,滾子半徑為rr,凸輪順時針轉(zhuǎn)動,從動件擺動方向如圖.求:凸輪廓線。0

o360

omax180

oaLO2130B0r0O1max300O21(

)O2(3)O2(

4)01

2

3

4

56

7

8 9

10O2(5)解:選1比/m例m畫出從動件運(yùn)動規(guī)律和凸輪的起始位置.以下步驟同上.O2(

6)O2(7)O2(8)O2(9)B2

B1O1B3B4B5B7B8B0

B9O2(2)理論廓線2(1)B實(shí)際廓線理論廓線:滾子中心的軌跡線.實(shí)際廓線:凸輪的可見輪廓線.尖頂從動件:理論廓線與實(shí)際廓線重合。滾子從動件:理論廓線與實(shí)際廓線在法線方向上互為等距曲線.平底從動件:理論廓線與實(shí)際廓線是兩條不同的曲線。§4-5

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定(Determination

elementary

dimensions

of

cam

mechanism)一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖二、壓力角α與基圓半徑r0的關(guān)系三、滾子半徑rT的選擇四、平底推桿平底尺寸一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖1、壓力角尖頂直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，受力分析

。ALbQ1

F1R2不計摩擦計摩擦?xí)rt2tR12

nn根據(jù)力平衡條件，可得：F

sin(

1

)

(R1

R2

)

cos2

0Q

F

cos(

1

)

(R1

R2

)

sin

2

0R2

cos2

(l

b)

R1

cos2

b

0F

Q

/

[cos(

1

)

(1

2b

/

L)

sin(

1

)

tan

2

](1)凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力F

Q

/

[cos(

1

)

(1

2b

/

L)

sin(

1

)

tan

2

](2)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指從動件所受正壓力的方向與推桿上點(diǎn)A的速度方向之間所夾的銳角，常以α表示。它是影響凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的一個重要參數(shù)。在其他情況不變的情況下，α越大，F(xiàn)越大，若α增大至使F增至無窮大時，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。此時機(jī)構(gòu)的壓力角稱為臨界壓力角αll

arctan{1/

(1

2b

/

L)

tan

2

}

1為保證凸輪機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)使其最大壓力角αmax小于臨界壓力角αl，增大L，減小b,可以使αl值提高。生產(chǎn)實(shí)際中，為了提高機(jī)構(gòu)的效率，改善其受力情況，通常規(guī)定：凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角αmax應(yīng)小于某一許用壓力角[α],即許用壓力角[α]的一般取值為：αmax

<[α], [α]

<<αl升程段：回程段：直動從動件：[α]=30°~38°擺動從動件：[α]=40°~50°對力封閉的凸輪機(jī)構(gòu)：

[α]=70°~80°對幾何封閉的凸輪機(jī)構(gòu)：[α]同升程段二、按許用壓力角確定基圓半徑（尖頂、滾子直動從動件）eO11Aronnttv

PS0S凸輪基圓的尺寸和壓力角有直接關(guān)系，如左圖所示，從動件與凸輪在任意一點(diǎn)Ａ接觸。－瞬心、－壓力角1

＝

＝

ds

d220r

ee

stg＝

BeO11Aross0Pv

ωe1Aross0O1Pv

ωυωtgα＝r

s20

e2

e此式中e前的符號判定：當(dāng)瞬心點(diǎn)P與導(dǎo)路線在轉(zhuǎn)軸同側(cè)時取“-”號當(dāng)瞬心點(diǎn)P與導(dǎo)路線在轉(zhuǎn)軸異側(cè)時取“+”號tgαr

022

e

v

ω

s

e當(dāng)e與s確定后，r

0

與成反比。

，r

0

，結(jié)構(gòu)緊湊，傳力性能差;

，r

0

，結(jié)構(gòu)增大，傳力性能好。為了解決這對求得r0

min

。，常取值代入上式，確定r

時需考慮的問題：01與[]有關(guān)；2要考慮凸輪強(qiáng)度；3安裝時要考慮基圓與輪轂的尺寸協(xié)調(diào)，一般r0應(yīng)大于輪轂半徑，取r0

(0.8

~

1)輪轂半徑。

rr

a理論廓線實(shí)際廓線三、滾子半徑與平底尺寸的確定1、滾子半徑選擇1)內(nèi)凹凸輪廓線a

＋rr從圖中可見a

總可以求出。rra2)外凸輪廓線：

a

rrI)當(dāng)ρ>rr時，ρa(bǔ)

>0，廓線可求；II)當(dāng)ρ=rr時，ρa(bǔ)

=0，廓線變尖，磨損嚴(yán)重；.III)當(dāng)ρ<rr時，ρa(bǔ)

<0，廓線被切除，運(yùn)動失真規(guī)定：r

r

0.8

min

或r

r

0.1

~

0.15

r0

;minmin一般要求:1

~

5mm

,若太小,應(yīng)將r0

。2、平底長度尺寸的確定dsL

2max

5

~

7mmd平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)r0過小時也會產(chǎn)生“運(yùn)動失真現(xiàn)象”，這時應(yīng)將r0來避免運(yùn)動失真現(xiàn)象。v

1321r0B本章小結(jié)凸輪類型和應(yīng)用從動件運(yùn)動規(guī)律圖解法設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)解析法設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸確定基圓導(dǎo)路偏心圓(

1

)1基圓從動件轉(zhuǎn)軸的軌跡圓機(jī)架線從動件桿長(

1

)1例1：圖示為滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。試用圖解法作出：1）凸輪的基圓；2）圖示位置的壓力角α