第04章 凸輪機構

凸輪機構及其設計CamMechanismanditsDesign凸輪機構的組成及類型推桿運動規(guī)律凸輪輪廓曲線的設計凸輪機構基本尺寸的確定§1凸輪機構的組成和類型一、凸輪機構的組成三構件高副機構凸輪cam：具有曲線輪廓或凹槽的構件。推桿/從動件follower，運動規(guī)律由凸輪廓線和運動尺寸決定。機架frame推桿凸輪凸輪推桿二、凸輪機構的類型1.按凸輪形狀分

盤形凸輪

disk/platecam

圓柱凸輪

cylindricalcam

移動凸輪

wedgecam推桿凸輪2.按推桿的形狀分

尖頂推桿knife-edgefollower

滾子推桿rollerfollower

曲面推桿curved-shoefollower

平底推桿flat-facefollower3.按推桿運動形式分

直動推桿reciprocatingfollower

擺動推桿oscillatingfollower4.按推桿布置形式分

對心直動推桿

radialreciprocatingfollower

偏置直動推桿

offsetreciprocatingfollower尖頂推桿滾子推桿曲面推桿平底推桿對心推桿偏置推桿直動推桿擺動推桿凸輪機構的命名布置形式+運動形式+推桿形狀+凸輪形狀5.根據(jù)凸輪與推桿的接觸形式分

力封閉凸輪機構

幾何封閉凸輪機構

重力封閉彈簧力封閉等寬凸輪constand-breathcam等徑凸輪conjugateyokeradialcam主回凸輪conjugatecam凹槽凸輪groovedcam§２推桿的運動規(guī)律一．凸輪機構的運動過程A0010’02r00推程01遠休止0’回程02近休止ts0BCDh基圓primecircle，基圓半徑r0;A’推程rise，推程運動角0;遠休止dwell，遠休止角01;回程return，回程運動角0’

;近休止，近休止角02;行程followertravel，h。h二．推桿常用運動規(guī)律1.等速運動(一次多項式／直線運動)constantvelocitymotion運動方程運動線圖沖擊特性s00v0a00’+--+剛性沖擊推程回程(00)(0’0)適用場合低速輕載DisplacementVelocityAcceleration2.等加速等減速運動(二次多項式／拋物線運動)constantaccelerationmotion運動方程0010’02s0(00/2)(0/20)(0’0/2)(’0/2’0)推程回程加速段減速段s00v0a0運動線圖沖擊特性柔性沖擊h/2h/20/20/20’h適用場合中速輕載位移Displacement速度Velocity加速度Acceleration3.簡諧運動(余弦加速度運動)simpleharmonicmotion運動方程0010’02s0推程回程(00)(0’0)運動線圖沖擊特性柔性沖擊適用場合中速中載s00v0a00’h4.擺線運動(正弦加速度運動)cycloidalmotion運動方程0010’02s0推程回程(00)(0’0)s0v0a000’h運動線圖沖擊特性無沖擊適用場合高速輕載三．選擇運動規(guī)律應注意的問題1.當機械的工作過程只要求推桿實現(xiàn)一定的工作行程，而對運動規(guī)律無特殊要求時，主要考慮動力特性和便于加工。低速輕載時，便于加工優(yōu)先；速度較高時，動力特性優(yōu)先。2.當機械的工作過程對推桿運動規(guī)律有特殊要求時：轉速較低時，首先滿足運動規(guī)律，其次再考慮動力特性和加工；轉速較高時，兼顧運動規(guī)律和動力特性，采用組合運動。3.除考慮沖擊特性外，還應考慮速度．加速度．躍度的最大值vmax．

amax．jmax。vmax直接影響從動件系統(tǒng)的最大動能mvmax;amax

直接影響從動件系統(tǒng)的最大慣性力mamax;jmax與慣性力變化相關，直接影響從動件系統(tǒng)的振動和工作平穩(wěn)性。AAAAAAAAAAAAAAA§3凸輪廓線設計一．凸輪廓線設計的基本原理r0-r0反轉法：推桿復合運動=反轉運動(-)+預期運動(s)DeterminationofCamProfileCoordinates1.對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構s0h已知：r0，推桿運動規(guī)律，凸輪逆時針方向轉動。設計凸輪廓線。解：1.定比例尺l;2.初始位置及推桿位移曲線；3.確定推桿反轉運動占據(jù)的各位置；4.確定推桿預期運動占據(jù)的各位置；5.推桿高副元素族；6.推桿高副元素的包絡線；二、作圖法設計凸輪廓線2.對心直動滾子推桿盤形凸輪機構s0h已知：r0，推桿運動規(guī)律，滾子半徑rr，凸輪逆時針方向轉動。設計凸輪廓線。1.定比例尺l;2.初始位置及推桿位移曲線；3.確定推桿反轉運動占據(jù)的各位置；4.確定推桿預期運動占據(jù)的各位置；5.推桿高副元素族；6.推桿高副元素的包絡線；注：兩條廓線，理論／實際廓線實際廓線基圓rmin,basecircle理論廓線基圓r0,primecircles0h3.對心直動平底推桿盤形凸輪機構已知：r0，推桿運動規(guī)律，凸輪逆時針方向轉動.設計凸輪廓線。解：1.定比例尺l;2.初始位置及推桿位移曲線；3.確定推桿反轉運動占據(jù)的各位置；4.確定推桿預期運動占據(jù)的各位置；5.推桿高副元素族；6.推桿高副元素的包絡線；s0h4.偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構已知：r0，偏置圓半徑e。推桿運動規(guī)律，凸輪逆時針方向轉動。設計凸輪廓線。解：1.定比例尺l;2.初始位置及推桿位移曲線；3.確定推桿反轉運動占據(jù)的各位置；4.確定推桿預期運動占據(jù)的各位置；5.推桿高副元素族；6.推桿高副元素的包絡線；5.擺動推桿盤形凸輪機構r0r0已知：r0，推桿運動規(guī)律，凸輪逆時針方向轉動。設計凸輪廓線。1.定比例尺l，確定初始位置；2.定比例尺繪推桿位移曲線；3.確定推桿反轉運動占據(jù)的各位置；4.確定推桿預期運動占據(jù)的各位置；5.推桿高副元素族；06.推桿高副元素的包絡線；例：尖頂推桿盤形凸輪§4凸輪機構基本尺寸的確定一．壓力角及其許用值pressureangle1.壓力角與作用力的關系Br0Oes0sDnnPFF”F’A越大，F(xiàn)”越大，其引起的摩擦力越大，乃至發(fā)生自鎖。越小越好。2.壓力角與機構尺寸的關系越小，機構越緊湊。3.許用壓力角推程：直動[]=300,擺動[]=450;回程：受力小，無自鎖問題，為限制加速度，[]’=700~800a=-rr＝0二．滾子半徑的選擇arrbaaa=+rrrr>rrrra=-rr<0rr=rr1.外包絡理論廓線最小曲率半徑>0，實際廓線平滑。2.內包絡>rr，ar>0，

即，實際廓線平滑。＝rr，ar＝0，

即，實際廓線變尖。