機械原理 CH09學習資料

第九章凸輪機構及其設計CamMechanismandItsDesign§9-1凸輪機構的應用與特點1．應用內燃機配氣凸輪機構Application頂置凸輪軸底置凸輪軸自動機床進刀機構

適當的設計凸輪廓線可實現各種運動規(guī)律，結構簡單，緊湊；但易磨損，傳力不大。2．特點characteristic§9-2凸輪機構的基本形式及其分類一．基本形式盤狀尖頂對心直動Basicformdisktipin-linetranslationknife-edge二．演化形式1、凸輪演化盤狀移動圓柱半徑↑卷繞Evolutionformdisktranslatingcylindrical2、從動件演化尖頂滾子平底球狀followerrollerFlat-facedtipSpherical-faced3、從動件運動形式直動擺動rockingtranslationThefollower’smotiontypeOscillating4、相對位置演化對心偏心eccentricin-linecentricoffset三．凸輪機構的分類（1）按凸輪形狀分1）盤形凸輪（移動凸輪）2）圓柱凸輪（2）按推桿形狀及運動形式分1）尖頂推桿、滾子推桿和平底推桿2）對心直動推桿、偏置直動推桿和擺動推桿（3）按保持高副接觸方法分1）力封閉的凸輪機構2）幾何封閉的凸輪機構classification自動機床凸輪機構

BythemannerofkeepingthecamandthefollowerincontactBythecamshapeBythefollowershapeandmotiontypeForce-closedGeometricallyclosedGrooved燕山大學董世民§9-3凸輪機構工作過程基圓

基圓半徑r0推程

推程運動角δ0遠休

遠休止角δ01回程

回程運動角δ0′近休

近休止角δ02行程h名詞術語及符號Basecircle§9-4推桿的運動規(guī)律一、推桿運動規(guī)律概述：s＝s(t)＝s(δ)v＝v(t)＝v(δ)a＝a(t)＝a(δ)運動規(guī)律凸輪輪廓一一對應按運動規(guī)律凸輪輪廓設計PushrodCamprofileCamoutlineLawofmotion凸輪動畫三種不同廓線凸輪三種運動規(guī)律Thefollower’smotiontypeDisplacementvelocityacceleration二．推桿常用的運動規(guī)律始末兩瞬時：1、等速運動規(guī)律Rigidimpulse剛性沖擊推程Uniformvelocity在始、中、末三瞬時有:2、等加速等減速運動規(guī)律Flexibleimpact柔性沖擊推程ConstantAccelerationMotion在始、末兩瞬時有柔性沖擊。3、余弦加速度運動規(guī)律推程thecosine

Acceleration

Motion4、正弦加速度運動規(guī)律既無剛性沖擊，又無柔性沖擊。推程thesine

Acceleration

Motion既無剛性沖擊，又無柔性沖擊。5五次多項式運動規(guī)律s=C0+C1δ+C2δ2+…+C5δ5邊界條件確定系數Combinedmotion三．推桿的運動規(guī)律的選擇1、對運動規(guī)律未要求。

圓弧、直線或其他簡單曲線例主令開關中的凸輪機構2、對運動規(guī)律有嚴格要求。3、高速凸輪夾緊機構刀架進刀考慮速度最大值vmax、加速度最大值amax等如下表。Selectionoffollowermotion最大速度vmax(hω/δ0)×最大加速度amax(hω2/δ02)×加速度性質運動規(guī)律等速運動等加速運動余弦加速度正弦加速度5次多項式1.002.001.572.001.88適用場合連續(xù)連續(xù)4.004.936.285.77∞突變突變中速輕載低速輕載中低速重載中高速輕載高速中載表9-1突變§9-5凸輪輪廓曲線的設計運動規(guī)律凸輪輪廓一一對應按運動規(guī)律凸輪輪廓設計已知條件：推桿運動規(guī)律S=S(δ),基圓半徑r0.偏距e。設計：凸輪輪廓1．凸輪廓線設計基本原理反轉法原理InversionprincipleBasicprincipleofdesigningcamprofile偏置直動盤形尖點接觸凸輪廓線設計Diskcamwithoffsettranslatingknife-edgefollower滾子接觸理論廓線－尖點接觸工作廓線－包絡線Theoreticalprofileactualprofile偏置直動滾子推桿盤形凸輪廓線的設計等距線基圓定義：理論輪廓最小向徑Diskcamwithoffset

translatingrollerfollower平底接觸translatingflat-facedfollower2．用解析法設計凸輪的輪廓曲線

設計：精確地計算出凸輪廓線上各點的坐標值。偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構教材式（9-14）少負號形封閉凸輪已知條件：推桿運動規(guī)律S=S(δ),基圓半徑r0.偏距e?！?-6凸輪機構基本尺寸的確定1．凸輪機構作用力與壓力角壓力角α

：推桿受正壓力方向與推桿上該點速度方向夾銳角α↑F/↓F//↑

自鎖性↑推程時：直動推桿[α]＝30°擺動推桿[α]＝35°～45°回程時：[α]＝70°～80°Decisionofcammechanism’sdimensionForceandPressureangle壓力角的確定舉例2．凸輪基圓半徑的確定壓力角α↓基圓半徑r0↑機構傳力特性↑機構尺寸↑（1）凸輪機構的壓力角與基圓半徑的關系原則：受力允許的情況下，盡量取較大壓力角，凸輪尺寸小（2）凸輪基圓半徑的確定動力條件：α≤[α]r0≥{[(ds/dδ－

e)/tan[α]－

s]2+e2}1/2r0≥（1.6－2）r考慮強度：r－凸輪軸徑3．滾子半徑的選擇（1）輪廓曲線與滾子半徑的關系ρa＝ρ－rr若ρ＝rr時，則ρa＝0，變尖若ρ<rr時，則ρa<0，廓線交叉

凸輪理論廓線動畫Real-losssharpen若ρ＝rr時，則ρa＞

0，正常運動規(guī)律出現失真（2）滾子半徑的選擇rr