中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)械原理VIP

1、6凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)，6.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類和閉合形式，6.4盤(pán)形凸輪輪廓線的繪制設(shè)計(jì)，6.7凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用，6.1概述，6.3從動(dòng)件的一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律，6.5盤(pán)形凸輪輪輪廓線的解析設(shè)計(jì)，6.6凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定，介紹凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和分類；簡(jiǎn)述凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律和選擇知識(shí)；論述了選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的圖解法和解析法；了解凸輪和滾子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，檢查凸輪機(jī)構(gòu)的工作能力。凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和框架組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。第六章凸輪機(jī)構(gòu)與設(shè)計(jì)，第六章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)，第六章凸輪機(jī)構(gòu)的分類和封閉形式凸輪機(jī)構(gòu)有多種類型，根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式可分為兩種類型。根據(jù)凸輪形狀、從動(dòng)件形狀和閉合形

2、式的不同，凸輪機(jī)構(gòu)有以下幾種類型。首先，帶有直從動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)如圖6.1中的(a) (e)、(I)和(j)所示。第二，擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，如圖6.1(f)(h)所示。第三，從動(dòng)件和凸輪受力閉合的凸輪機(jī)構(gòu)如圖6.1 (c)所示。第四，從動(dòng)件和凸輪是幾何封閉的凸輪機(jī)構(gòu)，如圖6.1 (i)和(j)所示。平面凸輪機(jī)構(gòu)的基本類型如下圖所示。(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(I)和(j)，圖6.1(凸輪機(jī)構(gòu)的類型、(a)平面圖，(1)具有偏置平移銳底從動(dòng)件的盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，(b)三維視圖1、r0、1、a、b、3、c、(1)偏置直動(dòng)銳底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，圖6.1(a)偏置直動(dòng)

3、銳底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，三維動(dòng)畫(huà)、(a，V2，2，3，圖6.1(c)偏移平移平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，二維動(dòng)畫(huà)，(a)平面圖，(3)偏移平移平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，圖6.1(c)偏移平移平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，三維動(dòng)畫(huà)，(4)擺動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，圖6.1(f)擺動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，三維動(dòng)畫(huà)，(5)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，(a)平面圖，圖6.1(f) (6)擺動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，圖6.1(h)擺動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，圖6.1(h)擺動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，三維動(dòng)畫(huà)，圖6.1(i)盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，圖6.1(e)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，三維動(dòng)畫(huà)，(a)平面圖，(9)力閉合凸輪機(jī)構(gòu)，(

4、c)力閉合移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，(a)平面圖，(b)三維視圖，(10)等寬凸輪機(jī)構(gòu)，(ab)，(ab)圖6.1(k) 圖6.2具有定心直從動(dòng)件的盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)、r0、 0、 01、 0、 02、a、d、c、b、01稱為遠(yuǎn)休止角。 0被稱為返回運(yùn)動(dòng)角。02被稱為近休止角。(1)多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般表達(dá)式是推桿或回位過(guò)程中推桿的位移s(或角位移)、速度v(或角速度2)和加速度a(或角加速度2)隨時(shí)間t的變化。通常，凸輪以恒定速度旋轉(zhuǎn)，并且凸輪角度與時(shí)間t成比例，因此也可以表示為S=S()(位移定律)、V=V()(速度定律)和a=a()(加速度定律)。下面介紹多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的函數(shù)形式和傳輸特

5、性。(2)余弦加速度的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為(3)正弦加速度的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為凸輪以等角速度旋轉(zhuǎn)，頂推角為0，行程為h，方程(6-1)只保留一項(xiàng)，并求出一階和二階導(dǎo)數(shù)，S=C0C 1V=DS/DT=C1(6.2)A=0，S=h在頂推結(jié)束時(shí)。代入方程(6.2)得到C0=0，C1=h /0。同樣，回程的運(yùn)動(dòng)方程也可以推導(dǎo)出來(lái)。S-、v-和a-如下圖所示。6.3.1一次多項(xiàng)式定律，推距離：S=/0，返回距離：S=H (1-/ 0)，V=H / 0，V=-H / 0，A=0，A=0，圖6.3一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)S=c 0 C1C22V=ds/dt=C12c 2(6.3)A=dv/dt=2c 22，加速階段的邊界條件如推在推動(dòng)

6、的起點(diǎn)。=0/2，S=h/2。代入方程(6.3)得到C0、C1、C2 C0=0、C1=0、C2=2h/20，二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的通式為、減速段邊界條件如推程為=0/2、S=h/2；在起點(diǎn)；在終點(diǎn)，=0，S=h，V=0。代入方程(6.3)得到C0、C1、c2c0=-h、C1=4h/0、C2=-2h/ 20，因此二次多項(xiàng)式的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：s=2h 2/ 20、s=h(1-2h2/20)、v=4h /。a=4h 2/20，0，0/2，0，0/2，S=h1-2(0-)2/20，0/2，0 ，S=2 h ( 0 -)2/ 20 ，0/2，0 ，0，0/2，0，0/2，V=4H五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般公式是

7、：和=在起點(diǎn)，=0，S=h，V=0，a=0。代入方程(6.7)，得到C0=C1=C2=0，C3=10h/30，C4=-15h /40，C5=6h /50。因此，得到了推進(jìn)范圍的運(yùn)動(dòng)方程。用同樣的方法，推導(dǎo)出回程的運(yùn)動(dòng)方程和運(yùn)動(dòng)定律。推動(dòng)時(shí)的邊界條件如下：圖6.5五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)曲線、6.3.4余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律(簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律)、圖6.6余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律、6.3.5正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律(擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律)、圖6.7正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。圖6.4F01凸輪輪廓設(shè)計(jì)的“反向法”，基本原理，圖6.4F02定心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)，(a)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線，6.4.1定心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓

8、曲線。6.4.1定心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)，(b)繪圖過(guò)程，圖6.8定心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)，圖6.8定心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)，6.4.2定心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)。2、3、4、5、1、6.4.3偏置平底直從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)、6.4.4偏置滾子直從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)、圖6.10偏置滾子直從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)、圖6.11對(duì)6.5盤(pán)形凸輪輪廓曲線的解析設(shè)計(jì)、圖6.12對(duì)中平移平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓設(shè)計(jì)、6.5.1平底平移從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線的解析設(shè)計(jì)、 實(shí)際凸輪輪廓方程(B點(diǎn)坐標(biāo)方程)如下，圖6.12定心和平移平底從動(dòng)

9、件盤(pán)形凸輪輪廓設(shè)計(jì)、偏置平移滾子從動(dòng)件盤(pán)形圖6.13偏置線性滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓設(shè)計(jì)、6.5.2滾子線性滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線的分析設(shè)計(jì)，圖6.13偏置線性滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓設(shè)計(jì)，圖6.13顯示偏置線性滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。 在圖中所示的坐標(biāo)系xOy中，以B0為從動(dòng)件急劇底部運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。根據(jù)反求方法，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，從動(dòng)件的位移為S，那么滾子中心B點(diǎn)的坐標(biāo)，即凸輪的理論輪廓方程為、圖6.13具有偏置線性滾子從動(dòng)件的盤(pán)形凸輪的輪廓線設(shè)計(jì)、滾子中心B點(diǎn)的坐標(biāo)為，其中E為偏置距離。當(dāng)凸輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)且從動(dòng)件位于凸輪旋轉(zhuǎn)中心的右側(cè)時(shí)，E取正值，否則為負(fù)值；當(dāng)凸輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)并且從動(dòng)件位于凸輪旋

10、轉(zhuǎn)中心的右側(cè)時(shí)，E為負(fù)，否則為正。圖6.13偏置線性滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪的輪廓設(shè)計(jì)，圖6.13偏置線性滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪的輪廓設(shè)計(jì)，滾子從動(dòng)件凸輪的實(shí)際輪廓是與理論輪廓具有距離rg(滾子半徑)的等距曲線，如圖6.13所示。穿過(guò)點(diǎn)B作為理論輪廓的法線n-n，向內(nèi)取rg距離，得到點(diǎn)B(x，y)，即外凸輪上的一個(gè)點(diǎn)。點(diǎn)B的坐標(biāo)方程是實(shí)際剖面的方程。、理論輪廓的點(diǎn)B處的法線n-n的斜率等于該點(diǎn)的切線斜率的負(fù)倒數(shù)，也就是說(shuō)，它是從等式(6.13)中獲得的，其中“-”用于內(nèi)部等距曲線(外部凸輪)，而“-”用于外部等距曲線(內(nèi)部凸輪)。cos和sin的表達(dá)式與以前相同。，實(shí)際輪廓線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)B (x，y)的坐標(biāo)

11、如下：圖6.13偏置直線滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓線的設(shè)計(jì)、6.5.3擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，如圖6.5F01所示，以坐標(biāo)系x O y，0為起始角，從動(dòng)件滾子中心B0為起始點(diǎn)；OA0反轉(zhuǎn)角后，從動(dòng)件向外擺動(dòng)0，滾子中心為點(diǎn)B；a是從凸輪旋轉(zhuǎn)中心o到從動(dòng)件的固定旋轉(zhuǎn)中心a的距離；l是跟隨器的長(zhǎng)度。凸輪的理論輪廓方程如下：圖6.5F01，擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪的輪廓方程，圖6.5F01，擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪的輪廓方程，凸輪的實(shí)際輪廓方程與公式(6.16)相同。6.6凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定圖6.14偏置直線滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的受力分析凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸包括理論基圓半徑r0、滾子半徑rg、從動(dòng)件

12、的安裝結(jié)構(gòu)尺寸L1和L2、正負(fù)偏置距離E和壓力角，如圖6.14所示。在圖6.14中，根據(jù)推桿3的力平衡條件 FX=0、 fy=0和 ma=0，凸輪1對(duì)滾輪2的驅(qū)動(dòng)力為F12，滾輪2對(duì)推桿3的作用力為F23=F12，框架4在點(diǎn)D和E對(duì)推桿3的作用力分別為F43D和F43E。 作用力F23和總阻力g之間的簡(jiǎn)化關(guān)系是，如果等效摩擦角 34=0，則獲得理想狀態(tài)下的作用力f230=g/cos 。此時(shí)，機(jī)械效率為、并且為了提高機(jī)械效率，規(guī)定凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角max小于允許壓力角。在推動(dòng)階段，當(dāng)推桿移動(dòng)時(shí)，=30；推桿擺動(dòng)時(shí)，=35 45?；爻虝r(shí)，=70 80。6.6.2凸輪基圓半徑的確定，圖6.14偏置線性滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的受力分析，在圖6.14中，由直角ACP得到的壓力角的函數(shù)公式為、圖6.15偏置線性滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率，在圖6.14所示的偏置線性滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)中，給定理論基圓半徑r0=0.100m，滾子半徑rg=0.030m。 從動(dòng)件直徑d=0.025m米，從動(dòng)件安裝結(jié)構(gòu)尺寸L1=0.300米，L2=0.060米，正偏移距離e=0.020m米，=0.098米，移動(dòng)副中的摩擦 34=10。 從動(dòng)件2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律假設(shè)為正弦加速度，h=0.150m，