第4章凸輪機(jī)構(gòu)課件.ppt

1、,第4章 凸輪機(jī)構(gòu),41 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型,42 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,43 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角,44 圖解法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓,45 解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓,41 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型,結(jié)構(gòu)：三個(gè)構(gòu)件、盤(柱)狀曲線輪廓、從動(dòng)件呈桿狀。,作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn) = 從動(dòng)件直線移動(dòng)或擺動(dòng)。,應(yīng)用：內(nèi)燃機(jī) 、牙膏生產(chǎn)等自 動(dòng)線、補(bǔ)鞋機(jī)、配鑰匙機(jī)等。,實(shí)例: 1. 內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu) ; 2. 繞線機(jī)構(gòu) ; 3.錄音機(jī)卷帶裝置的凸輪機(jī)構(gòu); 4 .自動(dòng)送料機(jī)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，多半為主動(dòng)件，一般都作等速連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)，有時(shí)也作擺動(dòng)或直線往復(fù)

2、移動(dòng)，而從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以是連續(xù)的或間歇的往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。,凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中的一種 常用機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)化和半自 動(dòng)化機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛。,平面連桿機(jī)構(gòu)是一種低副機(jī)構(gòu)，一般只能近似地實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且其設(shè)計(jì)也較為復(fù)雜。當(dāng)從動(dòng)件的位移、速度和加速度必須嚴(yán)格的按照預(yù)定規(guī)律變化時(shí)，尤其是當(dāng)原動(dòng)件作連續(xù)運(yùn)動(dòng)而從動(dòng)件必須作周期性件間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)，則采用凸輪機(jī)構(gòu)最為簡(jiǎn)便。,應(yīng)用實(shí)例: 1. 內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu) ;,根據(jù)工作需要，不僅要求按時(shí)啟閉氣門，而且還要求按一定的加速度規(guī)律啟閉氣門。在這種情況下，如果采用連桿機(jī)構(gòu)是很難滿足這些要求，而采用凸輪機(jī)構(gòu)卻能很容易地實(shí)現(xiàn)。當(dāng)具有徑向尺寸變化的凸輪輪廓部份與氣閥上端

3、平面接觸時(shí)，等速轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪1可迫使氣閥2按一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律啟閉氣門；當(dāng)圓弧輪廓部分與氣閥上端平面接觸時(shí)，盡管凸輪連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，氣閥卻停歇不動(dòng)，此時(shí)氣門被關(guān)緊。,設(shè)計(jì)：潘存云,繞線機(jī)構(gòu),應(yīng)用實(shí)例: 2. 繞線機(jī)構(gòu) ;,繞線機(jī)中用于排線的凸輪機(jī)構(gòu)，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)，通過凸輪輪廓與尖頂A之間的作用，驅(qū)使從動(dòng)件2往復(fù)擺動(dòng)，從而使線能均勻地纏繞在繞線軸上,設(shè)計(jì)：潘存云,應(yīng)用實(shí)例: 3.錄音機(jī)卷帶裝置的凸輪機(jī)構(gòu);,圖33所示為錄音機(jī)卷帶裝置中的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1隨放音鍵上下移動(dòng)。放音時(shí)，凸輪1處于圖示最低位置，在彈簧6的作用下，安裝于帶輪軸上的摩擦輪4緊靠卷帶輪5，從而將磁帶卷緊

4、。停止放音時(shí)，凸輪1隨按鍵上移，其輪廓壓迫從動(dòng)件2順時(shí)針擺動(dòng)，使摩擦輪與卷帶輪分離，從而停止卷帶。,設(shè)計(jì)：潘存云,送料機(jī)構(gòu),應(yīng)用實(shí)例: 4 .自動(dòng)送料機(jī)構(gòu),圖34為自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)。當(dāng)帶有凹槽的凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過槽中的滾子，驅(qū)使從動(dòng)件2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。,分類：1)按凸輪形狀分：盤形、 移動(dòng)、 圓柱凸輪 ( 端面 ) 。,2)按推桿形狀分：尖頂、 滾子、 平底從動(dòng)件。,特點(diǎn)： 尖頂構(gòu)造簡(jiǎn)單、易磨損、用于儀表機(jī)構(gòu)；,滾子磨損小，應(yīng)用廣；,平底受力好、潤(rùn)滑好，用于高速傳動(dòng)。,上述幾個(gè)例子說明，從動(dòng)件位移、速度和加速度的規(guī)律完全取決于凸輪輪廓的形狀。

5、因此，,凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：根據(jù)給定的從動(dòng)件預(yù)定 運(yùn)動(dòng)規(guī)律，恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓形狀。,(1)盤形凸輪 盤形凸輪是一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)并且輪廓向徑變化的盤形零件，如圖3l和圖32所示。它是凸輪的最基本型式。 (2)移動(dòng)凸輪 當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)，凸輪相對(duì)機(jī)架作直線運(yùn)動(dòng)，這種凸輪稱為移動(dòng)凸輪，如圖33所示。 (3)圓柱凸輪 將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體即成為圓柱凸輪，如圖34所示。,(1)尖頂從動(dòng)件 如圖32所示，尖頂能與復(fù)雜形狀的凸輪輪廓保持接觸，因而能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但尖頂與凸輪是點(diǎn)接觸，磨損快，所以只宜用于受力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)。 (2)滾子從動(dòng)件 如圖33和圖34所示，為了

6、克服尖頂從動(dòng)件的缺點(diǎn)，在從動(dòng)件的尖頂處安裝一個(gè)滾子，即成為滾子從動(dòng)件。滾子和凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦，耐磨損，可以承受較大載荷，所以是從動(dòng)件中最常用的一種型式。 (3)平底從動(dòng)件 如圖31所示，這種從動(dòng)件與凸輪輪廓表面接觸的端面為一平面。顯然，平底不能與凹陷的凸輪輪廓相接觸。這種從動(dòng)件的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)不考慮摩擦?xí)r，凸輪與從動(dòng)件之間的作用力始終與從動(dòng)件的平底相垂直。傳動(dòng)效率較高，且接觸面間易于形成油膜，利于潤(rùn)滑，故常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。,3).按推桿運(yùn)動(dòng)分：直動(dòng)(對(duì)心、偏置)、 擺動(dòng),4).按保持接觸方式分： 力封閉（重力、彈簧等）,內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu),機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu),幾何形狀封閉(凹槽、等寬、等徑、主回凸輪

7、),凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：只需恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)出凸輪輪廓曲線，便可使從動(dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)方便。,它的缺點(diǎn)是：凸輪輪廓與從動(dòng)件的接觸為點(diǎn)或者線的接觸，易于磨損，所以通常用于傳遞不大的控制機(jī)構(gòu)中。,r1+r2 =const,等寬凸輪,作者：潘存云教授,主回凸輪,凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：只需恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)出凸輪輪廓曲線，便可使從動(dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)方便。,它的缺點(diǎn)是：凸輪輪廓與從動(dòng)件的接觸為點(diǎn)或者線的接觸，易于磨損，所以通常用于傳遞不大的控制機(jī)構(gòu)中。,42 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù): 1)根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式;,名詞術(shù)語：,

8、一、推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,基圓、,推程運(yùn)動(dòng)角、,基圓半徑,推程、,遠(yuǎn)休、遠(yuǎn)休止角,回程運(yùn)動(dòng)角、,回程、,近休、近休止角、,行程。,而根據(jù)工作要求選定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的前提。,2)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律;,3)合理確定結(jié)構(gòu)尺寸;,4)設(shè)計(jì)輪廓曲線。,偏距、偏距圓,名詞術(shù)語：,基圓、,基圓半徑:,對(duì)于尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)來說，,以凸輪軸心O為圓心，以 輪廓的最小向徑為半徑所作 的圓稱為凸輪的基圓，其半 徑r0稱為凸輪的基圓半徑。,A點(diǎn)是基圓與向徑逐漸變大的輪廓曲線AB段的銜接點(diǎn)。當(dāng)從動(dòng)件尖頂與凸輪輪廓在A點(diǎn)接觸時(shí)，從動(dòng)件位于凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O點(diǎn)的最近位置,偏距e、偏距圓,推程、推程運(yùn)動(dòng)角、 升程

9、h,凸輪輪廓是由非圓弧曲線AB、CD段和圓弧曲線BC、DA段組成。,推程、推程運(yùn)動(dòng)角t、升程h,A點(diǎn)是基圓與向徑逐漸變大的輪廓曲線AB段的銜接點(diǎn)。當(dāng)從動(dòng)件尖頂與凸輪輪廓在A點(diǎn)接觸時(shí)，從動(dòng)件位于凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O點(diǎn)的最近位置。 當(dāng)凸輪沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪的曲線輪廓AB段將與從動(dòng)件的尖頂接觸。由于該段輪廓的向徑是逐漸增大的，凸輪輪廓將推動(dòng)從動(dòng)件按照一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律遠(yuǎn)離凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O點(diǎn)。 當(dāng)凸輪輪廓上最大半徑的點(diǎn)B轉(zhuǎn)動(dòng)至B位置時(shí),從動(dòng)件被推至距凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O點(diǎn)最遠(yuǎn)的位置，這一過程稱為推程。凸輪在這一過程中所轉(zhuǎn)過的角度稱為推程運(yùn)動(dòng)角，用符號(hào)t表示，而從動(dòng)件被推過的距離AB稱為升程，用符號(hào)h表示；,當(dāng)凸輪

10、以逆時(shí)針轉(zhuǎn)過 角時(shí)，凸輪輪廓上最大半徑 的點(diǎn)B轉(zhuǎn)動(dòng)到與從動(dòng)件的尖 頂接觸。 此時(shí)，從動(dòng)件由距凸輪轉(zhuǎn)動(dòng) 中心O點(diǎn)最近的位置被推至 最遠(yuǎn)的位置，這一過程稱為 推程。 凸輪在這一過程中所轉(zhuǎn)過的 角度稱為推程運(yùn)動(dòng)角，用符 號(hào)表示，而從動(dòng)件被推過 的距離BB1稱為升程，用符 號(hào)h表示；,h,遠(yuǎn)休、遠(yuǎn)休止角s,當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過S 角時(shí)，凸輪輪廓上的圓 弧BC段依次與從動(dòng)件 接觸，從動(dòng)件在距O點(diǎn) 最遠(yuǎn)的位置停歇不動(dòng)， 這一過程稱為遠(yuǎn)休。 此時(shí)凸輪所轉(zhuǎn)過的角 度稱為遠(yuǎn)休止角，用符 號(hào)S表示。,s,回程、回程運(yùn)動(dòng)角,當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過 角， 輪廓上的向徑尺寸逐漸減 少的CD段依次與從動(dòng)件接 觸時(shí)，從動(dòng)件將按一定運(yùn) 動(dòng)

11、規(guī)律由距O點(diǎn)最遠(yuǎn)位置 逐漸返回到最近的位置 （初始位置），這一過程 稱為回程，此時(shí)凸輪所轉(zhuǎn) 過的角度稱為回程運(yùn)動(dòng)角， 用符號(hào)表示。,近休、近休止角,當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過s角， 凸輪的基圓圓弧DA段依 次與從動(dòng)件接觸時(shí)，從動(dòng) 件將在距O點(diǎn)最近的位置 停歇不動(dòng)，這一過程稱為 近休。 此時(shí)，凸輪所轉(zhuǎn)過的角 度稱為近休止角，用符號(hào) s表示。,凸輪再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)將重復(fù)上述過程。,s,尖頂偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)和從動(dòng)件位移線圖,所謂從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律指的是從動(dòng)件在推程或回程的運(yùn)動(dòng) 過程中，從動(dòng)件位移、速度和加速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一般常用凸輪轉(zhuǎn)角來表達(dá)，即： s2=s2 ()；v

12、2=v2 ()；a2=a2 (),從動(dòng)件的位移線圖取決于凸輪輪廓曲線的形狀。也就是說，從動(dòng)件的不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求凸輪具有不同的輪廓曲線。,二. 幾種常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 及其應(yīng)用場(chǎng)合 1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律(余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律) 4.擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律(正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律）,運(yùn)動(dòng) 規(guī)律,運(yùn)動(dòng)方程式,推程 （0）,回程(s s),推程運(yùn)動(dòng)線圖,說明,從動(dòng)件速度為 常量，故稱為 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 由于其位移曲 線為一條斜率 為常數(shù)的斜直 線，故又稱為 直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,等速運(yùn)動(dòng),1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推程（0）,運(yùn)動(dòng) 規(guī)律,運(yùn)動(dòng)方程式,推程 （0）,回程(s s),推程運(yùn)動(dòng)線

13、圖,說明,從動(dòng)件速度為常量，故稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。由于其位移曲線為一條斜率為常數(shù)的斜直線，故又稱為直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,等速運(yùn)動(dòng),1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 回程(ss),運(yùn)動(dòng) 規(guī)律,運(yùn)動(dòng)方程式,推程 （0）,回程(s s),推程運(yùn)動(dòng)線圖,說明,從動(dòng)件速度為常量，故稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。由于其位移曲線為一條斜率為常數(shù)的斜直線，故又稱為直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,等速運(yùn)動(dòng),從動(dòng)件推程作等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移線 圖為一斜直線（圖a中的實(shí)線），速度線圖 為一水平直線（圖a中的虛線）。運(yùn)動(dòng)開始 時(shí)，從動(dòng)件速度由零突變?yōu)関0，理論上該 處加速度a趨近；同理，運(yùn)動(dòng)終止時(shí)， 速度由v0突變?yōu)榱悖琣趨近（材料有彈 性變形，實(shí)際上不可能達(dá)到無窮大）

14、。由 此產(chǎn)生的巨大慣性力導(dǎo)致強(qiáng)烈沖擊。這種 強(qiáng)烈沖擊稱為剛性沖擊，會(huì)造成嚴(yán)重危害。,2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從 動(dòng)件在推程運(yùn)動(dòng)過程中，先作等 加速運(yùn)動(dòng)，再作等減速運(yùn)動(dòng)；在 回程運(yùn)動(dòng)過程中，先作等減速運(yùn) 動(dòng)，再作等加速運(yùn)動(dòng)；,在推程運(yùn)動(dòng)過程中，通常令 前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半行 程作等減速運(yùn)動(dòng)，其加速度和減 速度的絕對(duì)值相等；而所占用的 時(shí)間相等，各為T/2，即凸輪對(duì) 應(yīng)的轉(zhuǎn)角各為/2，從動(dòng)件的位 移量也各為h/2。,a2,/2,/2,+a,s2,/2,/2,h/2,h,-a,v2,/2,/2,1,1,1,2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,(1) 推程（0）：,a2,/2,/

15、2,+a,s2,/2,/2,h/2,h,-a,v2,/2,/2,1,1,1,前半行程,后半行程,運(yùn)動(dòng)方程：,2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,(2)回程（ +S 1 +S+）,前半行程（ +S 1 +S+/2）,后半行程（ +S+/2 1 +S+）,等加速、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移線圖可按如下方法作出：,等加速、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移線圖可按如下方法作出：,推程時(shí)的等加速、 等減速運(yùn)動(dòng)線圖,從動(dòng)件按等加速、 等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng) 時(shí)，在推程的始末點(diǎn) 及前、后半行程交接 處，加速度也有突變。 有限慣性力的突變也 會(huì)產(chǎn)生有限沖擊，稱 為柔性沖擊。而且在 高速下仍將導(dǎo)致相當(dāng) 嚴(yán)重的振動(dòng)、噪聲和 磨損。因此，這種運(yùn)

16、動(dòng)規(guī)律只適用于中、 低速的場(chǎng)合。,a2,/2,/2,s2,/2,/2,h/2,h,-a,v2,/2,/2,1,1,1,a,所謂簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是指某動(dòng)點(diǎn)在半徑為R的固定圓周上作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該動(dòng)點(diǎn)在定圓某固定直徑上（例如坐標(biāo)軸s2）的投影所形成的運(yùn)動(dòng)成為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 設(shè)從動(dòng)件的升程為h，則取：R=h/2 若從動(dòng)件在推程中作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方程為：,3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律(余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律),簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)的 位移、速度和加速度線圖,位移線圖的作法如下：,同理可求得從動(dòng)件作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)回程的運(yùn)動(dòng)方程：,在推程的始末點(diǎn)加速度產(chǎn)生有限數(shù)值的突變，即有柔性沖擊，故用于中低速場(chǎng)合。,推程運(yùn)動(dòng)線圖,說明,運(yùn)動(dòng)方程式,

17、運(yùn)動(dòng) 規(guī)律,正弦加速度運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)規(guī) 律的a- t 線 圖為一正弦 曲線，其位 移為擺線在 縱軸上的投 影，故又稱 擺線運(yùn)動(dòng)規(guī) 律 。由運(yùn) 動(dòng)線圖可見， 這種運(yùn)動(dòng)規(guī) 律既無速度 突變，也沒 有加速度突,變，沒有任何沖擊，故可用于高 速凸輪。它的缺點(diǎn)是amax較大， 慣性力大，要求較高的加工精度。,推程,回程,3-13 設(shè)計(jì)一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪。已知凸輪 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，e= 10mm，基圓r050mm，rT10mm，從動(dòng)件的h30mm，= 150，s=30，=120，s=60，從動(dòng)件在推程作簡(jiǎn)諧 運(yùn)動(dòng)，在回程作等加速等減速運(yùn)動(dòng)。試用圖解法繪出該凸輪的輪 廓。,設(shè)計(jì)：潘存云,定義：正壓力與推桿上

18、力作用點(diǎn)B速度方向間的夾角, F”，,若大到一定程度時(shí)，會(huì)有：,機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖。,43 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角,一、壓力角與作用力的關(guān)系,不考慮摩擦?xí)r，作用力沿法線方向。,F-有效分力, 沿導(dǎo)路方向,F”-有害分力，垂直于導(dǎo)路,F”=F tg ,F 一定時(shí)， ,Ff F,為了保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作，要求：, 或max ,如前章所述，作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力與該力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾的銳角稱為壓力角。在不計(jì)摩擦?xí)r，高副中構(gòu)件間的力是沿法線方向作用的，因此，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)件上力作用點(diǎn)的絕對(duì)速度方向所夾的銳角。,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

19、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,壓力角是衡量有效分力F與有害分力F之比的重要參數(shù), N1、N2，, Ff ，,設(shè)計(jì)：潘存云,二、壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系,P點(diǎn)為速度瞬心， 于是有：,v2=lOP1,r0 ,= 30 -直動(dòng)從動(dòng)件；,= 3545-擺動(dòng)從動(dòng)件；,= 7080-回程。, lOP =v2/1,= ds2 /d1,，lOC = e,lCP = lOP-lOC = ds2/d1- e，,若發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果max，可增大r0,導(dǎo)路和瞬心位于心同側(cè),設(shè)計(jì)：潘存云,得： tg = =,同理，當(dāng)導(dǎo)路線位于O點(diǎn)左側(cè)時(shí)，有：,lCP =e +lOP =

20、ds2/d1 + e，,“+” 用于導(dǎo)路和瞬心位于轉(zhuǎn)動(dòng)中心兩側(cè)； “” 用于導(dǎo)路和瞬心位于轉(zhuǎn)動(dòng)中心同側(cè)；,顯然，導(dǎo)路和瞬心位于中心同側(cè)時(shí)，壓力角將減小。,注意：用偏置法可減小推程壓力角，但同時(shí)增大了回 程壓力角，故偏距 e 不能太大。,正確偏置：導(dǎo)路位于與凸輪旋轉(zhuǎn)方向1相反的位置。,v2=lOP1，, lOP =v2/1,= ds2 /d1,在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)在保證凸輪輪廓在推程時(shí)的max不超過的前提下，盡可能采用較小的r0 ，以便減小凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸。,公式說明：在其他條件都不變的情況下，r0，。如果r0過小時(shí)，有可能接近或超過，而使凸輪機(jī)構(gòu)太低，甚至發(fā)生自鎖。,第3章 凸輪機(jī)構(gòu),41 凸輪

21、機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型,42 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,43 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角,44 圖解法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓,45 解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓,一、壓力角與作用力的關(guān)系,二、壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系,設(shè)計(jì)：潘存云,一、壓力角與作用力的關(guān)系,凸輪機(jī)構(gòu)的越大，則 有效分力F，而有害分力 F，傳力的效果也就越差 。為保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作 并具有一定的效率，在設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，必須使得： max。,設(shè)計(jì)：潘存云,二、壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系,由盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角的計(jì)算公式為：,(壓力角，r0基圓半徑， e偏距， s從動(dòng)推桿的位移，,類速度),在其他條件都不變的情況下， r0，則。如果r0過小，有 可能接近

22、或超過值，而使凸輪 機(jī)構(gòu)太低，甚至發(fā)生自鎖。因此 應(yīng)在保證凸輪輪廓max不超過 值的前提下，盡可能采用較小的r0 ，以便減小凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸。,設(shè)計(jì)：潘存云,二、壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系,正確偏置：為 了減小推程壓力 角，應(yīng)將從動(dòng)件 的導(dǎo)路線置于和 速度瞬心P在凸 輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O同 側(cè)，即：若凸輪 逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，使 從動(dòng)件導(dǎo)路線偏 于凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心 右側(cè)；若凸輪順 時(shí)針回轉(zhuǎn)，使從 動(dòng)件導(dǎo)路線偏于 凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)心左側(cè)。,正確偏置,錯(cuò)誤偏置,一、凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理,44 圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓,二、用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線,一、凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理,44 圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓,2.凸輪的輪廓

23、曲線與推桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,3.凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理,1.凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)問題的提出,1.凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)問題的提出,當(dāng)根據(jù)使用場(chǎng)合和工作要求選定了凸輪機(jī)構(gòu)的類型和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，即可根據(jù)選定的基圓半徑著手進(jìn)行凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)了。,已知：從動(dòng)件的s規(guī)律，凸輪的r0、e以及凸輪的 轉(zhuǎn)動(dòng)方向，試設(shè)計(jì)此盤形凸輪輪廓曲線。,2.凸輪的輪廓曲線與推桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,3.凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理,一、凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理,44 圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓,二、用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線,1.對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪,3.滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪,4.對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪,2.偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤

24、形凸輪,5.擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)：潘存云,試設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。 已知凸輪的r0，逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)和從動(dòng) 件s規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。,設(shè)計(jì)步驟：,選比例尺l作基圓r0。,反向等分各運(yùn)動(dòng)角。,確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。,將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。,1.對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪,二、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制,O,原則是：陡密緩疏。,偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中， 已知凸輪的r0，偏心距e和轉(zhuǎn)向1 及從動(dòng)件s規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸 輪輪廓曲線。,2.偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪,設(shè)計(jì)步驟：,選比例尺l作r0和e;,反向等分各運(yùn)動(dòng)角;,確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各

25、等份點(diǎn)的位置;,將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)步驟：,選比例尺l作基圓r0。,反向等分各運(yùn)動(dòng)角。,確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件滾子中心在各導(dǎo)路線上的位置。,將各滾子中心連接成一條光滑曲線理論廓線。,理論輪廓,實(shí)際輪廓,作各位置滾子圓的內(nèi)(外)包絡(luò)線實(shí)際廓線。,3.滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪,對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已 知凸輪的r0，轉(zhuǎn)向1和滾子rT及從動(dòng)件 s規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。,O,設(shè)計(jì)基本思想： 此設(shè)計(jì)可將滾了中心B視為尖頂從動(dòng)件的尖頂，先用前述相同方法繪制出滾子中心B在反轉(zhuǎn)后的軌跡曲線（凸輪的理論廓線)； 然后再以理論廓線上的各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑，作一系列的圓；

26、 最后再作此圓族的包絡(luò)線，即為凸輪的實(shí)際廓線。,設(shè)計(jì)：潘存云,a實(shí)際輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑， rT滾子半徑,rT,arT0,對(duì)于外凸輪廓，要保證正常工作，應(yīng)使： min rT,滾子半徑的確定,arT,rT,arT0,輪廓正常,輪廓變尖, rT,arT,輪廓正常,外凸,對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中， 已知凸輪的r0，轉(zhuǎn)向1和從動(dòng)件s 規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。,設(shè)計(jì)步驟：,選比例尺l作基圓r0。,反向等分各運(yùn)動(dòng)角。,確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。,作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。,4.對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪,設(shè)計(jì)基本思想： 此設(shè)計(jì)時(shí)，可將推桿導(dǎo)路中心線與其平底的交點(diǎn)B視為從

27、動(dòng)件的尖頂，先用反轉(zhuǎn)法作圖確定出B在推桿復(fù)合運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的各位置點(diǎn)；然后再過這些點(diǎn)作一系列代表平底的直線；最后再作此直線族的包絡(luò)。,設(shè)計(jì)：潘存云,設(shè)計(jì)：潘存云,對(duì)平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)，也有失真現(xiàn)象。,可通過增大r0解決此問題。,C3,C2,B1,e,題4-3,B0,o,C1,B2,C4,C5,C6,C7,C8,C9,C10,C11,C12,C13,r0,設(shè)計(jì)：潘存云,擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的r0，轉(zhuǎn)向1， 擺桿長(zhǎng)度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離d， 擺桿角位移方程，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。,三、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu),A5,O,45 用解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓的基本方法,圖解法可以簡(jiǎn)便地設(shè)

28、計(jì)出凸輪輪廓，但由于作圖誤差較大，所以只適用于對(duì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求不太嚴(yán)格的地方。對(duì)于精度要求高的高速凸輪、靠模凸輪等，必須用解析法進(jìn)行精確設(shè)計(jì)。這樣便于應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工。,用解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線：根據(jù)工作所要求的從動(dòng)件的 運(yùn)動(dòng)規(guī)律和已知的機(jī)構(gòu)參數(shù)（r0、e、rT），求出凸輪廓 線的方程式，并精確地計(jì)算出凸輪廓線上各點(diǎn)的坐標(biāo)值。,一、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪 1理論廓線方程,下面以幾種常用的盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例來介紹凸輪廓線設(shè)計(jì)的解析法。,圖3-12所示為一偏置滾子 直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。選 取直角坐標(biāo)系z(mì)Oy如圖所示。 圖中B0點(diǎn)為從動(dòng)件處于起始位 置時(shí)滾子中心所處的位置。當(dāng)

29、 凸輪轉(zhuǎn)過角后，從動(dòng)件的位 移為s。根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理作圖， 由圖中可以看出，此時(shí)滾子中 心將處于B點(diǎn)，該點(diǎn)的直角坐 標(biāo)為：,滾子中心B點(diǎn)的直角坐標(biāo)為： x KN HK (ss0)sin ecos y BN (ss0)cos esin 其中s0 引入凸輪轉(zhuǎn)向模式參數(shù)和推桿導(dǎo)路偏置方向模式參 數(shù)后，凸輪理論廓線上B點(diǎn)直角坐標(biāo)參數(shù)方程（3-2） 式可寫為： x (ss0)sin ecos y (ss0)cos esin 當(dāng)凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，取+1，當(dāng)凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 取-1；當(dāng)從動(dòng)件導(dǎo)路偏于x軸正向時(shí)，取+1，當(dāng)推 桿導(dǎo)路偏于x軸負(fù)向時(shí)，取-1，與y軸重合時(shí)，0。,一、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪 1理論

30、廓線方程,一、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪 2實(shí)際廓線方程 由于凸輪的實(shí)際廓線與理 論廓線是兩條法向等距的曲線。 兩條曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)具有相同 的法線和同一個(gè)曲率中心，即 實(shí)際廓線與理論廓線在法線方 向的距離處處相等，且等于滾 子半徑。因此，當(dāng)已知理論廓 線上任意一點(diǎn)B（x，y）時(shí)， 只要沿理論廓線時(shí)上在該點(diǎn)法線方向取距離為滾子半徑rT， 即可得凸輪的實(shí)際廓線上的相應(yīng)點(diǎn)B (x，y )，其實(shí)際廓 線上B點(diǎn)直角坐標(biāo)參數(shù)方程為： 上式中角為x軸線沿逆 時(shí)針轉(zhuǎn)至到過理論廓線上B 點(diǎn)的法線nn的轉(zhuǎn)角。,（3-5）,一、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪 2實(shí)際廓線方程 實(shí)際廓線上B點(diǎn)直角坐標(biāo)參數(shù)方程為： 上式中角為x軸線

31、沿逆 時(shí)針轉(zhuǎn)至到過理論廓線上B點(diǎn)的法線nn的轉(zhuǎn)角。 由高等數(shù)學(xué)可得，過理論 廓線上B點(diǎn)的切線之斜率為： 過理論廓線上B點(diǎn)的法線之斜 率為： 即：,一、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪 2實(shí)際廓線方程 式（3-5）中cos、sin可由式上式求得: 故凸輪實(shí)際廓線上B點(diǎn)直角坐標(biāo)參數(shù)方程為： 上式中：取上面一組“+”、“-”號(hào)時(shí)，表示一條內(nèi)包 絡(luò)廓線；取下面一組“-”、“+”號(hào)時(shí)，表示一條外 包絡(luò)線；而dx/d和dy/d可由式（3-3）中對(duì)求導(dǎo)得。,（3-5）,x (ss0)sin ecos y (ss0)cos esin （3-3）,2直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 選取直角坐標(biāo)系xOy。當(dāng)從動(dòng)件處于起始位置時(shí)

32、， 平底與凸輪廓線在B0處接觸；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過角后，從動(dòng) 件的位移為s。根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理作圖可以看出，此時(shí)從 動(dòng)件平底與凸輪廓線在B點(diǎn)相切。該點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y)可 用如下方法求得： P點(diǎn)為該瞬時(shí)從動(dòng)件與 凸輪的瞬心，故從動(dòng)件在該 瞬時(shí)的移動(dòng)速度為： 即： B點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y)分別為：,解析法設(shè)計(jì)直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪,下圖為一對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。,該式即為凸輪實(shí)際廓線的方程式,3擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 已知凸輪O與擺桿A 0之間的中心距為a，擺桿為l， 選取直角坐標(biāo)系xOy如圖所示。當(dāng)擺桿處于起始位置時(shí)， 滾子中心處于B0點(diǎn)，擺桿與OA0之間的夾角為初始位置 角0。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過角后，

33、從動(dòng)件擺過角。 由反轉(zhuǎn)法原理作圖可 得出滾子中心B(x，y)點(diǎn)的 坐標(biāo)分別為： 此即凸輪理論廓線方程。 至于凸輪實(shí)際廓線方程，其 推導(dǎo)思路與直動(dòng)滾子從動(dòng)件 盤形凸輪相同。,解析法設(shè)計(jì) 擺動(dòng)滾子從 動(dòng)件盤形凸輪,O,A 0,a,l,y,x,B0,0,0,B,3-10 圖3-17所示為一偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知AB段為凸輪的推程廓線，試在圖上標(biāo)出推程運(yùn)動(dòng)角。,B,1,3-11 圖3-18為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸 輪為一以為中心的圓盤，試求輪廓上點(diǎn)與尖頂接觸 時(shí)的壓力角，并作圖表示。,F,v,3-12 試在圖3-19所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，標(biāo)出： （1）理論廓線和基圓；（2）從動(dòng)

34、件與凸輪從接觸點(diǎn)C到接觸點(diǎn)D時(shí)，該凸輪轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角；（3）標(biāo)出從動(dòng)件與凸輪在D點(diǎn)接觸 的壓力角；（4） 標(biāo)出在D點(diǎn)接觸時(shí) 的從動(dòng)件的位移s。,O,理論廓線,基圓,s,F,v,設(shè)計(jì)：潘存云,45 解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓,從圖解法的缺點(diǎn)引出解析法的優(yōu)點(diǎn),結(jié)果：求出輪廓曲線的解析表達(dá)式-,已知條件：e、rmin、rT、S2=S2(1)、1及其方向。,理論輪廓的極坐標(biāo)參數(shù)方程：,原理：反轉(zhuǎn)法。,=1+0,tg0 = e/ S0,tg = e/(S2 + S0),即B點(diǎn)的極坐標(biāo), (+0),(1+),=,參數(shù)方程。,設(shè)計(jì)：潘存云,其中： tg=,實(shí)際輪廓方程是理論輪廓的等距曲線。由高等數(shù)學(xué)可知：等距線對(duì)應(yīng)點(diǎn)

35、具有公共的法線。,T =+,實(shí)際輪廓上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的 T 位置：,位于理論輪廓 B 點(diǎn)法線 n-n 與滾子圓的交線上。,T點(diǎn)的極坐標(biāo)參數(shù)方程為：,由圖有： =+,直接引用前面的結(jié)論,本章重點(diǎn)：,常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律：特性及作圖法；,理論輪廓與實(shí)際輪廓的關(guān)系；,凸輪壓力角與基圓半徑rmin的關(guān)系；,掌握用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的步驟與方法；,掌握解析法在凸輪輪廓設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。,直角坐標(biāo)參數(shù)方程為：,x = T cos T,y = T sin T,二. 幾種常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī) 律;及其應(yīng)用場(chǎng)合 1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律(余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律),二、常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律,1

36、、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,推程： 凸輪：01，推桿：0S2h 初始條件：1=0；S2=0；終止條件：1= ；S2=h C0=0，C1=h/ 推程運(yùn)動(dòng)方程式：,二、常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律,1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,回程： 凸輪：+S 1 +S+；推桿：hs20 初始條件：1= +S ，s2=h； 終止條件：1=+S+ ，s2=0 h =C0+ C1(+S)；0 =C0+ C1(+S+ ) 回程運(yùn)動(dòng)方程式：,位移方程S2=h1/,速度方程v2=h1/,加速度方程a2=0,此即為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,s2,h,1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,位移方程S2=h1/,1,v2,速度方程v2=h1/

37、,位移方程S2=h1/,1,v0,0,a2,a2,a2 ,加速度方程a2=0 （在運(yùn)動(dòng)開始與升程處其加速度達(dá)到）,速度方程v2=h1/,位移方程S2=h1/,1,運(yùn)動(dòng)特性：當(dāng)采用等 速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，推桿在運(yùn) 動(dòng)的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)因速 度有突變，在理論上加速 度值為瞬時(shí)無窮大，使推 桿產(chǎn)生非常大的慣性力， 致使凸輪受到很大的沖擊， 稱為剛性沖擊。,推程運(yùn)動(dòng)線圖：,適用場(chǎng)合：低速、輕載。,2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從 動(dòng)件在推程（或回程）運(yùn)動(dòng)過程 中，先作等加速運(yùn)動(dòng)，再作等減 速運(yùn)動(dòng)。,通常令前半行程作等加速運(yùn) 動(dòng)，后半行程作等減速運(yùn)動(dòng)，其 加速度和減速

38、度的絕對(duì)值相等； 而所占用的時(shí)間相等，各為T/2， 即凸輪對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角各為/2，從 動(dòng)件的位移量也各為h/2.,a2,/2,/2,+a,s2,/2,/2,h/2,h,-a,v2,/2,/2,1,推程時(shí)的等加速、等減速運(yùn)動(dòng)線圖,1,1,推程：01， 0s2h,等加速段（前半行程）： 01/2 ，0 s2 h/2,運(yùn)動(dòng)方程式：,邊界條件：,1=0，s2=0，v20,1=/2，s2=h/2,求得：C00， C10， C22h/2,s2 2h12 /2,v2 4h11 /2,a2 4h12 /2,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,推程：01， 0s2h,等減速段(后半行程)： /21，h/2 s2 h,運(yùn)動(dòng)方程式

39、一般表達(dá)式：,求得：C0h，C14h/ C22h/2,s2=h2h(1)2/2,v2= 4h1(1)/2,a2= 4h21 /2,邊界條件：,1=/2，s2=h/2,1=，s2=h，v20,運(yùn)動(dòng)方程式：,時(shí)，,即：,，,時(shí)，,，,，,由 得：當(dāng),，,，,，,由 得：當(dāng),時(shí)，,，即：,，,，,時(shí)，,等加速、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移線圖可按如下方法作出：,選取例尺：,，,推程時(shí)的等加速、 等減速運(yùn)動(dòng)線圖,從動(dòng)件按等加速、 等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng) 時(shí)，在推程的始末點(diǎn) 及前、后半行程交接 處，加速度也有突變。 有限慣性力的突變也 會(huì)產(chǎn)生有限沖擊，稱 為柔性沖擊。而且在 高速下仍將導(dǎo)致相當(dāng) 嚴(yán)重的振動(dòng)、噪聲和

40、磨損。因此，這種運(yùn) 動(dòng)規(guī)律只適用于中、 低速的場(chǎng)合。,回程：,等減速段（前半行程）： +S1 +S+ /2，hs2 h/2 邊界條件：1= +S，s2=h； v20 1=+S+ /2，s2=h/2,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,運(yùn)動(dòng)方程式：,凸輪： +S 1 +S+；推桿：hs20,回程：,等加速段（后半行程）： +S+ /21 +S+ ，h/2s2 0 邊界條件：1= +S+ /2 ，s2=h/2 1=+S+ ，s2=0，v20,運(yùn)動(dòng)方程式：,凸輪： +S 1 +S+；推桿：hs20,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,所謂簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是指某動(dòng)點(diǎn)在半徑為R的固定圓周上作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該動(dòng)點(diǎn)在定圓某固定直徑上（例如坐

41、標(biāo)軸s2）的投影所形成的運(yùn)動(dòng)成為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 設(shè)從動(dòng)件的升程為h，則?。篟=h/2 若從動(dòng)件在推程中作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方程為：,3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律(余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律),簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)的 位移、速度和加速度線圖,位移線圖的作法如下：,選擇比例尺,同理可求得從動(dòng)件作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)回程的運(yùn)動(dòng)方程：,在推程的始末點(diǎn)加速度產(chǎn)生有限數(shù)值的突變，即有柔性沖擊，故用于中低速場(chǎng)合。,1,a2,t/2,t/2,+a,1,s2,t/2,t/2,h/2,h,-a,e,s,w,i, j,n,x,i, j+1,i-1, j,i+1, j,i, j-1,y,推程時(shí)的等加速、等減速運(yùn)動(dòng)線圖,42 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,凸輪機(jī)

42、構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù): 1)根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式;,名詞術(shù)語：,一、推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,基圓、,推程運(yùn)動(dòng)角、,基圓半徑,推程、,遠(yuǎn)休、遠(yuǎn)休止角,回程運(yùn)動(dòng)角、,回程、,近休、近休止角、,行程。,而根據(jù)工作要求選定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的前提。,2)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律;,3)合理確定結(jié)構(gòu)尺寸;,4)設(shè)計(jì)輪廓曲線。,偏距、偏距圓,名詞術(shù)語：,基圓、,基圓半徑:,對(duì)于尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)來說，,以凸輪軸心O為圓心，以輪廓的最小向徑為半徑所作的圓稱為凸輪的基圓，其半徑rmin稱為凸輪的基圓半徑。,A點(diǎn)是基圓與向徑逐漸變大的輪廓曲線AB段的銜接點(diǎn)。當(dāng)從動(dòng)件尖頂與凸輪輪廓在A點(diǎn)接觸時(shí)，從動(dòng)件位于

43、凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O點(diǎn)的最近位置,偏距e、偏距圓,推程、推程運(yùn)動(dòng)角t、 升程h,推程、推程運(yùn)動(dòng)角t、升程h,A點(diǎn)是基圓與向徑逐漸變大的輪廓曲線AB段的銜接點(diǎn)。當(dāng)從動(dòng)件尖頂與凸輪輪廓在A點(diǎn)接觸時(shí)，從動(dòng)件位于凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O點(diǎn)的最近位置。 當(dāng)凸輪沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪的曲線輪廓AB段將與從動(dòng)件的尖頂接觸。由于該段輪廓的向徑是逐漸增大的，凸輪輪廓將推動(dòng)從動(dòng)件按照一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律遠(yuǎn)離凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O點(diǎn)。 當(dāng)凸輪輪廓上最大半徑的點(diǎn)B轉(zhuǎn)動(dòng)至B位置時(shí),從動(dòng)件被推至距凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O點(diǎn)最遠(yuǎn)的位置，這一過程稱為推程。凸輪在這一過程中所轉(zhuǎn)過的角度稱為推程運(yùn)動(dòng)角，用符號(hào)t表示，而從動(dòng)件被推過的距離AB稱為升程，用符號(hào)h表示；,

44、當(dāng)凸輪以逆時(shí)針轉(zhuǎn)過t角時(shí)，凸輪輪廓上最大半徑的點(diǎn)B轉(zhuǎn)動(dòng)到與從動(dòng)件的尖頂接觸。 此時(shí)，從動(dòng)件由距凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O點(diǎn)最近的位置被推至最遠(yuǎn)的位置，這一過程稱為推程。 凸輪在這一過程中所轉(zhuǎn)過的角度稱為推程運(yùn)動(dòng)角，用符號(hào)t表示，而從動(dòng)件被推過的距離BB1稱為升程，用符號(hào)h表示；,t,h,遠(yuǎn)休、遠(yuǎn)休止角s,當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過S角時(shí)，凸輪輪廓上的圓弧BC段依次與從動(dòng)件接觸，從動(dòng)件在距O點(diǎn)最遠(yuǎn)的位置停歇不動(dòng)，這一過程稱為遠(yuǎn)休。 此時(shí)凸輪所轉(zhuǎn)過的角度稱為遠(yuǎn)休止角，用符號(hào)S表示。,O,s,回程、回程運(yùn)動(dòng)角,當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過h角，輪廓上的向徑尺寸逐漸減少的CD段依次與從動(dòng)件接觸時(shí)，從動(dòng)件將按一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律由距O點(diǎn)最遠(yuǎn)位置逐漸

45、返回到最近的位置（初始位置），這一過程稱為回程，此時(shí)凸輪所轉(zhuǎn)過的角度稱為回程運(yùn)動(dòng)角，用符號(hào)h表示。,h,近休、近休止角,當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過s角，凸輪的基圓圓弧DA段依次與從動(dòng)件接觸時(shí)，從動(dòng)件將在距O點(diǎn)最近的位置停歇不動(dòng)，這一過程稱為近休。 此時(shí)，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度稱為近休止角，用符號(hào)s表示。,凸輪再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)將重復(fù)上述過程。,s,尖頂偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)和從動(dòng)件位移線圖,所謂從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律指的是從動(dòng)件在推程或回程的運(yùn)動(dòng)過程中，從動(dòng)件位移、速度和加速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一般常用凸輪轉(zhuǎn)角來表達(dá)，即： s2=s2 ()；v2=v2 ()；a2=a2 (),從動(dòng)件的位移線圖取決于凸輪輪廓曲線的形狀。也就是說，從動(dòng)件的不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求凸輪具有不同的輪廓曲線。,二. 幾種常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī) 律;及其應(yīng)用場(chǎng)合 1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律(余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律),二、常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律,1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,推程：01t 0S2h 初始條件：1=0；S2=0終止條件:1=t ；S2=h,回程：01h 0S2h 初始條件：1=0 ，S2=h終止條件： 1=h；S2=0,推程運(yùn)動(dòng)方程式：,推程運(yùn)動(dòng)方程式：,位移方程S2=