凸輪機(jī)構(gòu)解說課件

1、4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 常用從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律常用從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.3 4.3 盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)與加工方法盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)與加工方法4.4 4.4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定第四章第四章 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)（一）教學(xué)要求（一）教學(xué)要求1 1、了解凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、類型及應(yīng)用。、了解凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、類型及應(yīng)用。2 2、掌握凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律、掌握凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律3 3、掌握凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。、掌握凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。4 4、熟悉凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定。、熟悉凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定。（二）教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)（二）教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的

2、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及凸輪輪凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。廓曲線的設(shè)計(jì)。4.1.1 4.1.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪凸輪1 1、從動(dòng)件、從動(dòng)件2 2、機(jī)、機(jī)架架3 3三個(gè)基本構(gòu)件組成，是一種高三個(gè)基本構(gòu)件組成，是一種高副機(jī)構(gòu)。其中凸輪是一個(gè)具有曲線副機(jī)構(gòu)。其中凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通常作連續(xù)等輪廓或凹槽的構(gòu)件，通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件則在凸輪輪廓的控速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件則在凸輪輪廓的控制下按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)制下按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)?；驍[動(dòng)。 4.1 4.1 概述概述1. 1. 組成組成2. 2. 特點(diǎn)：特點(diǎn)：

3、優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :只要正確地設(shè)計(jì)和制造出凸輪的輪廓曲線，就能實(shí)只要正確地設(shè)計(jì)和制造出凸輪的輪廓曲線，就能實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件所預(yù)期的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)；凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)現(xiàn)從動(dòng)件所預(yù)期的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)；凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、運(yùn)動(dòng)可靠。簡(jiǎn)單、緊湊、運(yùn)動(dòng)可靠。缺點(diǎn)缺點(diǎn): :凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)或線接觸，故難以保持良凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)或線接觸，故難以保持良好的潤(rùn)滑，容易磨損。好的潤(rùn)滑，容易磨損。 凸輪機(jī)構(gòu)通常適用于傳遞動(dòng)力不大的機(jī)械中。尤其廣凸輪機(jī)構(gòu)通常適用于傳遞動(dòng)力不大的機(jī)械中。尤其廣泛應(yīng)用于自動(dòng)機(jī)械、儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)中。泛應(yīng)用于自動(dòng)機(jī)械、儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)中。 3. 3. 應(yīng)用：應(yīng)用：內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)內(nèi)

4、燃機(jī)的配氣凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪1作等速回轉(zhuǎn)，其輪廓將迫使推桿2作往復(fù)擺動(dòng)，從而使氣門3開啟和關(guān)閉（關(guān)閉時(shí)借助于彈簧4的作用來實(shí)現(xiàn)的），以控制可燃物質(zhì)進(jìn)入氣缸或廢氣的排出。 靠模車削機(jī)構(gòu)靠模車削機(jī)構(gòu)234 自動(dòng)機(jī)床上的走刀機(jī)構(gòu)12刀具一個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)循環(huán)包括：刀具一個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)循環(huán)包括：1）刀具以較快的速度接）刀具以較快的速度接近工件；近工件；2）刀具等速前進(jìn)來切削工件；）刀具等速前進(jìn)來切削工件；3）完成切削動(dòng)）完成切削動(dòng)作后，刀具快速退回；作后，刀具快速退回；4）刀具復(fù)位后停留一段時(shí)間等）刀具復(fù)位后停留一段時(shí)間等待更換工件等動(dòng)作。這樣一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由一個(gè)待更換工件等動(dòng)作。這樣一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由一

5、個(gè)作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的圓柱凸輪通過擺動(dòng)從動(dòng)件來控制實(shí)現(xiàn)作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的圓柱凸輪通過擺動(dòng)從動(dòng)件來控制實(shí)現(xiàn)的。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全取決于凸輪凹槽曲線形狀。的。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全取決于凸輪凹槽曲線形狀。 n弧面凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.1.2 4.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類凸輪機(jī)構(gòu)的分類（1 1）盤形凸輪）盤形凸輪 1 1 、2 2、3 3盤形凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，盤形凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，但限于凸輪徑向尺寸不能變化太大，故從動(dòng)件的行程較但限于凸輪徑向尺寸不能變化太大，故從動(dòng)件的行程較短。短。（2 2）移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪 其凸輪是具有曲線輪廓、作往復(fù)直線移其凸輪是具有曲線輪廓、作往復(fù)直線移動(dòng)的構(gòu)件，可看成是轉(zhuǎn)動(dòng)軸線位于

6、無窮遠(yuǎn)處的盤形凸輪。動(dòng)的構(gòu)件，可看成是轉(zhuǎn)動(dòng)軸線位于無窮遠(yuǎn)處的盤形凸輪。（3 3）圓柱凸輪圓柱凸輪 其凸輪是圓柱面上開有凹槽的圓柱體，其凸輪是圓柱面上開有凹槽的圓柱體，可看成是繞卷在圓柱體上的移動(dòng)凸輪，利用它可使從動(dòng)可看成是繞卷在圓柱體上的移動(dòng)凸輪，利用它可使從動(dòng)件得到較大的行程件得到較大的行程。 1.1.按凸輪的形狀分按凸輪的形狀分（1 1）尖頂從動(dòng)件尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但從實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但從動(dòng)件尖頂易磨損，故只能用于輕載低速場(chǎng)合。動(dòng)件尖頂易磨損，故只能用于輕載低速場(chǎng)合。（2 2）滾子從動(dòng)件滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu) 其磨損顯著減少，能承受較其磨損顯著減少，能

7、承受較大載荷，應(yīng)用較廣。但端部重量較大，又不易潤(rùn)滑，故大載荷，應(yīng)用較廣。但端部重量較大，又不易潤(rùn)滑，故仍不宜用于高速，只能用于中低速。仍不宜用于高速，只能用于中低速。（3 3）平底從動(dòng)件平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu) 若不計(jì)摩擦，凸輪對(duì)從動(dòng)件若不計(jì)摩擦，凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力始終垂直于平底，傳力性能良好，且凸輪與平的作用力始終垂直于平底，傳力性能良好，且凸輪與平底接觸面間易形成潤(rùn)滑油膜，摩擦磨損小、效率高，故底接觸面間易形成潤(rùn)滑油膜，摩擦磨損小、效率高，故可用于高速，缺點(diǎn)是不能用于凸輪輪廓有內(nèi)凹的情況?？捎糜诟咚?，缺點(diǎn)是不能用于凸輪輪廓有內(nèi)凹的情況。 2.2.按從動(dòng)件末端形狀分按從動(dòng)件末端形狀分（1

8、 1）力鎖合力鎖合凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu) 依靠重力、彈簧力或其他外力來依靠重力、彈簧力或其他外力來保證鎖合，如內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)。保證鎖合，如內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)。（1 1）移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)）移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 按其從動(dòng)件導(dǎo)路是否通過凸按其從動(dòng)件導(dǎo)路是否通過凸輪回轉(zhuǎn)中心分為對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件和偏置移動(dòng)從動(dòng)件凸輪輪回轉(zhuǎn)中心分為對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件和偏置移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。3.3.按鎖合方式分按鎖合方式分4.4.按從動(dòng)件相對(duì)機(jī)架的運(yùn)動(dòng)方式分按從動(dòng)件相對(duì)機(jī)架的運(yùn)動(dòng)方式分（2 2）擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)）擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)（2 2）形鎖合形鎖合凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu) 依靠凸輪和從動(dòng)件幾何形狀來鎖合。依靠凸輪和從動(dòng)件幾何形

9、狀來鎖合。移動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件 一對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤一對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪上有一最小形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪上有一最小向徑，以最小向徑向徑，以最小向徑r r。為半徑為半徑所作的圓稱凸輪基圓，所作的圓稱凸輪基圓，r r。稱。稱基圓半徑，凸輪以等角速度基圓半徑，凸輪以等角速度 1 1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程如下：程如下：4.2 4.2 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性4.2.1 4.2.1 平面凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸及運(yùn)動(dòng)參數(shù)平面凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸及運(yùn)動(dòng)參數(shù)1推程、推程、2遠(yuǎn)休止、遠(yuǎn)休止、3回程、回程、4近休止近休止當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)

10、件將重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過程。當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件將重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過程。 一、一、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：是指其位移從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：是指其位移s s、速度、速度v v和加速度和加速度a a等隨凸輪轉(zhuǎn)角等隨凸輪轉(zhuǎn)角 而變化的規(guī)律。常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律而變化的規(guī)律。常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律有等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、等加速有等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、等加速- -等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、余弦加速度等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律、正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律等。運(yùn)動(dòng)規(guī)律、正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律等。 凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的輪廓形狀決定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的輪廓形狀決定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，反之，從動(dòng)件的不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律

11、要求凸輪具有不同形狀律，反之，從動(dòng)件的不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求凸輪具有不同形狀的輪廓。因此，設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)工作要求確的輪廓。因此，設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)工作要求確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再據(jù)此來設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線。定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再據(jù)此來設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線。 4.2.2 4.2.2 常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件在推程始末兩處，速度從動(dòng)件在推程始末兩處，速度有突變，瞬時(shí)加速度理論上為無有突變，瞬時(shí)加速度理論上為無窮大，因而產(chǎn)生理論上無窮大的窮大，因而產(chǎn)生理論上無窮大的慣性力，對(duì)機(jī)構(gòu)造成強(qiáng)烈的沖擊，慣性力，對(duì)機(jī)構(gòu)造成強(qiáng)烈的沖擊，這種沖擊稱為這種沖擊稱為“剛性沖擊剛性沖擊

12、”。因。因此，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律只能用于低速此，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律只能用于低速輕載的場(chǎng)合。輕載的場(chǎng)合。 從動(dòng)件在推從動(dòng)件在推程或回程過程程或回程過程中的運(yùn)動(dòng)速度中的運(yùn)動(dòng)速度為常數(shù)的運(yùn)動(dòng)為常數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。規(guī)律。1.1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：000ahvhs 在推程的始末點(diǎn)和前、后在推程的始末點(diǎn)和前、后半程的交接處，產(chǎn)生半程的交接處，產(chǎn)生“柔性柔性沖擊沖擊”或或“軟沖軟沖”。因此這。因此這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于種運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于中速、中速、中載的場(chǎng)合。中載的場(chǎng)合。 從動(dòng)件在一個(gè)行程中，前半從動(dòng)件在一個(gè)行程中，前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半行程行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半行程作等減速運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。作等減速運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)

13、律。2.2.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 在推程始末點(diǎn)處仍存在在推程始末點(diǎn)處仍存在“軟軟沖沖”，因此只適用于因此只適用于中、低速中、低速。 但若從動(dòng)件作無停歇的升但若從動(dòng)件作無停歇的升降降升型連續(xù)運(yùn)動(dòng)，則加速度曲升型連續(xù)運(yùn)動(dòng)，則加速度曲線為光滑連續(xù)的余弦曲線，消除線為光滑連續(xù)的余弦曲線，消除了了“軟沖軟沖”，故可用于高速。，故可用于高速。 從動(dòng)件加速度按余弦規(guī)律變從動(dòng)件加速度按余弦規(guī)律變化的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?；倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律。3.3.余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ,tsva ,t ,th654321rsBAA04 4、正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律、正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特征：沒有沖擊，運(yùn)動(dòng)特征：

14、沒有沖擊，故可用于高速。故可用于高速。從動(dòng)件加速度按正從動(dòng)件加速度按正弦規(guī)律變化的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。弦規(guī)律變化的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇1、在選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)器工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)要求、在選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)器工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)要求來確定。來確定。2、對(duì)無一定運(yùn)動(dòng)要求，只需要從動(dòng)件有一定位移量的凸輪機(jī)構(gòu)。、對(duì)無一定運(yùn)動(dòng)要求，只需要從動(dòng)件有一定位移量的凸輪機(jī)構(gòu)。3、對(duì)于高速機(jī)構(gòu)，應(yīng)減小慣性力、改善動(dòng)力性能，可選用正弦、對(duì)于高速機(jī)構(gòu)，應(yīng)減小慣性力、改善動(dòng)力性能，可選用正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律或其他改進(jìn)型的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律或其他改進(jìn)型的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。1-2 1-

15、2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.3 4.3 盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一般精度凸輪時(shí)常被采用圖解法。而設(shè)計(jì)高精設(shè)計(jì)一般精度凸輪時(shí)常被采用圖解法。而設(shè)計(jì)高精度凸輪，則必須用解析法，但計(jì)算復(fù)雜。本節(jié)主要討論度凸輪，則必須用解析法，但計(jì)算復(fù)雜。本節(jié)主要討論圖解法。圖解法。 設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法：1.1.圖解法圖解法 2.2.解析法解析法基本原理：基本原理：反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)法原理 4.3.14.3.1圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓圖解法繪制凸輪輪廓曲線是利用圖解法繪制凸輪輪廓曲線是利用反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)法原理完成的。完成的。加角速度加角速度- ( (與凸輪角速度大小相

16、等、方向相反與凸輪角速度大小相等、方向相反) )從動(dòng)件與導(dǎo)路繞角速度從動(dòng)件與導(dǎo)路繞角速度- 以以凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪靜止不動(dòng)凸輪靜止不動(dòng)從動(dòng)件尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪輪廓曲線從動(dòng)件尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪輪廓曲線從動(dòng)件相對(duì)導(dǎo)路移動(dòng)從動(dòng)件相對(duì)導(dǎo)路移動(dòng)4.3.2 4.3.2 作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線已知基圓半徑、凸輪轉(zhuǎn)向、從動(dòng)件位移曲線已知基圓半徑、凸輪轉(zhuǎn)向、從動(dòng)件位移曲線1.1.對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線4.4.光滑連接各點(diǎn)即為所求光滑連接各點(diǎn)即為所求的凸輪輪廓。的凸輪輪廓。作圖步驟如下作圖

17、步驟如下1.1.選與位移線圖一致的比選與位移線圖一致的比例作凸輪的基圓例作凸輪的基圓 ；2.2.將基圓分成與位移線圖中將基圓分成與位移線圖中相對(duì)應(yīng)的等份；相對(duì)應(yīng)的等份；3.3.自基圓圓周向外量取位自基圓圓周向外量取位移線圖中相應(yīng)位移量移線圖中相應(yīng)位移量 ； 實(shí)實(shí)際際輪輪廓廓曲曲線線 理理論論輪輪廓廓曲曲線線 2.2.滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)e3.3.偏置尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)偏置尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)已知偏距已知偏距e e、基圓半徑、凸輪轉(zhuǎn)、基圓半徑、凸輪轉(zhuǎn)向、從動(dòng)件位移曲線向、從動(dòng)件位移曲線偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)偏

18、置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)建立凸輪轉(zhuǎn)軸中心的坐標(biāo)系建立凸輪轉(zhuǎn)軸中心的坐標(biāo)系xOy根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，凸輪以根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，凸輪以 轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過 角；角；B點(diǎn)坐標(biāo)為點(diǎn)坐標(biāo)為sincos)(cossin)(00essyessx上式即為凸輪理論廓線方程上式即為凸輪理論廓線方程 實(shí)際廓線與理論廓線在法線上相距實(shí)際廓線與理論廓線在法線上相距滾子半徑滾子半徑rT，則推出，則推出sincosTTryyrxx式中取式中取“”號(hào)時(shí)為內(nèi)等距曲線，取號(hào)時(shí)為內(nèi)等距曲線，取“”號(hào)時(shí)為外等距曲線號(hào)時(shí)為外等距曲線4.3.3 4.3.3 用解析法設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)用解析法設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓的加工凸輪輪廓的加工凸輪輪廓的加工方法通

19、常有兩種凸輪輪廓的加工方法通常有兩種1.銑、銼削加工銑、銼削加工 對(duì)用于低速、輕載場(chǎng)合的凸輪，可以應(yīng)用反轉(zhuǎn)法原理在未淬火凸對(duì)用于低速、輕載場(chǎng)合的凸輪，可以應(yīng)用反轉(zhuǎn)法原理在未淬火凸輪輪坯上通過作圖法繪制輪廓曲線，采用銑床或用手工銼削辦法加工輪輪坯上通過作圖法繪制輪廓曲線，采用銑床或用手工銼削辦法加工而成。必要時(shí)可進(jìn)行淬火處理，但用這種方法則凸輪的變形難以得到而成。必要時(shí)可進(jìn)行淬火處理，但用這種方法則凸輪的變形難以得到修正。修正。2.數(shù)控加工數(shù)控加工 采用數(shù)控線切割機(jī)床對(duì)淬火凸輪進(jìn)行加工，這是目前最常用的一采用數(shù)控線切割機(jī)床對(duì)淬火凸輪進(jìn)行加工，這是目前最常用的一種凸輪加工方法。加工時(shí)應(yīng)用解析法，求

20、出凸輪輪廓曲線的種凸輪加工方法。加工時(shí)應(yīng)用解析法，求出凸輪輪廓曲線的x,y坐標(biāo)，坐標(biāo)，并將并將xOy坐標(biāo)系的原點(diǎn)換算成切割時(shí)的起點(diǎn)，而滾子半徑相當(dāng)于鉬絲坐標(biāo)系的原點(diǎn)換算成切割時(shí)的起點(diǎn)，而滾子半徑相當(dāng)于鉬絲半徑再加上放電間隙。半徑再加上放電間隙。 凸輪機(jī)構(gòu)的主要失效形式是磨損和疲勞點(diǎn)蝕，因此要凸輪機(jī)構(gòu)的主要失效形式是磨損和疲勞點(diǎn)蝕，因此要求凸輪和滾子的工作表面硬度高，具有良好的耐磨性，求凸輪和滾子的工作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韌性。心部有良好的韌性。4.4 凸輪和滾子的材料凸輪和滾子的材料 、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 低速、輕載時(shí)，可以選用鑄鐵。中速、中載時(shí)可以選低速、輕載時(shí)，可以選用鑄鐵。

21、中速、中載時(shí)可以選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼，并經(jīng)表面淬火或滲碳淬火，用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼，并經(jīng)表面淬火或滲碳淬火，達(dá)到一定硬度。高速、重載時(shí)可用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并經(jīng)表達(dá)到一定硬度。高速、重載時(shí)可用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并經(jīng)表面淬火或滲氮處理。面淬火或滲氮處理。 滾子材料用合金鋼材料，經(jīng)滲碳淬火，達(dá)到較大表面滾子材料用合金鋼材料，經(jīng)滲碳淬火，達(dá)到較大表面硬度。硬度。 1.1.凸輪的材料凸輪的材料2.2.滾子的材料滾子的材料低速、輕載：低速、輕載：凸輪材料可選凸輪材料可選HT250、QT800-2、QT9002等，等，用球墨鑄鐵時(shí)，輪廓表面可進(jìn)行淬火處理，以提高其耐磨性。從用球墨鑄鐵時(shí)，輪廓表面可進(jìn)行淬火處

22、理，以提高其耐磨性。從動(dòng)件受彎曲應(yīng)力大，不用脆性材料，可選中碳結(jié)構(gòu)鋼，高副端表動(dòng)件受彎曲應(yīng)力大，不用脆性材料，可選中碳結(jié)構(gòu)鋼，高副端表面淬火至面淬火至4050HRC。為減小沖擊，也可選用質(zhì)量小的尼龍作。為減小沖擊，也可選用質(zhì)量小的尼龍作為從動(dòng)件材料。為從動(dòng)件材料。中速、中載：中速、中載：凸輪常用凸輪常用45、45Cr、20Cr、20CrMn等材料，從動(dòng)等材料，從動(dòng)件可用件可用20CR等低碳合金鋼，并經(jīng)表面淬火，低碳合金鋼應(yīng)滲碳等低碳合金鋼，并經(jīng)表面淬火，低碳合金鋼應(yīng)滲碳淬火，滲碳層深淬火，滲碳層深0.8-1.5mm，使硬度達(dá)，使硬度達(dá)5662HRC。高速、重載：高速、重載：凸輪可用凸輪可用40

23、CR等中碳合金鋼。表面高頻淬火至等中碳合金鋼。表面高頻淬火至5660HRC，或用，或用38CrMoAl，經(jīng)滲氮處理至，經(jīng)滲氮處理至6067HRC，但滲，但滲氮表層脆而不宜受沖擊。從動(dòng)件則可用氮表層脆而不宜受沖擊。從動(dòng)件則可用T8、T10等碳素工具鋼，等碳素工具鋼，經(jīng)表面淬火處理。經(jīng)表面淬火處理。凸輪常用材料和結(jié)構(gòu)凸輪常用材料和結(jié)構(gòu)二、凸輪的結(jié)構(gòu) 整體式凸輪與輪轂可調(diào)整組成凸輪的部分可調(diào)整凸輪常用材料和結(jié)構(gòu)凸輪常用材料和結(jié)構(gòu)三、滾子從動(dòng)件結(jié)構(gòu)專門制造的圓柱體滾動(dòng)軸承銷軸聯(lián)接4.5 4.5 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)，不僅要保證從動(dòng)件能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)

24、，不僅要保證從動(dòng)件能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還須使設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)傳力性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，滿規(guī)律，還須使設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)傳力性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，滿足強(qiáng)度和安裝等要求。為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意處理好下述足強(qiáng)度和安裝等要求。為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意處理好下述問題。問題。 1.1.滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇 2.2.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 3. 3.凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定 4.5.1 4.5.1 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 壓力角：不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)壓力角：不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力（法向力）與從從動(dòng)件的作用力（法向力）與從動(dòng)件上受力點(diǎn)速度方向所夾的銳動(dòng)件上受力點(diǎn)速度方向所夾的銳角。角。

25、將從動(dòng)件所受力將從動(dòng)件所受力F F分解為兩個(gè)分解為兩個(gè)力力 ：sincos12FFFF 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題壓力角壓力角：不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力（法向力）與從動(dòng)件上受力點(diǎn)速度方向所力（法向力）與從動(dòng)件上受力點(diǎn)速度方向所夾的銳角。該力可分解為兩個(gè)分力夾的銳角。該力可分解為兩個(gè)分力 ： 有效分力有效分力有害分力有害分力壓力角越小，有效分力越大，機(jī)構(gòu)傳力越好。壓力角越小，有效分力越大，機(jī)構(gòu)傳力越好。 sincosnxnyFFFF壓力角及校核壓力角及校核 F F1 1是推動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)的有效分力，隨著是推動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)的有效分力，隨著 的

26、增大而減?。坏脑龃蠖鴾p??；F F2 2是引起導(dǎo)路中摩擦阻力的有害分力，隨著的增大而增是引起導(dǎo)路中摩擦阻力的有害分力，隨著的增大而增大。當(dāng)大。當(dāng) 增大到一定值時(shí)，有引起的摩擦阻力超過有效分增大到一定值時(shí)，有引起的摩擦阻力超過有效分力，此時(shí)凸輪無法推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖?？闪?，此時(shí)凸輪無法推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖?？梢?，從傳力合理、提高傳動(dòng)效率來看，壓力角越小越好。見，從傳力合理、提高傳動(dòng)效率來看，壓力角越小越好。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí), , 應(yīng)使最大壓力角應(yīng)使最大壓力角 maxmax ( (許用壓力角許用壓力角)。凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角 可取如下數(shù)值可取如下

27、數(shù)值: : 推程時(shí)，移動(dòng)從動(dòng)件推程時(shí)，移動(dòng)從動(dòng)件 =30=304040, , 擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件 =45=455050；回程時(shí)，通常取回程時(shí)，通常取 =70=708080。 4.5.2 4.5.2 凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定 基圓半徑愈小，壓力角愈大；反之，壓力角則愈小?；鶊A半徑愈小，壓力角愈大；反之，壓力角則愈小。因此，在選取基圓半徑時(shí)應(yīng)注意：因此，在選取基圓半徑時(shí)應(yīng)注意： 2.2.在結(jié)構(gòu)空間允許條件下，可在結(jié)構(gòu)空間允許條件下，可適當(dāng)將基圓半徑取大些，以利適當(dāng)將基圓半徑取大些，以利于改善機(jī)構(gòu)的傳力性能，減少于改善機(jī)構(gòu)的傳力性能，減少磨損和減少凸輪廓線的制造誤磨損和減少凸輪廓線的制

28、造誤差。差。 1.1.合理設(shè)計(jì)偏心距合理設(shè)計(jì)偏心距e e可減小壓力角?？蓽p小壓力角。在保證在保證max前提下，為了結(jié)前提下，為了結(jié)構(gòu)緊湊，盡可能小的基園半徑。構(gòu)緊湊，盡可能小的基園半徑。 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題3.5.3滾子半徑的確定滾子半徑的確定 凸輪輪廓曲線形狀與滾子半徑的關(guān)系凸輪輪廓曲線形狀與滾子半徑的關(guān)系r r = r r + rr當(dāng)理論廓線內(nèi)凹時(shí)當(dāng)理論廓線內(nèi)凹時(shí)此時(shí)，無論滾子半徑大小，凸輪工作輪廓總是光滑曲線此時(shí)，無論滾子半徑大小，凸輪工作輪廓總是光滑曲線(如圖如圖a)當(dāng)理論廓線外凸時(shí)當(dāng)理論廓線外凸時(shí)(可分為三種情況可分為三種情況)r r = r r - r

29、r1) r r rr時(shí)時(shí) r r 0這時(shí)所得的凸輪實(shí)際輪廓為光滑的曲線這時(shí)所得的凸輪實(shí)際輪廓為光滑的曲線(如圖如圖b)2) r r = rr 時(shí)時(shí)r r = 0，實(shí)際輪廓線變尖，極易磨損，不能使用實(shí)際輪廓線變尖，極易磨損，不能使用(如圖如圖c)。3) r r rr 時(shí)時(shí)r r 0， ，即實(shí)際曲線出現(xiàn)交叉會(huì)出現(xiàn)失真即實(shí)際曲線出現(xiàn)交叉會(huì)出現(xiàn)失真(如圖如圖d)。1 1、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型及應(yīng)用。、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和類型及應(yīng)用。2 2、凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律。、凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3 3、凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。、凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。4 4、凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定。、凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定。1.1.從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，基圓半徑