第十節(jié)-凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律與凸輪輪廓形狀設(shè)計(jì)

1、1、根據(jù)工作要求，合理選擇凸輪的形式和從動(dòng)件形式，確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2、根據(jù)容許的空間、從動(dòng)件行程、凸輪形式等情況，合理確定凸輪的基圓半徑。3、根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓。4、檢查凸輪輪廓設(shè)計(jì)是否合理。5、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和選擇材料。3-3 3-3 用圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓曲線用圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓曲線一、凸輪機(jī)構(gòu)的一般設(shè)計(jì)步驟一、凸輪機(jī)構(gòu)的一般設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)方法：圖解法，解析法設(shè)計(jì)方法：圖解法，解析法 假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度共角速度- -w w, ,凸輪：相對(duì)靜止不動(dòng)凸輪：相對(duì)靜止不動(dòng)推桿：一方面隨導(dǎo)軌以推桿：一方面隨導(dǎo)軌以- -w w繞繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)凸

2、輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)往復(fù)移動(dòng)推桿尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中推桿尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪輪廓曲的運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪輪廓曲線。線。二、二、圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線( (一一) )、圖解法的原理圖解法的原理設(shè)計(jì)凸輪廓線的圖解法是根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理作出從動(dòng)件推桿尖頂在反設(shè)計(jì)凸輪廓線的圖解法是根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理作出從動(dòng)件推桿尖頂在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的各位置，然后作出其高副元素所形成的曲線族；轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的各位置，然后作出其高副元素所形成的曲線族；并作從動(dòng)件高副元素所形成的曲線族的包絡(luò)線，即是所求的凸輪輪并作從動(dòng)件高副元素所形成的曲線族的

3、包絡(luò)線，即是所求的凸輪輪廓曲線。廓曲線。 ( (二二) )、圖解法的方法和步驟圖解法的方法和步驟1 1、對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)、對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：已知凸輪的基圓半徑為設(shè)計(jì)要求：已知凸輪的基圓半徑為r r0,0,凸輪沿逆時(shí)針?lè)较虻人倩剞D(zhuǎn)。凸輪沿逆時(shí)針?lè)较虻人倩剞D(zhuǎn)。而推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)該對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸而推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)該對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線。輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線。2 2、對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)、對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 已知條件已知條件: : 凸輪的基圓半徑為凸輪的基圓半徑為r r0,0,滾子半徑滾子半

4、徑rrrr, ,凸輪沿逆時(shí)針?lè)较虻韧馆喲啬鏁r(shí)針?lè)较虻人倩剞D(zhuǎn)。推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)速回轉(zhuǎn)。推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線。形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線。3 3、對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)、對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 已知條件已知條件: : 凸輪的基圓半徑為凸輪的基圓半徑為r r0,0,凸輪沿逆時(shí)針?lè)较虻人倩剞D(zhuǎn)。推凸輪沿逆時(shí)針?lè)较虻人倩剞D(zhuǎn)。推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線。的凸輪廓線。4 4、偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)、偏置直動(dòng)尖

5、頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 已知條件已知條件: :已知凸輪的基圓半徑為已知凸輪的基圓半徑為r r0 0, ,凸輪沿逆時(shí)針?lè)较虻人倩剞D(zhuǎn)。凸輪沿逆時(shí)針?lè)较虻人倩剞D(zhuǎn)。而推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知，已知偏距而推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知，已知偏距e e。試設(shè)計(jì)。試設(shè)計(jì)。從動(dòng)畫(huà)中看，從動(dòng)件從動(dòng)畫(huà)中看，從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置將不在是以據(jù)的位置將不在是以凸輪回轉(zhuǎn)中心作出的凸輪回轉(zhuǎn)中心作出的徑向線徑向線, ,而是始終與而是始終與O O保持一偏距保持一偏距e e的直線的直線, ,因此若以凸輪回轉(zhuǎn)中因此若以凸輪回轉(zhuǎn)中心心O O為圓心，以偏距為圓心，以偏距e e為半徑作圓（稱(chēng)為偏為半徑作圓（稱(chēng)為偏距圓）距圓）,

6、 ,則從動(dòng)件在則從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置必然都是偏距的位置必然都是偏距圓的切線圓的切線,(,(圖圖中中 ) )從從動(dòng)件的位移動(dòng)件的位移( ( ) )也應(yīng)沿切線量取。然也應(yīng)沿切線量取。然后將后將 等點(diǎn)等點(diǎn)用光滑的曲線連接起用光滑的曲線連接起來(lái)，既得偏置直動(dòng)尖來(lái)，既得偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓。廓。 4 4、偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)、偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 已知條件已知條件: :已知凸輪的基圓半徑為已知凸輪的基圓半徑為r r0 0, ,凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心與從動(dòng)件擺動(dòng)中心的距離，擺動(dòng)從動(dòng)件的長(zhǎng)度，已知從動(dòng)

7、件的運(yùn)動(dòng)與從動(dòng)件擺動(dòng)中心的距離，擺動(dòng)從動(dòng)件的長(zhǎng)度，已知從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，試設(shè)計(jì)。（規(guī)律，試設(shè)計(jì)。（從動(dòng)件的位移是角位移從動(dòng)件的位移是角位移 ）4-4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題一、凸輪壓力角的校核一、凸輪壓力角的校核(1)(1)、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角定義、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角定義 凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件作用力的方向線與從動(dòng)件上力凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件作用力的方向線與從動(dòng)件上力作用點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角，用作用點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角，用表示。表示。凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律受力良好，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊受力良好，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊(2)(2)、壓力角與作用力以及機(jī)構(gòu)尺

8、寸的關(guān)系、壓力角與作用力以及機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系 將凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力將凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力F F分解為分解為F1F1和和F2F2。F1F1為有效分力，為有效分力，F(xiàn)2F2為有害分力，當(dāng)壓力角為有害分力，當(dāng)壓力角越大，有害分力越大，有害分力F2F2越大，如果壓力角增大，越大，如果壓力角增大，有害分力所引起的摩擦阻力也將增大，摩擦有害分力所引起的摩擦阻力也將增大，摩擦功耗增大，效率降低。功耗增大，效率降低。如果壓力角大到一定值時(shí)，有害分力所引起如果壓力角大到一定值時(shí)，有害分力所引起的摩擦阻力將大于有效分力的摩擦阻力將大于有效分力FF，這時(shí)無(wú)論，這時(shí)無(wú)論凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力F F有

9、多大，都不能使有多大，都不能使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。 (3)(3)、許用壓力角、許用壓力角 為了提高機(jī)構(gòu)的效率、改善其受力情況，通常為了提高機(jī)構(gòu)的效率、改善其受力情況，通常規(guī) 定 一 許 用 壓 力 角規(guī) 定 一 許 用 壓 力 角 ， 。推程：直動(dòng)推桿取推程：直動(dòng)推桿取30300 0；擺動(dòng)推桿；擺動(dòng)推桿30300 045450 0；回程：通常不會(huì)引起自鎖問(wèn)題，但為了使推桿不至產(chǎn)生過(guò)大的加速回程：通常不會(huì)引起自鎖問(wèn)題，但為了使推桿不至產(chǎn)生過(guò)大的加速度從而引起不良后果，通常取度從而引起不良后果，通常取 = 70700 080800 0。 (4)(4)、壓力角校核

10、、壓力角校核 maxmax一般出現(xiàn)在一般出現(xiàn)在 1 1）從動(dòng)件的起點(diǎn)位置）從動(dòng)件的起點(diǎn)位置 2 2）從動(dòng)件最大速度位置）從動(dòng)件最大速度位置 3 3）凸輪輪廓向徑變化最大部分）凸輪輪廓向徑變化最大部分 滾子從動(dòng)件按理論輪廓校核滾子從動(dòng)件按理論輪廓校核 平底從動(dòng)件一般平底從動(dòng)件一般=0=0，不需校核，不需校核 若若maxmax : : 增大基圓半徑增大基圓半徑 偏置從動(dòng)件偏置從動(dòng)件二、二、凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定srtan20r0越小，凸輪機(jī)構(gòu)緊湊，但越小，凸輪機(jī)構(gòu)緊湊，但越大，會(huì)越大，會(huì)造成造成 maxmax ，所以，所以r0不能過(guò)小不能過(guò)小r0越大，越大， 越小，凸輪機(jī)構(gòu)傳力性能越越小，凸輪機(jī)構(gòu)傳力性能越好，但機(jī)構(gòu)不緊湊好，但機(jī)構(gòu)不緊湊dr)26 . 1 (0d:安裝凸輪處軸徑安裝凸輪處軸徑理論廓線的曲率半徑：理論廓線的曲率半徑：r r實(shí)際廓線的曲率半徑：實(shí)際廓線的曲率半徑：r ra三、三、滾子半徑的選取滾子半徑的選取內(nèi)凹輪廓：內(nèi)凹輪廓：滾子半徑：滾子半徑：r r0 0外凸輪廓外凸輪廓： r ra=rrrT結(jié)論：外凸的凸輪輪廓曲線結(jié)論：外凸的凸