4凸輪機(jī)構(gòu)fuxippt課件

1、第三章第三章 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求重點(diǎn)與難點(diǎn)分析重點(diǎn)與難點(diǎn)分析典型例題分析典型例題分析 自測(cè)試題自測(cè)試題 教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求2. 掌握凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)法原理，能根據(jù)給定的運(yùn)掌握凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)法原理，能根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出各種從動(dòng)件盤形凸輪的輪廓曲線。動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出各種從動(dòng)件盤形凸輪的輪廓曲線。 1. 了解凸輪機(jī)構(gòu)的組成、分類、特點(diǎn)及應(yīng)用，掌握凸了解凸輪機(jī)構(gòu)的組成、分類、特點(diǎn)及應(yīng)用，掌握凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)，以及選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)，以及選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)應(yīng)考慮的因素。律時(shí)應(yīng)考慮的因素。3. 掌握壓力角與自鎖的關(guān)系，基圓半徑對(duì)

2、壓力角的影掌握壓力角與自鎖的關(guān)系，基圓半徑對(duì)壓力角的影響，以及滾子半徑選擇的原則響，以及滾子半徑選擇的原則 。重點(diǎn)與難點(diǎn)分析重點(diǎn)與難點(diǎn)分析 本章重點(diǎn)：從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其特性；平面凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)和凸輪機(jī)構(gòu)壓力角與機(jī)構(gòu)基本尺寸的關(guān)系； 本章難點(diǎn)：用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓曲線 。1.從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件的位移動(dòng)件的位移s、 速度速度v、和加速度、和加速度a隨時(shí)間隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)或凸輪轉(zhuǎn)角角變化的規(guī)律，稱為從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律變化的規(guī)律，稱為從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 。四種常用。四種常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性及使用場(chǎng)合如表的運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性及使用場(chǎng)合如表

3、3-1 所示。所示。 根據(jù)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)參數(shù)特性值根據(jù)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)參數(shù)特性值vmax vmax amax amax 可分析凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性?？煞治鐾馆啓C(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性。vmaxvmax值與從值與從動(dòng)件系統(tǒng)的動(dòng)量動(dòng)件系統(tǒng)的動(dòng)量(mv)(mv)有關(guān)，當(dāng)從動(dòng)件突然被阻時(shí)，有關(guān)，當(dāng)從動(dòng)件突然被阻時(shí)，若其動(dòng)量很大，則將產(chǎn)生大的沖擊力若其動(dòng)量很大，則將產(chǎn)生大的沖擊力F=mv/tF=mv/t）。）。 而而amaxamax的值決定了最大慣性力的值決定了最大慣性力Fmax=mamaxFmax=mamax）。）。表表3-13-1凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性及使用場(chǎng)合凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性及使用

4、場(chǎng)合2.用作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：用作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：(1)直動(dòng)從動(dòng)件直動(dòng)從動(dòng)件s-曲線圖中，縱坐標(biāo)比例尺曲線圖中，縱坐標(biāo)比例尺l 最好最好與繪制凸輪圖的比例尺一致，這樣在基圓各向徑與繪制凸輪圖的比例尺一致，這樣在基圓各向徑線上作截線位移時(shí)，不必?fù)Q算，以免出錯(cuò)。線上作截線位移時(shí)，不必?fù)Q算，以免出錯(cuò)。amax 愈大，不僅從動(dòng)件系統(tǒng)的激振力愈大，而且愈大，不僅從動(dòng)件系統(tǒng)的激振力愈大，而且當(dāng)它為正值時(shí)，將使從動(dòng)件與凸輪輪廓接觸處的法當(dāng)它為正值時(shí)，將使從動(dòng)件與凸輪輪廓接觸處的法向壓力增大；當(dāng)它為負(fù)值時(shí)，又使力封閉的彈簧負(fù)向壓力增大；當(dāng)它為負(fù)值時(shí)，又使力封閉的彈簧負(fù)荷增

5、大。在確定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，一般先由動(dòng)力荷增大。在確定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，一般先由動(dòng)力特性確定加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再確定相應(yīng)的速度特性確定加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再確定相應(yīng)的速度與位移變化規(guī)律。與位移變化規(guī)律。(3)偏置直動(dòng)從動(dòng)件其移動(dòng)中心線不通過凸輪軸心，偏置直動(dòng)從動(dòng)件其移動(dòng)中心線不通過凸輪軸心，反轉(zhuǎn)后各移動(dòng)中心線均與偏距圓相切，從動(dòng)件的位反轉(zhuǎn)后各移動(dòng)中心線均與偏距圓相切，從動(dòng)件的位移是沿著這些切線從基圓開始向外量取并截取的，移是沿著這些切線從基圓開始向外量取并截取的，也即偏距圓的切線就是導(dǎo)路反轉(zhuǎn)后各位置的方位線。也即偏距圓的切線就是導(dǎo)路反轉(zhuǎn)后各位置的方位線。(2)位移線圖橫坐標(biāo)等分?jǐn)?shù)應(yīng)與基圓等分

6、數(shù)相等，且位移線圖橫坐標(biāo)等分?jǐn)?shù)應(yīng)與基圓等分?jǐn)?shù)相等，且排序號(hào)碼一一對(duì)應(yīng)。排序號(hào)碼一一對(duì)應(yīng)。 典型例題分析典型例題分析 例例3-1 圖圖3-1 所示的對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪所示的對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的實(shí)際輪廓線為一圓，其圓心在機(jī)構(gòu)中，凸輪的實(shí)際輪廓線為一圓，其圓心在A點(diǎn)，點(diǎn)，半徑半徑R=40mm，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示，lOA=25mm，滾子半徑，滾子半徑rr=10mm，試，試1. 作出凸輪的理論輪廓線；作出凸輪的理論輪廓線；2. 作出凸輪的基圓，并標(biāo)出其基圓半徑作出凸輪的基圓，并標(biāo)出其基圓半徑rb；3. 求從動(dòng)件的升程求從動(dòng)件的升程h；4. 標(biāo)出圖示位置

7、的壓力角標(biāo)出圖示位置的壓力角；5. 若凸輪的實(shí)際輪廓線不變而將滾子半徑改為若凸輪的實(shí)際輪廓線不變而將滾子半徑改為15mm ，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有無變化？，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有無變化？圖圖3-1解：解： 1、滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪理論廓線、滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪理論廓線與實(shí)際廓線是兩條法向等距的曲線，該法向距離與實(shí)際廓線是兩條法向等距的曲線，該法向距離等于滾子半徑等于滾子半徑rr ，故理論廓線為半徑為，故理論廓線為半徑為40+10=50mm的圓，如下圖。的圓，如下圖。2、凸輪理論輪廓線的最小向徑稱為凸輪的基圓半、凸輪理論輪廓線的最小向徑稱為凸輪的基圓半徑徑rb，因而，連接偏心圓的圓心，因

8、而，連接偏心圓的圓心A和凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中和凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心心O，并延長(zhǎng)使其與理論廓線相交于，并延長(zhǎng)使其與理論廓線相交于C點(diǎn)，則點(diǎn)，則OC即為凸輪的基圓半徑即為凸輪的基圓半徑rb。由圖可知：。由圖可知：rb=lAC- lOA =40+10-25=25mm3、圖示，、圖示，h=(lOA+R+rr)-rb=25+40+10-25= 50 mm4、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指理論廓線上滾子從動(dòng)、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指理論廓線上滾子從動(dòng)件接觸點(diǎn)的法線件接觸點(diǎn)的法線AB 與從動(dòng)件上對(duì)應(yīng)點(diǎn)速度方向與從動(dòng)件上對(duì)應(yīng)點(diǎn)速度方向OB之間所夾的銳角，如下圖。之間所夾的銳角，如下圖。5、當(dāng)凸輪的實(shí)際廓線保持不變而將滾子半徑、當(dāng)凸輪的實(shí)際廓

9、線保持不變而將滾子半徑rr 由由10mm 增大至增大至15mm后，后，lAB將隨之由將隨之由50mm 增至增至55mm ，因此從動(dòng)件，因此從動(dòng)件3 的運(yùn)動(dòng)將隨之變化；的運(yùn)動(dòng)將隨之變化；若希望從動(dòng)件若希望從動(dòng)件3 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律保持不變，則應(yīng)讓理的運(yùn)動(dòng)規(guī)律保持不變，則應(yīng)讓理論廓線保持不變，作該理論廓線的法向等距曲線論廓線保持不變，作該理論廓線的法向等距曲線并使之距離等于并使之距離等于15mm 得到新的實(shí)際廓線。得到新的實(shí)際廓線。自自 測(cè)測(cè) 試試 題題 一、一、 判斷題正確：判斷題正確：T，錯(cuò)誤：，錯(cuò)誤：F）1.凸輪機(jī)構(gòu)是一種低副機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)是一種低副機(jī)構(gòu) 。 2.凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪基圓半徑越大，說明從

10、動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪基圓半徑越大，說明從動(dòng)件的位移越大位移越大 。 3.在運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定時(shí)，凸輪的基圓越大，則從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定時(shí)，凸輪的基圓越大，則從動(dòng)件就越不容易發(fā)生自鎖卡死就越不容易發(fā)生自鎖卡死 。4.凸輪機(jī)構(gòu)采用等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，由于在凸輪機(jī)構(gòu)采用等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，由于在起始點(diǎn)加速度出現(xiàn)有限值的突然變化，因而產(chǎn)生慣起始點(diǎn)加速度出現(xiàn)有限值的突然變化，因而產(chǎn)生慣性力的突變，結(jié)果引起剛性沖擊性力的突變，結(jié)果引起剛性沖擊 。 答答 案案5.凸輪的基圓半徑就是凸輪理論輪廓線上的最小曲凸輪的基圓半徑就是凸輪理論輪廓線上的最小曲率半徑率半徑 。 6.滾子從動(dòng)件盤形凸輪的實(shí)際輪廓曲線是理

11、論輪廓滾子從動(dòng)件盤形凸輪的實(shí)際輪廓曲線是理論輪廓的等距曲線，因而，實(shí)際輪廓上各點(diǎn)的向徑就等于的等距曲線，因而，實(shí)際輪廓上各點(diǎn)的向徑就等于理論輪廓上各點(diǎn)的向徑減去滾子半徑理論輪廓上各點(diǎn)的向徑減去滾子半徑 。 8.一般說來，在凸輪機(jī)構(gòu)中，尖頂從動(dòng)件可適應(yīng)任一般說來，在凸輪機(jī)構(gòu)中，尖頂從動(dòng)件可適應(yīng)任何運(yùn)動(dòng)規(guī)律而不致發(fā)生運(yùn)動(dòng)失真何運(yùn)動(dòng)規(guī)律而不致發(fā)生運(yùn)動(dòng)失真 。 7.當(dāng)從動(dòng)件采用等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，則機(jī)構(gòu)自始至終當(dāng)從動(dòng)件采用等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，則機(jī)構(gòu)自始至終工作平穩(wěn)不會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊工作平穩(wěn)不會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊 。 答答 案案9.平底移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角恒等于一平底移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角恒等于一個(gè)常

12、量個(gè)常量 。 10.為了避免從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)失真，平底從動(dòng)件凸輪輪廓為了避免從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)失真，平底從動(dòng)件凸輪輪廓不能內(nèi)凹不能內(nèi)凹 。 二、二、 填空題填空題1.凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪機(jī)構(gòu)是由_、_和和_三個(gè)基本三個(gè)基本構(gòu)件組成構(gòu)件組成 。2.按形狀不同凸輪可分為按形狀不同凸輪可分為_、_和和_ 。3.維持凸輪與從動(dòng)件高副接觸封閉的方法有維持凸輪與從動(dòng)件高副接觸封閉的方法有_ 和和_。 答答 案案4.位移曲線圖是表示位移曲線圖是表示_與與_之間關(guān)系的曲線。之間關(guān)系的曲線。當(dāng)從動(dòng)件為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，其位移曲線是一條當(dāng)從動(dòng)件為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，其位移曲線是一條_線；若為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，其位移曲線；若為等加速

13、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，其位移曲線是一條線是一條_線。線。6.凸輪輪廓的形狀是由凸輪輪廓的形狀是由_決定的決定的 。5.在凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，在凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，_運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊；動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊；_運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊；運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊；_運(yùn)動(dòng)規(guī)律無沖擊運(yùn)動(dòng)規(guī)律無沖擊 。10.凸輪基圓半徑越小，則凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角越凸輪基圓半徑越小，則凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角越_， 而凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸越而凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸越_。 7.凸輪機(jī)構(gòu)幾種常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，凸輪機(jī)構(gòu)幾種常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，_只宜用于低速情況；只宜用于低速情況；_宜用于中速但不宜用宜用于中速但不宜用于高速的情況；而于

14、高速的情況；而_可在高速下應(yīng)用可在高速下應(yīng)用 。8.反轉(zhuǎn)法繪制凸輪廓線是給反轉(zhuǎn)法繪制凸輪廓線是給_加上一個(gè)與凸輪的加上一個(gè)與凸輪的角速度等值反向并繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。角速度等值反向并繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。9.設(shè)計(jì)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線時(shí)，若設(shè)計(jì)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線時(shí)，若發(fā)現(xiàn)凸輪廓線有變尖現(xiàn)象，則在尺寸參數(shù)上應(yīng)采取發(fā)現(xiàn)凸輪廓線有變尖現(xiàn)象，則在尺寸參數(shù)上應(yīng)采取的措施是的措施是_或或_。答案答案2.與其它機(jī)構(gòu)相比，凸輪機(jī)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)是與其它機(jī)構(gòu)相比，凸輪機(jī)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)是 _。A.可實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 B. 便于潤(rùn)滑便于潤(rùn)滑 C. 制造方便易獲得

15、較高的精度制造方便易獲得較高的精度 D. 從動(dòng)件的行程可較大從動(dòng)件的行程可較大3.凸輪機(jī)構(gòu)中，若從動(dòng)件按等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，則凸輪機(jī)構(gòu)中，若從動(dòng)件按等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，則最大加速度理論上為最大加速度理論上為_。A. amax= B. amax=0 C. amax=有限值有限值 D. amax=不定值不定值A(chǔ). 慣性力難以平衡慣性力難以平衡 B. 點(diǎn)線接觸易磨損點(diǎn)線接觸易磨損 C. 設(shè)計(jì)較為復(fù)雜設(shè)計(jì)較為復(fù)雜 D. 不能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)不能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)1.與連桿機(jī)構(gòu)相比，凸輪機(jī)構(gòu)最大的缺點(diǎn)是與連桿機(jī)構(gòu)相比，凸輪機(jī)構(gòu)最大的缺點(diǎn)是_ 。三、三、 選擇題選擇題 答答 案案6.為了避免運(yùn)動(dòng)失真并減少接觸應(yīng)力和磨損

16、，滾子半為了避免運(yùn)動(dòng)失真并減少接觸應(yīng)力和磨損，滾子半徑徑rr 和凸輪理論廓線上的最小曲率半徑和凸輪理論廓線上的最小曲率半徑min 應(yīng)滿足應(yīng)滿足_。A. rr min C. rr= min D.不一定不一定A. 增大基圓半徑增大基圓半徑 B. 改用滾子推桿改用滾子推桿C. 改變凸輪轉(zhuǎn)向改變凸輪轉(zhuǎn)向 D. 改為偏置直動(dòng)尖頂推桿改為偏置直動(dòng)尖頂推桿5.對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)的推程壓力角超對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)的推程壓力角超過許用值時(shí)，可采用過許用值時(shí)，可采用_措施解決。措施解決。A. 等速等速 B. 等加速等減速等加速等減速 C. 擺線擺線 D. 簡(jiǎn)諧簡(jiǎn)諧4.在凸輪機(jī)構(gòu)中，下述在凸輪機(jī)構(gòu)

17、中，下述_運(yùn)動(dòng)規(guī)律既不會(huì)產(chǎn)生柔性運(yùn)動(dòng)規(guī)律既不會(huì)產(chǎn)生柔性沖擊也不會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊，可用于高速場(chǎng)合。沖擊也不會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊，可用于高速場(chǎng)合。 答答 案案7.凸輪機(jī)構(gòu)壓力角對(duì)凸輪尺寸的影響反映在：如果凸輪機(jī)構(gòu)壓力角對(duì)凸輪尺寸的影響反映在：如果機(jī)構(gòu)壓力角減少其它參數(shù)不變時(shí)，基圓將機(jī)構(gòu)壓力角減少其它參數(shù)不變時(shí)，基圓將_。A. 增大增大 B. 減少減少 C. 不變不變 D. 不一定不一定 一段直線一段直線 B. 一段圓弧一段圓弧 C. 一段拋物線一段拋物線 D. 以凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心為圓心的圓弧以凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心為圓心的圓弧8.若要盤形凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件在某段時(shí)間內(nèi)停止不若要盤形凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件在某段時(shí)間內(nèi)停止不動(dòng)，對(duì)應(yīng)的凸輪輪廓應(yīng)是動(dòng)，對(duì)應(yīng)的凸輪輪廓應(yīng)是_。 答答 案案A. 壓力角不變，運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變壓力角不變，運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變B. 壓力角變，運(yùn)動(dòng)規(guī)律變壓力角變，運(yùn)動(dòng)規(guī)