凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)§凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定課件

§9-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類§9-2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§9-3凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)§9-4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定第9章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)§9-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類第9章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)1§9-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪機(jī)構(gòu)是含有凸輪的一種高副機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)機(jī)械和半自動(dòng)機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用。凸輪是一具有曲面輪廓的構(gòu)件，一般多為原動(dòng)件（有時(shí)為機(jī)架）；當(dāng)凸輪為原動(dòng)件時(shí)，通常作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，而從動(dòng)件則按預(yù)期輸出特性要求作連續(xù)或間歇的往復(fù)擺動(dòng)、移動(dòng)或平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)?！?-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪機(jī)構(gòu)是含有凸輪的一2一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。如圖3-1所示的內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)，原動(dòng)凸輪1連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過凸輪高副驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2（閥桿）按預(yù)期的輸出特性啟閉閥門，使閥門既能充分開啟，又具有較小的慣性力。圖3－l一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)3沖床裝卸料凸輪機(jī)構(gòu)原動(dòng)凸輪1固定于沖頭上當(dāng)其隨沖頭往復(fù)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過凸輪高副驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2以一定規(guī)律往復(fù)水平移動(dòng)從而使機(jī)械手按預(yù)期的輸出特性裝卸工件。

沖床裝卸料凸輪機(jī)構(gòu)原動(dòng)凸輪1固定于沖頭上4罐頭盒封蓋機(jī)構(gòu)所示的罐頭盒封蓋機(jī)構(gòu)，亦為一凸輪機(jī)構(gòu)。原動(dòng)件1連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過帶有凹槽的固定凸輪3的高副導(dǎo)引從動(dòng)件2上的端點(diǎn)C沿預(yù)期的軌跡——接合縫S運(yùn)動(dòng)從而完成罐頭盒的封蓋任務(wù)。罐頭盒封蓋機(jī)構(gòu)所示的罐頭盒封蓋機(jī)構(gòu)，亦為一凸輪機(jī)構(gòu)。5當(dāng)帶有凹槽的圓柱凸輪1連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過嵌于其槽中的滾子驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2往復(fù)移動(dòng)凸輪1每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，從動(dòng)件2即從喂料器中推出一塊巧克力并將其送至待包裝位置。巧克力輸送凸輪機(jī)構(gòu)從以上諸例可以看出：凸輪機(jī)構(gòu)一般是由三個(gè)構(gòu)件、兩個(gè)低副和一個(gè)高副組成的單自由度機(jī)構(gòu)。當(dāng)帶有凹槽的圓柱凸輪1連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過嵌于其槽中6凸輪機(jī)構(gòu)在對(duì)開印刷機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在膠印機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在對(duì)開印刷機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在膠印機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)7二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類在凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪可為原動(dòng)件也可為機(jī)架；但多數(shù)情況下，凸輪為原動(dòng)件。從不同角度出發(fā)，凸輪機(jī)構(gòu)可作如下分類。1、按兩活動(dòng)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特性分類(1)平面凸輪機(jī)構(gòu)：兩活動(dòng)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu).(2)空間凸輪機(jī)構(gòu)：兩活動(dòng)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)，二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類在凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪可為原動(dòng)件也可為8(1)平面凸輪機(jī)構(gòu)

a.盤形凸輪：凸輪的基本型式是一個(gè)相對(duì)機(jī)架作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)或?yàn)闄C(jī)架且具有變化向徑的盤形構(gòu)件

(1)平面凸輪機(jī)構(gòu)a.盤形凸輪：9它可視為盤形凸輪的演化型式。是一個(gè)相對(duì)機(jī)架作直線移動(dòng)或?yàn)闄C(jī)架且具有變化輪廓的構(gòu)件

b.

移動(dòng)凸輪：(1)平面凸輪機(jī)構(gòu)它可視為盤形凸輪的演化型式。b.移動(dòng)凸輪：(1)10(2)空間凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)械加工中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在其它機(jī)器中的應(yīng)用(2)空間凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)在凸輪機(jī)構(gòu)在其它機(jī)器中的應(yīng)112、按推桿形狀分類(1)尖頂推桿：尖端能與任意復(fù)雜凸輪輪廓保持接觸，因而能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。尖頂與凸輪呈點(diǎn)接觸，易磨損，用于受力不大的場(chǎng)合。

(2)滾子推桿：它改善了從動(dòng)件與凸輪輪廓間的接觸條件，耐磨損，可承受較大載荷，故在工程實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛。(3)平底推桿：平底推桿與凸輪輪廓接觸為一平面，顯然它只能與全部外凸的凸輪輪廓作用。其優(yōu)點(diǎn)是：壓力角小，效率高，潤(rùn)滑好，故常用于高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。

2、按推桿形狀分類(1)尖頂推桿：123.根據(jù)推桿運(yùn)動(dòng)形式的不同以上三種從動(dòng)件還可分為：(1)直動(dòng)推桿(2)擺動(dòng)推桿3.根據(jù)推桿運(yùn)動(dòng)形式的不同以上三種從動(dòng)件還可分為：13(1)直動(dòng)推桿：對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)(1)直動(dòng)推桿：對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)尖頂推14(2)擺動(dòng)推桿擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)(2)擺動(dòng)推桿擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸154、按凸輪高副的鎖合方式分(1)力鎖合：

利用重力、彈簧力或其他外力使組成凸輪高副的兩構(gòu)件始終保持接觸。

4、按凸輪高副的鎖合方式分(1)力鎖合：16形鎖合：利用特殊幾何形狀（虛約束）使組成凸輪高副的兩構(gòu)件始終保持接觸。

等寬凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu)共軛凸輪機(jī)構(gòu)4、按凸輪高副的鎖合方式分形鎖合：等寬凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu)共軛凸輪機(jī)構(gòu)4、按凸輪高副的17盤形凸輪機(jī)構(gòu)在印刷機(jī)中的應(yīng)用等徑凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)械加工中的應(yīng)用利用分度凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位盤形凸輪機(jī)構(gòu)在等徑凸輪機(jī)構(gòu)在利用分度凸輪機(jī)構(gòu)18凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，即可使從?dòng)件實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工作可靠。缺點(diǎn)：凸輪為高副接觸（點(diǎn)或線），壓強(qiáng)較大，容易磨損，凸輪輪廓加工比較困難，費(fèi)用較高。所以通常用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，即可使從?dòng)件實(shí)19一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語二、推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇§9-2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語§9-2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律20尖頂直動(dòng)推桿的位移曲線一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語基圓

基圓半徑r0推程

推程運(yùn)動(dòng)角δ0遠(yuǎn)休

遠(yuǎn)休止角δ01回程

回程運(yùn)動(dòng)角δ0′近休

近休止角δ02行程h尖頂直動(dòng)推桿的位移曲線一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語基圓21二、推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律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.余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律5.3-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律22等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖推程運(yùn)動(dòng)方程從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律開始點(diǎn)結(jié)束點(diǎn)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖推程運(yùn)動(dòng)方程從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)23

由于加速度無窮大而產(chǎn)生的沖擊稱為剛性沖擊。當(dāng)然，在實(shí)際的凸輪機(jī)構(gòu)中由于構(gòu)件的彈性、阻尼等多種因素，不可能產(chǎn)生無窮大的慣性力。這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律通常只適用于低速輕載的工況下，或是對(duì)從動(dòng)件有實(shí)現(xiàn)等速運(yùn)動(dòng)要求的場(chǎng)合1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律由于加速度無窮大而產(chǎn)生的沖擊稱為剛性沖擊。當(dāng)然，24

是指在從動(dòng)件的一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程中（推程或回程），前半段采用等加速，后半段采用等減速其位移曲線為兩段光滑相連的反向拋物線，故有時(shí)又稱為拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其運(yùn)動(dòng)方程和運(yùn)動(dòng)線圖如下所示

2.

等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指在從動(dòng)件的一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程中（推程或回程），前半段采用25速度曲線連續(xù)，而加速度曲線在運(yùn)動(dòng)的起始、中間點(diǎn)和終點(diǎn)處不連續(xù)。將這種由于有限值的加速度突變而產(chǎn)生的沖擊稱為柔性沖擊。適用于中、低速輕載。推程運(yùn)動(dòng)方程等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖

2.

等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律速度曲線連續(xù)，而加速度曲線在運(yùn)動(dòng)的起始、中間點(diǎn)和終點(diǎn)263、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖加速度曲線按余弦規(guī)律變化，稱為余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖加速27該運(yùn)動(dòng)規(guī)律的起始與終點(diǎn)處加速度突變?yōu)橛邢拗担蚨鴷?huì)產(chǎn)生柔性沖擊。如果從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)僅具有推程和回程階段，則其加速度曲線也連續(xù)，不產(chǎn)生柔性沖擊，因而可應(yīng)用于高速工況場(chǎng)合。

3、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律該運(yùn)動(dòng)規(guī)律的起始與終點(diǎn)處加速度突變?yōu)橛邢拗?，因而?huì)產(chǎn)284、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖推程運(yùn)動(dòng)方程由于加速度曲線按正弦規(guī)律變化，故又稱為正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。該種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度與加速度曲線均連續(xù)，不產(chǎn)生剛性與柔性沖擊，適用于高速場(chǎng)合

4、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖推程運(yùn)動(dòng)方程由于294、３-４-５多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律該種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度與加速度曲線均連續(xù)，因而不產(chǎn)生剛性與柔性沖擊，可適用于高速中載工況３-４-５多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律

4、３-４-５多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律該種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度與加30從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較及適用場(chǎng)合

從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較及適用場(chǎng)合31三、組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律為滿足工程實(shí)際的需要，綜合幾種不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種具有良好綜合特性的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這種通過幾種不同函數(shù)組合在一起而設(shè)計(jì)出的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱為組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律。三、組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律為滿足工程實(shí)際的需要，綜合幾種不同321.拼接原則a.中低速運(yùn)動(dòng)的凸輪，為避免剛性沖擊，從動(dòng)件的位移曲線和速度曲線必須連續(xù)b.中高速運(yùn)動(dòng)的凸輪，還應(yīng)避免柔性沖擊，要求從動(dòng)件的加速度曲線也必須連續(xù)在滿足以上條件下，要求最大速度與最大加速度的值盡可能?。?.拼接原則a.中低速運(yùn)動(dòng)的凸輪，為避免剛性沖擊，從動(dòng)件的位33(1)修正正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律該曲線在運(yùn)動(dòng)起始的段和終止的段，采用周期相同的正弦函數(shù)；在兩段中間的段則采用一段周期較長(zhǎng)的簡(jiǎn)諧函數(shù)。(2)修正梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律用幾段簡(jiǎn)諧函數(shù)使加速度成為連續(xù)曲線。加速段和減速段的加速度曲線是對(duì)稱的。組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖

2.組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律舉例(1)修正正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律(2)修正梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)34四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇1、衡量運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo)a、最大速度最大速度值越大，則從動(dòng)件系統(tǒng)的動(dòng)量也大。若機(jī)構(gòu)在工作中遇到需要緊急停車的情況，由于從動(dòng)件系統(tǒng)動(dòng)量過大，會(huì)出現(xiàn)操控失靈，造成機(jī)構(gòu)損壞等安全事故。因此希望從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)速度的最大值越小越好。四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇1、衡量運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo)a、最大速度35b、最大加速度最大加速度值的大小，會(huì)直接影響從動(dòng)件系統(tǒng)的慣性力，從動(dòng)件與凸輪廓線的接觸應(yīng)力，從動(dòng)件的強(qiáng)度等。因此希望從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度最大值越小越好。c、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)。運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)是否連續(xù)也是衡量運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性的主要指標(biāo)。研究表明，為有效改善凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，減小系統(tǒng)的殘余振動(dòng)，應(yīng)選取躍度連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行凸輪廓線設(shè)計(jì)。b、最大加速度c、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)。362.選擇和設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)需注意的問題(1).根據(jù)工作要求選擇或設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律(2).兼顧運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力特性兩方面要求四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇在工程實(shí)際中需針對(duì)具體的設(shè)計(jì)問題，在綜合考慮運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等多方面因素的基礎(chǔ)上來選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2.選擇和設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)需注意的問題(1).根據(jù)工作37

無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線，所依據(jù)的基本原理都是反轉(zhuǎn)法原理。例偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)§9-3凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)1．凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理

當(dāng)給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加一個(gè)公共角速度－ω，使其繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪將靜止不動(dòng)，而推桿則一方面隨其導(dǎo)軌作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

推桿在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中，其尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪的輪廓曲線。

當(dāng)根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求和結(jié)構(gòu)條件選定了其機(jī)構(gòu)的型式、基本尺寸、推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和凸輪的轉(zhuǎn)向之后，就可以進(jìn)行凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)了。凸輪廓線設(shè)計(jì)的方法：作圖法和解析法（1）凸輪的輪廓曲線與推桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理：對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)施加一個(gè)公共運(yùn)動(dòng)時(shí)，各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)保持不變。無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線，所依381.推桿的位移是指推桿頂端沿著移動(dòng)導(dǎo)路方向到基圓的距離2.反轉(zhuǎn)過程中推桿的反轉(zhuǎn)角度與推桿位移之間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與正常運(yùn)動(dòng)過程中凸輪轉(zhuǎn)角與推桿位移的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一樣1.推桿的位移是指推桿頂端沿著移動(dòng)導(dǎo)路方向到基圓的距離39凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)§凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定課件40在設(shè)計(jì)凸輪廓線時(shí)，可假設(shè)凸輪靜止不動(dòng)，而其推桿相對(duì)凸輪作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又在其導(dǎo)軌內(nèi)作預(yù)期運(yùn)動(dòng)，作出推桿在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的一系列位置，則其尖頂?shù)能壽E就是所要求的凸輪廓線。這就是凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的反轉(zhuǎn)法原理。2．用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線

（1）直動(dòng)推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

結(jié)論尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)是滾子推桿和平底推桿盤形凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本問題及方法。（2）凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理1）偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)?2）偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)3）對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)凸輪廓線時(shí)，可假設(shè)凸輪靜止不動(dòng)，而其推41（2）擺動(dòng)推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)?1）擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)2）擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

總結(jié)

對(duì)于滾子推桿（或平底推桿）的盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)，只要先將其滾子中心點(diǎn)（或推桿平底與其導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)）視為尖頂推桿的尖頂，就可用尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法來確定出凸輪理論廓線上各點(diǎn)的位置；然后再以這些點(diǎn)為圓心作出一系列滾子圓（或過這些點(diǎn)作一系列平底推桿的平底線），再作出此圓族（或直線族）的包絡(luò)線。即得所設(shè)計(jì)凸輪的工作廓線。（2）擺動(dòng)推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)?1）擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓42EFA’找出從動(dòng)件在此位置時(shí)對(duì)應(yīng)的位移量SEFA’S43§9-4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定1．凸輪機(jī)構(gòu)的作用力和壓力角（2）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角F＝G/[cos(α+φ1)－(1+2b/l)sin(α+φ1)tanφ2]若α大至使F增至無窮大時(shí)，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指推桿所受正壓力的方向與推桿上點(diǎn)B的速度方向之間所夾的銳角，它是影響凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的一個(gè)重要參數(shù)。常以α表示。在其他情況不變的情況下，α愈大，F(xiàn)愈大，此時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角稱為臨界壓力角αc，即

αc＝arctan{1/[(1＋2b/l)tanφ2]}－φ1（1）凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力§9-4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定1．凸輪機(jī)構(gòu)的作用力和壓44為保證凸輪機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)使其最大壓力角αmax小于臨界壓力角αc，增大l，減小b，可以使αc值提高。通常規(guī)定：凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角αmax應(yīng)小于某一許用壓力角[α]，生產(chǎn)實(shí)際中，為了提高機(jī)構(gòu)的效率，改善其受力情況，即αmax<[α]([α]<<αc)許用壓力角[α]的一般取值為推程時(shí)：直動(dòng)推桿[α]＝30°擺動(dòng)推桿[α]＝35°～45°回程時(shí)：[α]＝70°～80°凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定為保證凸輪機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)使其最大壓力角α45試在下列凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖上標(biāo)出圖示位置的壓力角α。Fvα=0Fvα1231234試在下列凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖上標(biāo)出圖示位置的壓力角α。Fvα=0F46OωDCe對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ

，D點(diǎn)的壓力角α；(4)畫出推桿的行程h。解：（1）寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱

命名：推桿的運(yùn)動(dòng)形式+推桿的形式+凸輪的形式偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)OωDCe對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求解：（1）寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱47ODC以Ｏ為圓心，ＯD為半徑畫理論輪廓曲線，連接OC并延長(zhǎng)交理論輪廓曲線于D0點(diǎn)，在以轉(zhuǎn)動(dòng)中心C為圓心，以CD0為半徑畫圓得基圓，其半徑為r0。D0解：對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ

，D點(diǎn)的壓力角α；(4)畫出推桿的行程h。r0(2)畫出該凸輪的基圓；ODC以Ｏ為圓心，ＯD為半徑畫理論輪廓曲線，連接OC并延長(zhǎng)交48ODCD0解：對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ，D點(diǎn)的壓力角α；(4)畫出推桿的行程h。s(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ，B點(diǎn)的壓力角αODCD0解：對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求s(3)畫出從升程開始到圖示49δODCD0解：以D0點(diǎn)即為推桿的起點(diǎn)，圖示位置時(shí)推桿的位移和相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角分別為S、δ，B點(diǎn)的壓力角α=0。對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ，D點(diǎn)的壓力角α；(4)畫出推桿的行程h。s(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ，B點(diǎn)的壓力角αδODCD0解：以D0點(diǎn)即為推桿的起點(diǎn)，圖示位置時(shí)推桿的位50α=0ODCD0以D0點(diǎn)即為推桿的起點(diǎn)，圖示位置時(shí)推桿的位移和相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角分別為S、δ，D點(diǎn)的壓力角α=0。對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ，D點(diǎn)的壓力角α；(4)畫出推桿的行程h。解：

D點(diǎn)的壓力角αα=0ODCD0以D0點(diǎn)即為推桿的起點(diǎn)，圖示位置時(shí)推桿的位51ODCD0解（4）

：CO連線與凸輪理論輪廓曲線的另一交點(diǎn)為D1,過D1作偏距圓的切線交基圓于D1點(diǎn)，因此D1E1為行程h。δD1E1h對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ

，D點(diǎn)的壓力角α。(4)畫出推桿的行程hODCD0解（4）：CO連線與凸輪理論輪廓曲線的另一交點(diǎn)522．凸輪基圓半徑的確定（1）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑的關(guān)系在偏距一定，推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的條件下，可減小壓力角α，加大基圓半徑r0，從而改善機(jī)構(gòu)的傳力特性，但機(jī)構(gòu)的尺寸會(huì)增大。2．凸輪基圓半徑的確定（1）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑的關(guān)系53（2）凸輪基圓半徑的確定

凸輪基圓半徑的確定的原則是：應(yīng)在滿足αmax≤[α]的條件下，合理地確定凸輪的基圓半徑，使凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸不至過大。先按滿足推程壓力角α≤[α]的條件來確定基圓半徑r0，即r0≥{[(ds/dφ

－

e)/tan[α]－

s]2+e2}1/2用上式計(jì)算得r0隨凸輪廓線上各點(diǎn)的ds/dδ、s值的不同而不同，故需確定r0的極小值，即為凸輪基圓半徑的最小半徑值。2．凸輪基圓半徑的確定（2）凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定的543．滾子推桿滾子半徑的選擇采用滾子推桿時(shí)，滾子半徑的選擇，要考慮滾子的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及凸輪輪廓曲線的形狀等多方面的因素。（1）凸輪輪廓曲線與滾子半徑的關(guān)系則ρa(bǔ)＝ρ＋rr。此時(shí)，無論滾子半徑大小如何，凸輪的工作廓線總是可以平滑地作出來的。則ρa(bǔ)＝ρ－rr。若ρ＝rr時(shí)，則ρa(bǔ)＝0，即工作廓線出現(xiàn)變尖現(xiàn)象。若ρ<rr時(shí)，則ρa(bǔ)<0，即工作廓線出現(xiàn)交叉，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律出現(xiàn)失真現(xiàn)象。1）當(dāng)凸輪理論廓線內(nèi)凹時(shí)，2）當(dāng)凸輪理論廓線外凸時(shí)，3．滾子推桿滾子半徑的選擇采用滾子推桿時(shí)，滾55（2）滾子半徑的選擇首先，應(yīng)使?jié)L子半徑rr小于理論廓線的最小曲率半徑ρmin。而ρmin的大小則可用解析法或作圖法確定。

其次，要求凸輪工作廓線的最小曲率半徑ρa(bǔ)min一般不應(yīng)小于1～5mm。若不滿足此要求時(shí)，就應(yīng)增大r0，或減小rr，或修改s(δ)，或使其工作廓線出現(xiàn)尖點(diǎn)的地方代以合適曲線。

此外，滾子半徑受其強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)限制而不能太小。一般應(yīng)取rr＝(0.1～0.5)r0凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定（2）滾子半徑的選擇首先，應(yīng)使?jié)L子半徑rr小于理論廓線的最小564．平底推桿平底尺寸的確定l＝2lmax＋(5～7)mm（a）1）用作圖法確定：2）用計(jì)算公式確定：l＝2|ds/dδ|max＋(5～7)mm（b）當(dāng)平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)出現(xiàn)失真現(xiàn)象時(shí)，可適當(dāng)增大凸輪的基圓半徑r0來消除失真現(xiàn)象。（1）平底長(zhǎng)度的確定（2）平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)的失真現(xiàn)象4．平底推桿平底尺寸的確定l＝2lmax＋(5～7)57r0Os13578

60o120o90o90o60o120o1’2’90oA90o91113151357

891113121410

對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

已知凸輪的基圓半徑r0，凸輪角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

①選比例尺l，作位移曲線和基圓r0。

②等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。3’4’5’

6’7’

8’1876543210’11’9’12’13’14’1413121110915

③確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。

設(shè)計(jì)步驟④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。r0Os1357860o120o90o90o60o12058r0O

12345678

60o120o90o90o

擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)1234567ABr0O1234567860o120o90o9595.擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)r0r05.擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)r0r060r0O12345678

60o120o90o90o

擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

已知凸輪的基圓半徑r0，逆時(shí)針角速度，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，擺桿角位移曲線，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。1234567120oB11B1B2B3B4B5B6B7B860o90odB22B33B44B55B66B77A1A2A3A4A5A6A7A8ABl

①選比例尺，作位移曲線，作基圓rb和轉(zhuǎn)軸圓OA。

②等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸A的位置。

③確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。

設(shè)計(jì)步驟

④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。r0O1234567860o120o90o961§9-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類§9-2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§9-3凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)§9-4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定第9章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)§9-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類第9章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)62§9-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪機(jī)構(gòu)是含有凸輪的一種高副機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)機(jī)械和半自動(dòng)機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用。凸輪是一具有曲面輪廓的構(gòu)件，一般多為原動(dòng)件（有時(shí)為機(jī)架）；當(dāng)凸輪為原動(dòng)件時(shí)，通常作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，而從動(dòng)件則按預(yù)期輸出特性要求作連續(xù)或間歇的往復(fù)擺動(dòng)、移動(dòng)或平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)?！?-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪機(jī)構(gòu)是含有凸輪的一63一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。如圖3-1所示的內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)，原動(dòng)凸輪1連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過凸輪高副驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2（閥桿）按預(yù)期的輸出特性啟閉閥門，使閥門既能充分開啟，又具有較小的慣性力。圖3－l一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)64沖床裝卸料凸輪機(jī)構(gòu)原動(dòng)凸輪1固定于沖頭上當(dāng)其隨沖頭往復(fù)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過凸輪高副驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2以一定規(guī)律往復(fù)水平移動(dòng)從而使機(jī)械手按預(yù)期的輸出特性裝卸工件。

沖床裝卸料凸輪機(jī)構(gòu)原動(dòng)凸輪1固定于沖頭上65罐頭盒封蓋機(jī)構(gòu)所示的罐頭盒封蓋機(jī)構(gòu)，亦為一凸輪機(jī)構(gòu)。原動(dòng)件1連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過帶有凹槽的固定凸輪3的高副導(dǎo)引從動(dòng)件2上的端點(diǎn)C沿預(yù)期的軌跡——接合縫S運(yùn)動(dòng)從而完成罐頭盒的封蓋任務(wù)。罐頭盒封蓋機(jī)構(gòu)所示的罐頭盒封蓋機(jī)構(gòu)，亦為一凸輪機(jī)構(gòu)。66當(dāng)帶有凹槽的圓柱凸輪1連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過嵌于其槽中的滾子驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2往復(fù)移動(dòng)凸輪1每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，從動(dòng)件2即從喂料器中推出一塊巧克力并將其送至待包裝位置。巧克力輸送凸輪機(jī)構(gòu)從以上諸例可以看出：凸輪機(jī)構(gòu)一般是由三個(gè)構(gòu)件、兩個(gè)低副和一個(gè)高副組成的單自由度機(jī)構(gòu)。當(dāng)帶有凹槽的圓柱凸輪1連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過嵌于其槽中67凸輪機(jī)構(gòu)在對(duì)開印刷機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在膠印機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在對(duì)開印刷機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在膠印機(jī)中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)68二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類在凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪可為原動(dòng)件也可為機(jī)架；但多數(shù)情況下，凸輪為原動(dòng)件。從不同角度出發(fā)，凸輪機(jī)構(gòu)可作如下分類。1、按兩活動(dòng)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特性分類(1)平面凸輪機(jī)構(gòu)：兩活動(dòng)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu).(2)空間凸輪機(jī)構(gòu)：兩活動(dòng)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)，二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類在凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪可為原動(dòng)件也可為69(1)平面凸輪機(jī)構(gòu)

a.盤形凸輪：凸輪的基本型式是一個(gè)相對(duì)機(jī)架作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)或?yàn)闄C(jī)架且具有變化向徑的盤形構(gòu)件

(1)平面凸輪機(jī)構(gòu)a.盤形凸輪：70它可視為盤形凸輪的演化型式。是一個(gè)相對(duì)機(jī)架作直線移動(dòng)或?yàn)闄C(jī)架且具有變化輪廓的構(gòu)件

b.

移動(dòng)凸輪：(1)平面凸輪機(jī)構(gòu)它可視為盤形凸輪的演化型式。b.移動(dòng)凸輪：(1)71(2)空間凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)械加工中的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)在其它機(jī)器中的應(yīng)用(2)空間凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)在凸輪機(jī)構(gòu)在其它機(jī)器中的應(yīng)722、按推桿形狀分類(1)尖頂推桿：尖端能與任意復(fù)雜凸輪輪廓保持接觸，因而能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。尖頂與凸輪呈點(diǎn)接觸，易磨損，用于受力不大的場(chǎng)合。

(2)滾子推桿：它改善了從動(dòng)件與凸輪輪廓間的接觸條件，耐磨損，可承受較大載荷，故在工程實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛。(3)平底推桿：平底推桿與凸輪輪廓接觸為一平面，顯然它只能與全部外凸的凸輪輪廓作用。其優(yōu)點(diǎn)是：壓力角小，效率高，潤(rùn)滑好，故常用于高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。

2、按推桿形狀分類(1)尖頂推桿：733.根據(jù)推桿運(yùn)動(dòng)形式的不同以上三種從動(dòng)件還可分為：(1)直動(dòng)推桿(2)擺動(dòng)推桿3.根據(jù)推桿運(yùn)動(dòng)形式的不同以上三種從動(dòng)件還可分為：74(1)直動(dòng)推桿：對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)(1)直動(dòng)推桿：對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)尖頂推75(2)擺動(dòng)推桿擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)(2)擺動(dòng)推桿擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸764、按凸輪高副的鎖合方式分(1)力鎖合：

利用重力、彈簧力或其他外力使組成凸輪高副的兩構(gòu)件始終保持接觸。

4、按凸輪高副的鎖合方式分(1)力鎖合：77形鎖合：利用特殊幾何形狀（虛約束）使組成凸輪高副的兩構(gòu)件始終保持接觸。

等寬凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu)共軛凸輪機(jī)構(gòu)4、按凸輪高副的鎖合方式分形鎖合：等寬凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu)共軛凸輪機(jī)構(gòu)4、按凸輪高副的78盤形凸輪機(jī)構(gòu)在印刷機(jī)中的應(yīng)用等徑凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)械加工中的應(yīng)用利用分度凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位盤形凸輪機(jī)構(gòu)在等徑凸輪機(jī)構(gòu)在利用分度凸輪機(jī)構(gòu)79凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，即可使從?dòng)件實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工作可靠。缺點(diǎn)：凸輪為高副接觸（點(diǎn)或線），壓強(qiáng)較大，容易磨損，凸輪輪廓加工比較困難，費(fèi)用較高。所以通常用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞纯墒箯膭?dòng)件實(shí)80一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語二、推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇§9-2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語§9-2推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律81尖頂直動(dòng)推桿的位移曲線一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語基圓

基圓半徑r0推程

推程運(yùn)動(dòng)角δ0遠(yuǎn)休

遠(yuǎn)休止角δ01回程

回程運(yùn)動(dòng)角δ0′近休

近休止角δ02行程h尖頂直動(dòng)推桿的位移曲線一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語基圓82二、推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律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.余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律5.3-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律83等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖推程運(yùn)動(dòng)方程從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律開始點(diǎn)結(jié)束點(diǎn)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖推程運(yùn)動(dòng)方程從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)84

由于加速度無窮大而產(chǎn)生的沖擊稱為剛性沖擊。當(dāng)然，在實(shí)際的凸輪機(jī)構(gòu)中由于構(gòu)件的彈性、阻尼等多種因素，不可能產(chǎn)生無窮大的慣性力。這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律通常只適用于低速輕載的工況下，或是對(duì)從動(dòng)件有實(shí)現(xiàn)等速運(yùn)動(dòng)要求的場(chǎng)合1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律由于加速度無窮大而產(chǎn)生的沖擊稱為剛性沖擊。當(dāng)然，85

是指在從動(dòng)件的一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程中（推程或回程），前半段采用等加速，后半段采用等減速其位移曲線為兩段光滑相連的反向拋物線，故有時(shí)又稱為拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其運(yùn)動(dòng)方程和運(yùn)動(dòng)線圖如下所示

2.

等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指在從動(dòng)件的一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程中（推程或回程），前半段采用86速度曲線連續(xù)，而加速度曲線在運(yùn)動(dòng)的起始、中間點(diǎn)和終點(diǎn)處不連續(xù)。將這種由于有限值的加速度突變而產(chǎn)生的沖擊稱為柔性沖擊。適用于中、低速輕載。推程運(yùn)動(dòng)方程等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖

2.

等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律速度曲線連續(xù)，而加速度曲線在運(yùn)動(dòng)的起始、中間點(diǎn)和終點(diǎn)873、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖加速度曲線按余弦規(guī)律變化，稱為余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖加速88該運(yùn)動(dòng)規(guī)律的起始與終點(diǎn)處加速度突變?yōu)橛邢拗?，因而?huì)產(chǎn)生柔性沖擊。如果從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)僅具有推程和回程階段，則其加速度曲線也連續(xù)，不產(chǎn)生柔性沖擊，因而可應(yīng)用于高速工況場(chǎng)合。

3、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律該運(yùn)動(dòng)規(guī)律的起始與終點(diǎn)處加速度突變?yōu)橛邢拗?，因而?huì)產(chǎn)894、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖推程運(yùn)動(dòng)方程由于加速度曲線按正弦規(guī)律變化，故又稱為正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。該種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度與加速度曲線均連續(xù)，不產(chǎn)生剛性與柔性沖擊，適用于高速場(chǎng)合

4、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖推程運(yùn)動(dòng)方程由于904、３-４-５多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律該種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度與加速度曲線均連續(xù)，因而不產(chǎn)生剛性與柔性沖擊，可適用于高速中載工況３-４-５多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律

4、３-４-５多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律該種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度與加91從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較及適用場(chǎng)合

從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較及適用場(chǎng)合92三、組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律為滿足工程實(shí)際的需要，綜合幾種不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種具有良好綜合特性的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這種通過幾種不同函數(shù)組合在一起而設(shè)計(jì)出的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱為組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律。三、組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律為滿足工程實(shí)際的需要，綜合幾種不同931.拼接原則a.中低速運(yùn)動(dòng)的凸輪，為避免剛性沖擊，從動(dòng)件的位移曲線和速度曲線必須連續(xù)b.中高速運(yùn)動(dòng)的凸輪，還應(yīng)避免柔性沖擊，要求從動(dòng)件的加速度曲線也必須連續(xù)在滿足以上條件下，要求最大速度與最大加速度的值盡可能小．1.拼接原則a.中低速運(yùn)動(dòng)的凸輪，為避免剛性沖擊，從動(dòng)件的位94(1)修正正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律該曲線在運(yùn)動(dòng)起始的段和終止的段，采用周期相同的正弦函數(shù)；在兩段中間的段則采用一段周期較長(zhǎng)的簡(jiǎn)諧函數(shù)。(2)修正梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律用幾段簡(jiǎn)諧函數(shù)使加速度成為連續(xù)曲線。加速段和減速段的加速度曲線是對(duì)稱的。組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖

2.組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律舉例(1)修正正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律(2)修正梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)95四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇1、衡量運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo)a、最大速度最大速度值越大，則從動(dòng)件系統(tǒng)的動(dòng)量也大。若機(jī)構(gòu)在工作中遇到需要緊急停車的情況，由于從動(dòng)件系統(tǒng)動(dòng)量過大，會(huì)出現(xiàn)操控失靈，造成機(jī)構(gòu)損壞等安全事故。因此希望從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)速度的最大值越小越好。四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇1、衡量運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo)a、最大速度96b、最大加速度最大加速度值的大小，會(huì)直接影響從動(dòng)件系統(tǒng)的慣性力，從動(dòng)件與凸輪廓線的接觸應(yīng)力，從動(dòng)件的強(qiáng)度等。因此希望從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度最大值越小越好。c、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)。運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)是否連續(xù)也是衡量運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性的主要指標(biāo)。研究表明，為有效改善凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，減小系統(tǒng)的殘余振動(dòng)，應(yīng)選取躍度連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行凸輪廓線設(shè)計(jì)。b、最大加速度c、運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)。972.選擇和設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)需注意的問題(1).根據(jù)工作要求選擇或設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律(2).兼顧運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力特性兩方面要求四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇在工程實(shí)際中需針對(duì)具體的設(shè)計(jì)問題，在綜合考慮運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等多方面因素的基礎(chǔ)上來選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2.選擇和設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)需注意的問題(1).根據(jù)工作98

無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線，所依據(jù)的基本原理都是反轉(zhuǎn)法原理。例偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)§9-3凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)1．凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理

當(dāng)給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加一個(gè)公共角速度－ω，使其繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪將靜止不動(dòng)，而推桿則一方面隨其導(dǎo)軌作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

推桿在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中，其尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪的輪廓曲線。

當(dāng)根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求和結(jié)構(gòu)條件選定了其機(jī)構(gòu)的型式、基本尺寸、推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和凸輪的轉(zhuǎn)向之后，就可以進(jìn)行凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)了。凸輪廓線設(shè)計(jì)的方法：作圖法和解析法（1）凸輪的輪廓曲線與推桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理：對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)施加一個(gè)公共運(yùn)動(dòng)時(shí)，各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)保持不變。無論是采用作圖法還是解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線，所依991.推桿的位移是指推桿頂端沿著移動(dòng)導(dǎo)路方向到基圓的距離2.反轉(zhuǎn)過程中推桿的反轉(zhuǎn)角度與推桿位移之間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與正常運(yùn)動(dòng)過程中凸輪轉(zhuǎn)角與推桿位移的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一樣1.推桿的位移是指推桿頂端沿著移動(dòng)導(dǎo)路方向到基圓的距離100凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)§凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定課件101在設(shè)計(jì)凸輪廓線時(shí)，可假設(shè)凸輪靜止不動(dòng)，而其推桿相對(duì)凸輪作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又在其導(dǎo)軌內(nèi)作預(yù)期運(yùn)動(dòng)，作出推桿在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的一系列位置，則其尖頂?shù)能壽E就是所要求的凸輪廓線。這就是凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的反轉(zhuǎn)法原理。2．用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線

（1）直動(dòng)推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

結(jié)論尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)是滾子推桿和平底推桿盤形凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本問題及方法。（2）凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理1）偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)?2）偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)3）對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)凸輪廓線時(shí)，可假設(shè)凸輪靜止不動(dòng)，而其推102（2）擺動(dòng)推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)?1）擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)2）擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

總結(jié)

對(duì)于滾子推桿（或平底推桿）的盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)，只要先將其滾子中心點(diǎn)（或推桿平底與其導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)）視為尖頂推桿的尖頂，就可用尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法來確定出凸輪理論廓線上各點(diǎn)的位置；然后再以這些點(diǎn)為圓心作出一系列滾子圓（或過這些點(diǎn)作一系列平底推桿的平底線），再作出此圓族（或直線族）的包絡(luò)線。即得所設(shè)計(jì)凸輪的工作廓線。（2）擺動(dòng)推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)?1）擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓103EFA’找出從動(dòng)件在此位置時(shí)對(duì)應(yīng)的位移量SEFA’S104§9-4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定1．凸輪機(jī)構(gòu)的作用力和壓力角（2）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角F＝G/[cos(α+φ1)－(1+2b/l)sin(α+φ1)tanφ2]若α大至使F增至無窮大時(shí)，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指推桿所受正壓力的方向與推桿上點(diǎn)B的速度方向之間所夾的銳角，它是影響凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的一個(gè)重要參數(shù)。常以α表示。在其他情況不變的情況下，α愈大，F(xiàn)愈大，此時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角稱為臨界壓力角αc，即

αc＝arctan{1/[(1＋2b/l)tanφ2]}－φ1（1）凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力§9-4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定1．凸輪機(jī)構(gòu)的作用力和壓105為保證凸輪機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)使其最大壓力角αmax小于臨界壓力角αc，增大l，減小b，可以使αc值提高。通常規(guī)定：凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角αmax應(yīng)小于某一許用壓力角[α]，生產(chǎn)實(shí)際中，為了提高機(jī)構(gòu)的效率，改善其受力情況，即αmax<[α]([α]<<αc)許用壓力角[α]的一般取值為推程時(shí)：直動(dòng)推桿[α]＝30°擺動(dòng)推桿[α]＝35°～45°回程時(shí)：[α]＝70°～80°凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定為保證凸輪機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)使其最大壓力角α106試在下列凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖上標(biāo)出圖示位置的壓力角α。Fvα=0Fvα1231234試在下列凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖上標(biāo)出圖示位置的壓力角α。Fvα=0F107OωDCe對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ

，D點(diǎn)的壓力角α；(4)畫出推桿的行程h。解：（1）寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱

命名：推桿的運(yùn)動(dòng)形式+推桿的形式+凸輪的形式偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)OωDCe對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求解：（1）寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱108ODC以Ｏ為圓心，ＯD為半徑畫理論輪廓曲線，連接OC并延長(zhǎng)交理論輪廓曲線于D0點(diǎn)，在以轉(zhuǎn)動(dòng)中心C為圓心，以CD0為半徑畫圓得基圓，其半徑為r0。D0解：對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ

，D點(diǎn)的壓力角α；(4)畫出推桿的行程h。r0(2)畫出該凸輪的基圓；ODC以Ｏ為圓心，ＯD為半徑畫理論輪廓曲線，連接OC并延長(zhǎng)交109ODCD0解：對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ，D點(diǎn)的壓力角α；(4)畫出推桿的行程h。s(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ，B點(diǎn)的壓力角αODCD0解：對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求s(3)畫出從升程開始到圖示110δODCD0解：以D0點(diǎn)即為推桿的起點(diǎn)，圖示位置時(shí)推桿的位移和相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角分別為S、δ，B點(diǎn)的壓力角α=0。對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ，D點(diǎn)的壓力角α；(4)畫出推桿的行程h。s(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ，B點(diǎn)的壓力角αδODCD0解：以D0點(diǎn)即為推桿的起點(diǎn)，圖示位置時(shí)推桿的位111α=0ODCD0以D0點(diǎn)即為推桿的起點(diǎn)，圖示位置時(shí)推桿的位移和相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角分別為S、δ，D點(diǎn)的壓力角α=0。對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ，D點(diǎn)的壓力角α；(4)畫出推桿的行程h。解：

D點(diǎn)的壓力角αα=0ODCD0以D0點(diǎn)即為推桿的起點(diǎn)，圖示位置時(shí)推桿的位112ODCD0解（4）

：CO連線與凸輪理論輪廓曲線的另一交點(diǎn)為D1,過D1作偏距圓的切線交基圓于D1點(diǎn)，因此D1E1為行程h。δD1E1h對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu),求(1)寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱；(2)畫出該凸輪的基圓；(3)畫出從升程開始到圖示位置時(shí)推桿的位移，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ

，D點(diǎn)的壓力角α。(4)畫出推桿的行程hODCD0解（4）：CO連線與凸輪理論輪廓曲線的另一交點(diǎn)1132．凸輪基圓半徑的確定（1）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑的關(guān)系在偏距一定，推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的條件下，可減小壓力角α，加大基圓半徑r0，從而改善機(jī)構(gòu)的傳力特性，但機(jī)構(gòu)的尺寸會(huì)增大。2．凸輪基圓半徑的確定（1）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑的關(guān)系114（2）凸輪基圓半徑的確定

凸輪基圓半徑的確定的原則是：應(yīng)在滿足αmax≤[α]的條件下，合理地確定凸輪的基圓半徑，使凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸不至過大。先按滿足推程壓力角α≤[α]的條件來確定基圓半徑r0，即r0≥{[(ds/dφ

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