機械制圖第四章

第四章凸輪機構(gòu)及其設(shè)計內(nèi)容§4－1

凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及分類§4－2

從動件的常用運動規(guī)律§4－3

凸輪機構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計

重點、難點

1.從動件的常用運動規(guī)律；2.盤型凸輪輪廓曲線的設(shè)計。1、凸輪機構(gòu)組成凸輪機構(gòu)由凸輪、從動件和機架組成。凸輪是一個具有曲線輪廓的構(gòu)件，為高副機構(gòu)。含有凸輪的機構(gòu)稱為凸輪機構(gòu)。一、凸輪機構(gòu)的組成及應(yīng)用§4－1凸輪機構(gòu)應(yīng)用及分類機架從動件凸輪2、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用內(nèi)燃機中的配氣機構(gòu)繞線機中的排線機構(gòu)

自動上料機構(gòu)自動機床的進刀機構(gòu)3、凸輪機構(gòu)的特點優(yōu)點：只需確定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，即可實現(xiàn)從動件任意的運動規(guī)律；結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計方便。

缺點：從動件與凸輪輪廓為點接觸或線接觸，接觸應(yīng)力大，易磨損。

應(yīng)用場所：常用于傳力不大的控制機構(gòu)。二、凸輪機構(gòu)的類型1、按凸輪的形狀分（1）盤形凸輪繞固定軸線轉(zhuǎn)動并具有變化半徑的盤形零件。（2）移動凸輪凸輪沿機架作直線移動。（3）圓柱凸輪.將移動凸輪卷成圓柱。2、按從動件的端部形狀分

（1）尖頂從動件能與復(fù)雜凸輪輪廓保持接觸，能實現(xiàn)任意預(yù)期的運動規(guī)律，但點接觸，磨損快。尖頂處安裝一滾子，接觸處為滾動摩擦，耐磨損。（2）滾子從動件接觸處為一平面，但不能與凹陷的凸輪輪廓接觸。（3）平底從動件3、按從動件的運動形式分

直動從動件

從動件作往復(fù)直線移動擺動從動件

從動件作往復(fù)擺動對心從動件偏置從動件4、按凸輪與從動件維持高副接觸（鎖合）的封閉形式分（1）力封閉─彈簧力、從動件重力或其它外力（2）形封閉:利用高副元素本身的幾何形狀槽凸輪機構(gòu)等寬凸輪機構(gòu)等徑凸輪機構(gòu)★凸輪機構(gòu)的命名布置形式+運動形式+從動件形狀+凸輪形狀偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)擺動尖端從動件盤形凸輪機構(gòu)運動規(guī)律：從動件在推程或回程時，其位移S、速度V和加速度a

隨時間t

的變化規(guī)律?；鶊A、推程運動角t、基圓半徑rb、推程、遠休止角

s

回程運動角h回程、近休止角s

′行程hrbB’δss

′

δhωACBr向徑r遠休止、近休止、§4-2從動件的常用運動規(guī)律一、凸輪的運動過程和基本參數(shù)從動件位移線圖otsδs/hδδsδhδtδtDsδδt二、從動件的常用運動規(guī)律1、等速運動規(guī)律（推程段）vδaδh+∞－∞加速度方程：沖擊特性：始點、末點存在剛性沖擊適用場合：低速輕載運動線圖推程運動方程：位移方程：速度方程：推程運動方程:沖擊特性：起點、中點、末點有柔性沖擊適用場合：中速輕載s0tv0h/2h/2t/2t/2h(0t/2)(t/2t)加速段減速段位移方程速度方程加速度方程2、等加速等減速運動規(guī)律a0運動線圖h01234567812345678SVa3、簡諧運動(余弦加速度運動)推程運動方程：沖擊特性：始、末點有柔性沖擊適用場合：中速輕載運動線圖AAAAAAAAAAAAA一、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓線—反轉(zhuǎn)法AAr0-r0§4-3凸輪機構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計凸輪機構(gòu)輪廓曲線的設(shè)計方法：解析法、作圖法1、設(shè)計思想已知:rb、h、w的方向、從動件運動規(guī)律：凸輪轉(zhuǎn)角從動件運動規(guī)律0~π等加速等減速上升h

π~5π/4

遠程休止5π/4~7π/4

等速下降h

7π/4~2π

近程休止2、移動從動件盤形凸輪輪廓的繪制（1）對心直動從動件盤形凸輪1）尖端從動件9101113121234567取長度比例尺l繪圖hsO

/2h/225

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/412345678910111312hsO

/2h/225

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/412345678149101113129101113121234567142）滾子從動件理論廓線實際廓線繪圖:hsO

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/412345678149101113129101113121234567143)平底從動件理論廓線實際廓線hsO

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/41234567891011131223475816101113129（2）偏置直動尖端從動件盤形凸輪機構(gòu)繪圖hsO

/2h/225

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/4123456781491011131214237586偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)圖3、擺動尖端從動件盤形凸輪輪廓的繪制已知：從動件的運動規(guī)律，角升程，凸輪與擺動從動件的中心距LAO，擺桿的長度LAB，凸輪的及其方向，基圓半徑rb。設(shè)計：凸輪輪廓曲線分析w1LoAOA180o120o60oo12345678910A1A2A3A5A6A7A8A9A10A400000000000r0B0L120°B1B2B3B4B5B6B7B8B9B101C12C23C3C4C5C6C7C8C9C10ROA0a-繪圖：180°60°從動件與凸輪的接觸點所受正壓力的方向與從動件上該點的速度方向所夾的銳角α二、凸輪基本參數(shù)的確定1、壓力角BOvω1213αF'F"nnFn⑴F'一定時，壓力角α越大，有害分力F"越大，機構(gòu)的效率越低。

⑵自鎖：當(dāng)α增大到一定程度，使有害分力F"在導(dǎo)路中所引起的摩擦阻力大于F'時，無論凸輪加給從動件的作用力有多大，從動件都不能運動，這種現(xiàn)象稱為自鎖。

推程：直動從動件擺動從動件

回程：

直動和擺動從動件設(shè)計時：αmax≤[α]根據(jù)實踐經(jīng)驗，推薦的許用壓力角取值為:P點為相對瞬心：由△BCP得:ds/dδnnPeOCBωvvOP=v/ω=[ds/dt]/[dδ/dt]=[ds/dδ]αrb=(ds/dδ-e)/

[(rb2-e2)1/2+s]s0sD對心布置有：tgα=ds/dδ/[rb+s]tgα=(OP-e)/BC2、凸輪基圓半徑的確定C與P點在o點同側(cè)時，取“-”號；反之取“+”號。

在其它條件不變的情況下，基圓半徑rb越小

機構(gòu)越緊湊壓力角

效率甚至引起機構(gòu)自鎖?；鶊A半徑確定原則：在保證max[]時，凸輪基圓半徑取小值。由結(jié)構(gòu)設(shè)計（考慮凸輪的結(jié)構(gòu)及強度）確定：凸輪軸：rb略大于軸的半徑r；凸輪單獨制作時：rb=（1.6~2）r，r為軸的半徑當(dāng)α≥[α]時，采取的措施：1)加大基圓半徑rb2)將對心改為偏置從動件3)采用平底從動件=(ds/dδ-e)/

[(rb2-e2)1/2+s]tgααmax凸輪轉(zhuǎn)角δ0余弦加速度運動正弦加速度運動h/rbh/rb凸輪轉(zhuǎn)角δ0等速運動等加等減速運動h/rbh/rbαmax應(yīng)用實例：一對心直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)，δ0＝45o，h=13mm,從動件以正弦加速度運動，要求αmax

≦30o，試確定凸輪的基圓半徑rb。作圖得：h/rb＝0.26rb≧50mm工程上常根據(jù)諾模圖來確定rb3、滾子半徑的選擇min—理論廓線外凸部分最小曲率半徑；′—實際廓線曲率半徑；rT

—滾子半徑?！?min

+rT當(dāng)凸輪廓線為內(nèi)凹時：ρmin內(nèi)凹Ρ’rT★結(jié)論：無論滾子半徑多大，總能由理論廓線得到