機械設計基礎第3章課件

第3章凸輪機構教學內容

1．了解凸輪機構的類型，明確凸輪機構的優(yōu)缺點、適用的工業(yè)場合。2．能正確繪制從動件常用運動規(guī)律的位移線圖；3．掌握反轉法，能用圖解法繪制凸輪輪廓線；＊能編程設計凸輪廓線。4．明確影響凸輪機構工作性能和空間尺寸的有關因素。重點

凸輪機構的特點和應用；從動件常用運動規(guī)律及特點；凸輪廓線的圖解設計；影響凸輪機構性能的因素。

第三章凸輪機構從動件(推桿)凸輪機架凸輪機構的優(yōu)點：凸輪具有曲線工作表面，只需設計適當的凸輪輪廓，便可使從動件得到所需的運動規(guī)律，并且結構簡單、緊湊、設計方便。凸輪機構的缺點：凸輪輪廓與從動件之間是點接觸或線接觸，易于磨損，通常用于傳力不大的控制機構。

二、凸輪機構的類型按凸輪的幾何形狀分：1、盤形凸輪機構內燃機配氣機構（2）移動凸輪（3）圓柱凸輪對心直動尖頂從動件偏心直動尖頂從動件2、按從動件的端部形狀分（1）尖頂從動件

對心直動滾子從動件（2）滾子從動件

偏置擺動滾子從動件（3）平底從動件對心直動平底從動件§3-2從動件常用運動規(guī)律

一、基本概念

從動件位移與凸輪轉角之間的關系曲線稱為從動件位移線圖。凸輪輪廓曲線的形狀取決于從動件的位移線圖。即：從動件的不同運動規(guī)律要求凸輪具有不同的輪廓曲線。

一、等速運動規(guī)律

圖中：為推程運動角、h為升程、Ｔ為推程運動時間。從動件運動開始、運動方向改變，終止運動時速度發(fā)生突變，=|∞|，巨大的沖擊在所難免。我們把加速度理論值為無窮大所引起的沖擊稱為剛性沖擊。由于等速運動規(guī)律存在剛性沖擊，因此這種運動規(guī)律不宜單獨作為從動件的運動規(guī)律，一般應在運動的始點、轉折點、終點采用其它運動規(guī)律過渡。

二、簡諧運動規(guī)律點沿圓周勻速運動時，點在該圓的直徑上的投影所構成的運動稱為簡諧運動，又稱為余弦加速度特點只是在運動開始和結束時存在柔性沖擊。除上述運動規(guī)律外，還可應用正弦加速度、高次多項式曲線或將上述規(guī)律組合使用。三、正弦加速度（擺線運動）規(guī)律避免了剛性和柔性沖擊，適用于高速傳動3-3凸輪機構的壓力角1凸輪機構的作用力與凸輪機構的壓力角壓力角：是從動件與凸輪輪廓接觸點B處所受正壓力的方向（即凸輪輪廓在該點法線N-N的方向）與從動件上點B的速度方向之間所夾的銳角。從減小機構受力方面考慮，希望壓力角越小越好。由圖中△DPB考慮到 ，凸輪機構的壓力角計算公式為凸輪機構的壓力角計算公式:3-4圖解法設計凸輪輪廓凸輪以等角速度ω1繞軸心O逆時針方向轉動，這時推桿沿導路（機架）作往復移動。為便于繪制凸輪廓線，需要凸輪相對固定，可假設給整個凸輪機構加上一個公共角速度“－ω1”繞凸輪軸心回轉，根據相對運動原理，這時凸輪與推桿之間的相對運動關系并未改變，但是凸輪已“固定不動”，而推桿一方面隨導路以角速度“－ω1”繞軸心順時針方向轉動（即所謂反轉運動），另一方面還相對于導路作預期的往復移動。由于推桿尖頂和凸輪廓線始終接觸，因此推桿尖頂在這種復合運動中所描繪的軌跡就是凸輪的輪廓曲線。所以設計凸輪廓線的關鍵就在于找出推桿尖頂在這種復合運動中的軌跡。這種設計凸輪廓線的方法稱為反轉法。一,偏置尖頂直動從動件盤形凸輪

已知從動件位移線圖，凸輪以等角速w順時針回轉，其基圓半徑為r0，從動件導路偏距為e，要求繪出此凸輪的輪廓曲線。設計步驟：（1）以r0為半徑作基圓，以e為半徑作偏距圓，點K為從動件導路線與偏距圓的切點，導路線與基圓的交點B0(C0)便是從動件尖底的初始位置。理論廓線、實際廓線滾子推桿盤形凸輪的基圓半徑是指凸輪理論廓線上的最小向徑。二,滾子中心作為尖頂推桿的尖頂滾子半徑的選擇

可以作出凸輪的工作輪廓能作出凸輪工作輪廓，但出現了“尖點”。作出的工作輪廓出現了相交的包絡線。即出現“失真”現象。不論選擇多大的滾子，都能作出工作輪廓凹曲面凸輪不限制滾子半徑為保證不出現尖點和失真現象，應保證：通常?。簼L子半徑太小：1）滾子與凸輪間接觸應力加大；2）滾子本身強度不足。常用解決方法：增大r0,原則是保證不出現尖點和失真現象的前提下，取r0最小。三,平底與導路中心線的交點為尖頂已知凸輪以等角速w順時針回轉，凸輪基圓半徑為r0，凸輪與擺動從動件的中心距為a，從動件長度l，從動件最大擺角ymax，以及從動件的運動規(guī)律（位移線圖y-f），求作此凸輪的輪廓曲線。設計步驟：（1）以為半徑作基圓，以中心距為a，作擺桿長為l與基圓交點于點（2）作從動件位移線圖，并分成若干等分（3）以中心矩a為半徑，o為原心作圖（4）用反轉法作位移線圖對應等得點A0，A1，A2，……（5）以l為半徑，A1，A2，……，為原心作一系列圓弧、……交于基圓C1，C2，……點（6）以l為半徑作對應等分角。（7）以A1C1，A2C2向外量取對應的A1B1，A2B2……（8）將點B0，B1，B2……連成光滑曲線。四擺動從動件盤形凸輪輪廓的繪制§3-5凸輪廓線的解析法設計一滾子直動從動件盤形凸輪已