凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第八章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

（一）教學(xué)要求

1、了解凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，能按運(yùn)動(dòng)規(guī)律繪制S-ф曲線

2、把握?qǐng)D解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓，了解凸輪機(jī)構(gòu)的自鎖、壓力角與基圓半徑的關(guān)系

（二）教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)

1、常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)，剛性沖擊，柔性沖擊，S-ф曲線繪制2、凸輪輪廓設(shè)計(jì)原理—反轉(zhuǎn)法，自鎖、壓力角與基圓半徑的概念

（三）教學(xué)內(nèi)容

§8—1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類

凸輪機(jī)構(gòu)的分類：

按凸輪形狀分：1）盤形凸輪

2）移動(dòng)凸輪3）圓柱凸輪

按從動(dòng)件型式分：1）尖底從動(dòng)件；

2）滾子從動(dòng)件；3）平底從動(dòng)件

按維持高副接觸分（鎖合）；1）力鎖合→彈簧力、重力等2）幾何鎖合：等徑凸輪；

等寬凸輪

凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)便利，可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件任意預(yù)期運(yùn)動(dòng)，因此在機(jī)床、紡織機(jī)械、輕工機(jī)械、印刷機(jī)械、機(jī)電一體化裝配中大量應(yīng)用。

缺點(diǎn)：1）點(diǎn)、線接觸易磨損；2）凸輪輪廓加工困難；3）行程不大

§8—2從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

凸輪的輪廓形狀取決于從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

基圓——凸輪理論輪廓曲線最小矢徑r0所作的圓。

偏距圓——從動(dòng)件導(dǎo)路與凸輪回轉(zhuǎn)中心O的偏負(fù)距離為e，并以e為半徑O為圓心所作的圓。

行程——從動(dòng)件由最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的位移h（式擺角?）

推程運(yùn)動(dòng)角——從動(dòng)件由最低運(yùn)行到最高位置，凸輪所轉(zhuǎn)過的角。回程運(yùn)動(dòng)角——高——低凸輪轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角。

遠(yuǎn)休止角——從動(dòng)件到達(dá)最高位置停留過程中凸輪所轉(zhuǎn)過的角。近休止角——從動(dòng)件在最低位置停留過程中所轉(zhuǎn)過的角。

從動(dòng)件位移線圖——從動(dòng)件位移S與凸輪轉(zhuǎn)角?（或時(shí)間t）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。

s從動(dòng)件速度線圖——加速度線圖統(tǒng)稱從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)線圖。

一、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1）等速運(yùn)動(dòng)s??vhv0??

h?,tv???

a∞a?0

從動(dòng)件開始和最大行程加速度有突變則有很大的沖擊。這種沖擊稱剛性沖擊。實(shí)質(zhì)材料有彈性變形不可能達(dá)到?，但依舊有猛烈的沖擊。只適用于低速輕載。http://.03752）等加速度、等減速度等加速度s?k?2014941O123?456?,ts-∞?2h2s???2??4h??v???2??4h?2??a??2?0???等減速度

vh?,ta?2Aa0BC?,t?2hs?h?(???)2?2??4h???v??2(???)

???a??4h?2??2??2????

加速度有有限突變，柔性沖擊，適用于中等速度輕載。

3、（余弦PV速度）規(guī)律?h?s?(1?cos?)?2??h????sin??v????h?2?2??a?cos?2??2??01494s1O1h23?456?,tv?,taAa0BC?,th?,t?,tR?h2加速度有突變，仍存在柔性沖擊。適用于中速、中載4、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律（正弦加速度）

??12?sin?)?s?h?(??2???h?2??v?(1?cos?)????22?h?2??a?sin?2????∵h(yuǎn)?2?rr?h2?,???，見圖P118，P65。2??這種規(guī)律沒有加速度突變，則即不存在剛性沖擊，又不存在柔性沖擊，適用高速輕載。

5、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律（自學(xué)），P119~121

§8—3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)

一、作圖法

1、直動(dòng)從動(dòng)件星形凸輪機(jī)構(gòu)已知：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，等角速度?，偏距e，基園半徑r0。

要求：繪出凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)步驟：

①以r0為半徑作基園，e為半徑作偏距園。②過K點(diǎn)作從動(dòng)件等路交B0點(diǎn)。③作位移線圖，分成若干等份。④等分偏距園，過K1，K2，??，K5作切線，交于基圓，C1，C2，??，C5B2C2B0B1C1eKOr0C3B3C41180°32??C960°(C0)?B9C8B8B7C6C5B5B6(a)90°C730°B4s2'1'3'4'5'6'7'8'2180°34567830°90°960°0hO(b)?1⑤應(yīng)用反轉(zhuǎn)法，量取從動(dòng)件在各切線對(duì)預(yù)置上的位移，由S??圖中量取從動(dòng)件位移，得B1，B2，??，即C1B1=11’

C2B2=Z2’??

⑥將B0，B1??連成光滑曲線，即為凸輪輪廓曲線

對(duì)于滾子從動(dòng)件星形凸輪機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)方法與上一致，只是只要把它乘作滾子中心看作為尖頂從動(dòng)件凸輪，則由上方法得出的輪廓曲線稱為理論輪??A1?1D2?2B3B2C2A0aD1B1C1?60°A9C0B0A8A2D3C3r0180°O90°30°?3B4C4C5C6C9C8B9B8A7C7B7B5A3B6A6A5A4(a)廓曲線，然后以該輪廓曲線為圓心，滾子半徑rT為半徑畫一系列圓，再畫這些圓所包絡(luò)的曲線，即為所設(shè)計(jì)的輪廓曲線，這稱為實(shí)際輪廓曲線。其中r0指理論輪廓曲線的其圓半徑。對(duì)于平底從動(dòng)件，則只要做出不同位置平底的包絡(luò)線，即為實(shí)際輪廓曲線。2、搖擺從動(dòng)件星形凸輪機(jī)構(gòu)

已知：基圓半徑r0，中心距a，擺桿長(zhǎng)l，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律

求：凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)步驟：

①以r0為半徑作基圓，以中心距為a，作擺桿長(zhǎng)為l與基圓交點(diǎn)于B0點(diǎn)

②作從動(dòng)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(zhuǎn)法作位移線圖對(duì)應(yīng)等得點(diǎn)A0，A1，A2，??⑤以l為半徑，A1，A2，??，為原心作一系列圓弧C1D1

?4'3'2'1'5'6'8'34567830°90°?max7'(b)0O12180°960°?C2D2??交于基圓C1，C2，??點(diǎn)

⑥以l為半徑作對(duì)應(yīng)等分?角。

⑦以A1C1，A2C2向外量取對(duì)應(yīng)?1,?2,?3的A1B1，A2B2??

⑧將點(diǎn)B0，B1，B2??連成光滑曲線。

發(fā)現(xiàn)從動(dòng)桿與輪廓干擾，尋常作成曲桿，避免干擾，或擺桿與凸輪輪廓不在一個(gè)平面內(nèi)僅靠頭部伸出桿與輪廓接觸。

對(duì)于滾子和平底同樣是畫出理論輪廓曲線為參數(shù)至運(yùn)動(dòng)軌跡，作出一系列位置的包絡(luò)線即為實(shí)際輪廓曲線。http://.

§8—4解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線

一、滾子從動(dòng)件星形凸輪

rmBaB'?l2?maxB01A2'1'3'4'5'6'7'8'?O?max123120°4120°5678120°0?(a)(b)v1B4B3B5B6B7B'3B'2B'1B'4OB1B0B2C1C2C3C4??rm(c)AlB0B8C5C6C7C8已知：基圓r0，角速度?，偏距e，運(yùn)動(dòng)規(guī)律S?S(?)求：凸輪輪廓曲線（1）求理論輪廓曲線陳述坐標(biāo)變換矩陣有坐標(biāo)變換換矩陣

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?sin?cos?0a??S0?S??e?b????1????1??x?(S0?S)co?s?esin?y?(S0?S)sin??eco?s（4-15）

書中?前引入系數(shù)?，這沒必要，因在運(yùn)算中運(yùn)算越簡(jiǎn)單越好，否則易出錯(cuò)，只要遵守

約定，?代入時(shí)“