凸輪機(jī)構(gòu)工作原理

凸輪機(jī)構(gòu)工作原理第一節(jié)

概述第二節(jié)從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律第三節(jié)圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓第一節(jié)概述結(jié)構(gòu)：三個(gè)構(gòu)件—凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架。作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn)從動(dòng)件直線移動(dòng)或擺動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：可精確實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，簡(jiǎn)單緊湊。缺點(diǎn)：高副，線接觸，易磨損，傳力不大。

應(yīng)用：內(nèi)燃機(jī)、縫紉機(jī)挑線機(jī)構(gòu)、自動(dòng)車床等。一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和特點(diǎn)凸輪：具有控制從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的曲線輪廓或凹槽的主動(dòng)件。2、按凸輪形狀分：盤形、

移動(dòng)、圓柱凸輪(端面

)。3、按從動(dòng)件端部形狀分：尖頂、

滾子、平底從動(dòng)件。尖頂——構(gòu)造簡(jiǎn)單、易磨損、用于儀表機(jī)構(gòu)；滾子——磨損小，應(yīng)用廣；平底——受力好、潤(rùn)滑好，用于高速傳動(dòng)。二、凸輪機(jī)構(gòu)分類4、按凸輪與從動(dòng)件的鎖合方式分類：

力鎖合：利用彈簧力或從動(dòng)件自身重力使從動(dòng)件與凸輪始終保持接觸。

形鎖合：利用凸輪與從動(dòng)件的特殊結(jié)構(gòu)形狀使從動(dòng)件與凸輪始終保持接觸。1、按運(yùn)動(dòng)形式分：平面凸輪機(jī)構(gòu)、空間凸輪機(jī)構(gòu)

。按對(duì)心形式還可分為：對(duì)心、

偏置兩種。5、按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分：直動(dòng)從動(dòng)件、擺動(dòng)從動(dòng)件

。4機(jī)構(gòu)中凸輪勻速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從動(dòng)件往復(fù)移動(dòng)，滾子接觸,摩擦阻力小，不易摩擦，承載能力較大，但運(yùn)動(dòng)規(guī)律有局限性，滾子軸處有間隙，不宜高速。5機(jī)構(gòu)中凸輪勻速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從動(dòng)件往復(fù)移動(dòng)，壓力角始終為零度，傳力特性好，結(jié)構(gòu)緊湊，潤(rùn)滑性能好，摩擦阻力較小，適用于高速，但凸輪輪廓不允許呈下凹，因此實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律受到限制。6當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)，即成為移動(dòng)凸輪，一般作往復(fù)移動(dòng)。7

為保證凸輪機(jī)構(gòu)能正常工作，必須保持凸輪輪廓與從動(dòng)件相接觸，該機(jī)構(gòu)是靠凸輪與從動(dòng)件的特殊幾何結(jié)構(gòu)來保持兩者的接觸。8機(jī)構(gòu)中凸輪勻速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從動(dòng)件往復(fù)擺動(dòng)，滾子接觸，摩擦阻力小，不易摩擦，承載能力較大，但運(yùn)動(dòng)規(guī)律有局限性，滾子軸處有間隙，不宜高速。設(shè)計(jì)：潘存云δhδhotδ1s2第二節(jié)從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù):1)據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式；名詞術(shù)語(yǔ)：一、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程基圓、推程運(yùn)動(dòng)角、基圓半徑、推程、遠(yuǎn)休止角、回程運(yùn)動(dòng)角、回程、近休止角、行程。rminh

ω1A2)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；3)合理確定結(jié)構(gòu)尺寸；4)設(shè)計(jì)輪廓曲線。δsδsδ’sδ’sDBCB’δtδt升-停-降-停的運(yùn)動(dòng)循環(huán)s＝s(t)

v＝v(t)

形式：多項(xiàng)式、三角函數(shù)a＝a(t)二、從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律：從動(dòng)件的位移、速度、加速度隨時(shí)間（或凸輪轉(zhuǎn)角）的變化規(guī)律。在推程起始點(diǎn)：δ1=0，s2=0推程運(yùn)動(dòng)方程：

s2

＝hδ1/δtv2

＝

hω1/δts2δ1δtv2δ1a2δ1h在推程終止點(diǎn)：δ1=δt，s2=h+∞－∞剛性沖擊回程運(yùn)動(dòng)方程：

s2＝h(1-δ1/δh)v2＝-hω1/δha2＝0a2

＝01.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適合低速場(chǎng)合在推程起始點(diǎn)：δ1=0，s=0等加速階段：在推程終止點(diǎn)：δ1=δt，s=h柔性沖擊等減速階段：2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律v2δ1a2δ1適合中、低速場(chǎng)合δ0s2δ1設(shè)計(jì)：潘存云hδtδ1s2δ1a23.簡(jiǎn)諧(余弦加速度)運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：

s2＝h[1-cos(πδ1/δt)]/2v2

＝πhω1sin(πδ1/δt)/2δta2

＝π2hω21cos(πδ1/δt)/2δ2t

回程：

s2＝h[1＋cos(πδ1/δh)]/2

v2＝-πhω1sin(πδ1/δh)/2δha2＝-π2hω21cos(πδ1/δh)/2δ2h123456δ1v2Vmax=1.57hω/2δ0在起始和終止處理論上a2為有限值，產(chǎn)生柔性沖擊。123456第三節(jié)圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)：潘存云反轉(zhuǎn)法原理：

給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以-ω1時(shí)，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。O-ω13’1’2’331122ω1設(shè)計(jì)：潘存云60°rmin120°-ω1ω11’對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度ω1（逆時(shí)針）和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：①選比例尺μl作基圓rmin。②反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。③確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。1.對(duì)心尖頂從動(dòng)件盤形凸輪1’3’5’7’8’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’90°90°A1876543214131211109一、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)60°120°90°90°135789111315s2δ19’11’13’12’14’10’設(shè)計(jì)：潘存云s2δ1911131513578rminA120°-ω11’設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：①選比例尺μl作基圓rmin。②反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。③確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’60°90°90°1876543214131211109理論輪廓實(shí)際輪廓⑤作各位置滾子圓的內(nèi)(外)包絡(luò)線。2.滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪滾子直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度ω1和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。60°120°90°90°ω1設(shè)計(jì)：潘存云s2δ1911131513578rmin對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度ω1和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟：①選比例尺μl作基圓rmin。②反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。③確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。④作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。3.對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪8’7’6’5’4’3’2’1’9’10’11’12’13’14’-ω1ω1A1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’12345678151413121110960°120°90°90°設(shè)計(jì)：潘存云911131513578OeA偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度ω1和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。4.偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’-ω1ω16’1’2’3’4’5’7’8’15’14’13’12’11’10’9’設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：①選比例尺μl作基圓rmin;②反向等分各運(yùn)動(dòng)角;③確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置;④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k860°120°90°90°s2δ16’1’2’3’4’5’7’8’15’14’13’12’11’10’9’設(shè)計(jì)：潘存云120°B’1φ1rmin60°120°90°90°φδ1擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度ω1，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，擺桿角位移方程，設(shè)計(jì)該凸輪