九凸輪機構(gòu)及其設(shè)計方案

PAGE第1頁第九章凸輪機構(gòu)及其設(shè)計§9—1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類一、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用：常用的高副機構(gòu)自動機械和半自動機械裝置中，實現(xiàn)運動比連桿（最多9個點）容易，使用廣泛。1。應(yīng)用實例：（1)內(nèi)燃機配氣機構(gòu)：2.凸輪機構(gòu)及組成：是高副機構(gòu)3。優(yōu)點:易滿足任意復(fù)雜運動的要求；簡單緊湊,工作可靠；易設(shè)計。4。缺點:易磨損（點線接觸—高副)。用于受力不大的場合；加工困難，成本高。二、凸輪機構(gòu)的分類：1.分類：（1）凸輪機構(gòu)(兩活動構(gòu)件作平面、空間運動）(2）凸輪機構(gòu)（按推桿運動副形狀分）（3）凸輪機構(gòu)（推桿運動形式)（4）凸輪機構(gòu)（力方式）圖9-SEQ圖表\＊ARABIC圖9-SEQ圖表\＊ARABIC12.命名： 以上分類方法組合：擺動滾子推桿圓柱凸輪機構(gòu)偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)§9-2從動件的運動規(guī)律及其選擇一、凸輪與從動件的運動關(guān)系:圖9-SEQ圖表\＊ARABIC2一個運動循環(huán)圖9-SEQ圖表\＊ARABIC2從動件行程：從動件的最大位移：h整程角（一個運動循環(huán)對應(yīng)凸輪總轉(zhuǎn)角）二、從動件的運動規(guī)律（推桿的運動規(guī)律）：指從動件的位移s、速度v、加速度a隨時間而變化的規(guī)律凸輪一般以等角速度運動其中，位移線圖最重要圖a）的運動規(guī)律用圖b）表示初始條件了解從動件的運動規(guī)律三、從動件運動規(guī)律的選擇：考慮：剛性沖擊、柔性沖擊、vmax（速度幅值)、amax參考表4—2講1。從動件基本運動規(guī)律基本運動規(guī)律（102頁表4—1）圖9-SEQ圖表\*ARABIC圖9-SEQ圖表\*ARABIC3即sva線圖如下：運動開始和終止時，速度有突變（2）等加速等減速運動規(guī)律：指從動件在推程(或回程）中，先作等加速運動，再作等減速運動，加速度為常數(shù)推程

前半行程合后半行程（1）加速度大小相等，方向相反(2）所用時間相等，均為tr/2（3）位移量相等，均為h/2方程圖9—SEQ圖表\＊ARABIC4A、B、C三點速度有突變（3）簡諧運動規(guī)律：指從動桿的加速度按余弦規(guī)律變化2.組合運動規(guī)律：幾種運動規(guī)律組合，連接點處s、v、a應(yīng)相等§9-3凸輪輪廓曲線的設(shè)計一、凸輪輪廓設(shè)計的基本原理1.對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)：反轉(zhuǎn)法：在設(shè)計凸輪廓線時,可假設(shè)凸輪靜止不動，而使推桿相對于凸輪作反轉(zhuǎn)運動,同時又在其導(dǎo)軌內(nèi)作預(yù)期運動，做出推桿在這種復(fù)合運動中的一系列位置，則其尖頂?shù)能壽E就是所要求的凸輪廓線。(圖輪廓線的設(shè)計的基本原理）例：試用反轉(zhuǎn)法繪制一對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)的凸輪輪廓曲線,已知凸輪的基圓半徑為r0=15mm,凸輪以等角速度沿逆時針方向回轉(zhuǎn),推桿的運動規(guī)律如圖。（用反轉(zhuǎn)法)步驟:（1）繪制并等分位移線圖（2）畫基圓等分基圓得推桿在反轉(zhuǎn)運動中導(dǎo)軌占據(jù)的各個位置求推桿在復(fù)合運動中占據(jù)的位置連線2。對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)先按上述繪出滾子中心A在推桿復(fù)合運動中依次占據(jù)的位置1ˊ、2ˊ……然后以1ˊ、2ˊ……為圓心，以滾子半徑rr為半徑，作一系列圓，再作此圓簇的包絡(luò)線，即為凸輪的輪廓曲線.3。對心直動平底推桿盤形凸輪機構(gòu)：將推桿導(dǎo)路的中心線與推桿平底的交點A視為尖頂推桿的尖點，按前述的作圖步驟確定出點A在推桿作復(fù)合運動時依次占據(jù)的位置1ˊ、2ˊ…….然后再通過點1ˊ、2ˊ……作一系列代表推桿平底的直線,而此直線簇的包絡(luò)線即為凸輪的工作廓線。平底左右兩側(cè)的寬度W應(yīng)分別大于左右兩側(cè)的運動點距離LmaxW=Lmax+5mm5.擺動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)給出推桿角位移方程相對直動：已知：lOA、r0、lAB、逆時針，求:圖輪廓線繪制：(1）定出O、A基圓、B（以A為圓心,lAB為半徑的基圓）(2）等分（3)以O(shè)為圓心,lOA為半徑，轉(zhuǎn)圓，對應(yīng)上述等分的A1、A2……以A1圓心，lAB為半徑，與基圓交于B1使lAB交射線于（即為凸輪上一點）或連OA1使的射線，以lAB交射線于點(即為凸輪上一點)，同理得……（4）連線6。擺動滾子推桿從動件盤形凸輪機構(gòu)在以上基礎(chǔ)上畫滾子包絡(luò)線即可得7。直動推桿圓柱凸輪機構(gòu)例:3-1設(shè)計一對心直動滾子從動件凸輪機構(gòu)。已知：滾子半徑rr=10mm，凸輪順時針轉(zhuǎn)，從動件在推程中的運動規(guī)律為簡諧運動,升距h=30mm，回程以對稱型等加速等減速運動規(guī)律返回原處,對應(yīng)于從動件各運動階段,凸輪的轉(zhuǎn)角分別為（凸輪的軸的半徑rs=20mm）基圓半徑45mm。試繪制該機構(gòu)的凸輪輪廓。解：(1）畫從動件位移線圖,如上圖，先取適當?shù)谋壤呃L制、等分r0=1。75rs+10=1。75×20+10=45mm(2)畫基圓:mm(3）畫等分線：線，并用對應(yīng)等分線C1、C2……（4）截?。骸?）連線：B1B2…… (6)包絡(luò)線（7)驗算壓力角（8）驗算二、解析法設(shè)計（尖頂、滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)）1.直動從動件盤形凸輪：2.擺動從動件盤形凸輪：三、平底直動從動件盤形凸輪（解析法）§9—4盤形凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定面解析法設(shè)計凸輪時，下列參數(shù)假設(shè)為已知，事實要確定:r0——基圓半徑e-—直動從動件的偏距l(xiāng)—-擺動從動件長度a——擺動從動件與凸輪的中心距rr—-滾子半徑確定依據(jù)：傳力性能優(yōu)勢、結(jié)構(gòu)是否緊湊、運動是否失真等.一、凸輪結(jié)構(gòu)的壓力角及其許用值1.壓力角：從動件在凸輪輪廓接觸點處所受的正壓力的方向（即凸輪輪廓在該點法線方向）與從動件上的速度方向之間所夾的銳角。它是反映凸輪受力情況的一個重要參數(shù)。偏置直動從動件盤型凸輪機構(gòu)(圖4-15)2.的取值：凸輪機構(gòu)的瞬時效率為：F0:理想驅(qū)動力;F：實際驅(qū)動力F12其中由以上兩式知: 當增大到使F12時，此時機構(gòu)發(fā)生自鎖。此時的壓力角為臨界壓力角。要使：(4—8)為使凸輪正常運轉(zhuǎn)： 工程上考慮到F12，: 推薦的:二、按許用壓力角［］確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸：如圖4-15P12為1、2構(gòu)件相對速度瞬心 (4—9） 其中:s0=即： 所以 為了改善傳力特性或減小凸輪尺寸，常用P115頁圖4-17偏置凸輪機構(gòu)：應(yīng)使偏置于推時的相對瞬心P12位于凸輪軸心的同一側(cè)，否則，使推程代入（4—9)計算時e用“－”代入三、按凸輪輪廓全部外凸條件確定凸輪基圓半徑r0平底凸輪機構(gòu)運動不失真由式P111（4—5）及高數(shù)中的曲率半徑計算公式，平底直動從動件盤型凸輪輪廓曲率半徑應(yīng)大于或等于最小曲率半徑。（0≤≤）（4-5)置動平底從動件輪廓方程得:(0≤≤2）（0≤≤2）（4—10）四、滾子半徑rr的選擇：——工作輪廓曲率半徑 ——理論輪廓曲率半徑rr——滾子半徑1。凸輪理論輪廓內(nèi)凹的部分：P116（a）這時即此時當理論輪廓做出后,不論選擇多大的滾子,都能做出工作輪廓。2.凸輪理論輪廓的外凸部分：如圖b1）當時，：這時可做出凸輪的