凸輪結(jié)構(gòu)完整版本

第19章凸輪機(jī)構(gòu)

凸輪機(jī)構(gòu)的組成和類型從動件常用的運(yùn)動規(guī)律凸輪廓線設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸設(shè)計19.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成與類型

19.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成基本構(gòu)件主要功能：通過凸輪輪廓(camprofile)設(shè)計可以獲得從動件預(yù)期的任意復(fù)雜運(yùn)動規(guī)律，從而滿足所給定的工作要求。凸輪（cam）

從動件（follower）

機(jī)架（frame）19.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成與類型

19.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類方法1）按從動件運(yùn)動形式2）按從動件形狀3）按從動件與凸輪保持高副接觸的方式1）按從動件運(yùn)動形式移動從動件擺動從動件移動從動件：從動件作往復(fù)移動，其運(yùn)動軌跡為一段直線；擺動從動件：從動件作往復(fù)擺動，其運(yùn)動軌跡為一段圓弧。尖端從動件

滾子從動件

平底從動件尖端：結(jié)構(gòu)簡單，易磨損，適合低速和小傳動力滾子：滾動摩擦，磨損小，適合傳遞較大力平底：線接觸，易形成油膜，潤滑好，傳動平穩(wěn)，效率高，適合高速2）按從動件形狀分類3）按從動件與凸輪保持高副接觸的方式力封閉─彈簧力、從動件重力或其它外力形封閉─利用高副元素本身的幾何形狀a槽凸輪機(jī)構(gòu)b等寬凸輪機(jī)構(gòu)c等徑凸輪機(jī)構(gòu)d共軛凸輪機(jī)構(gòu)a槽凸輪機(jī)構(gòu)槽兩側(cè)面的距離等于滾子直徑。優(yōu)點(diǎn)：鎖和方式結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)：加大了凸輪的尺寸和重量b等寬凸輪機(jī)構(gòu)凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都等于框架內(nèi)側(cè)的寬度。缺點(diǎn)：從動件的運(yùn)動規(guī)律的選擇受到一定的限制，當(dāng)180o范圍內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)從動件運(yùn)動規(guī)律確定后，其余180o內(nèi)的凸輪廓線必須符合等寬原則c等徑凸輪機(jī)構(gòu)

兩滾子中心間的距離始終保持不變。缺點(diǎn)：從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇受到一定的限制d共軛凸輪機(jī)構(gòu)(主回凸輪機(jī)構(gòu))優(yōu)點(diǎn)：克服了等寬、等徑凸輪的缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高一個凸輪推動從動件完成正行程運(yùn)動，另一個凸輪推動從動件完成反行程的運(yùn)動小結(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的組成：凸輪，從動件，機(jī)架凸輪機(jī)構(gòu)的分類（1）按從動件運(yùn)動形式：移動，擺動（2）按從動件形狀：尖端，滾子，平底（3）按從動件與凸輪保持高副接觸的方式力封閉形封閉：槽凸輪，等寬，等徑，共軛第19章凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的組成和類型從動件常用的運(yùn)動規(guī)律凸輪廓線設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸設(shè)計19.2從動件常用的運(yùn)動規(guī)律

19.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)回程運(yùn)動角近休止角從動件運(yùn)動規(guī)律（從動件位移線圖）

基圓─以凸輪輪廓的最小向徑rb所作的圓升程─從動件上升的最大距離h推程運(yùn)動角Φ0遠(yuǎn)休止角Φs線位移、線速度、線加速度角位移、角速度、角加速度類速度、類加速度19.2.2從動件常用運(yùn)動規(guī)律1）等速運(yùn)動規(guī)律2）等加速等減速運(yùn)動規(guī)律3）簡諧運(yùn)動規(guī)律4）擺線運(yùn)動規(guī)律5）五次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律1.等速運(yùn)動特點(diǎn)：速度有突變，加速度理論上由零至無窮大，從而使從動件產(chǎn)生巨大的慣性力，機(jī)構(gòu)受到強(qiáng)烈沖擊——剛性沖擊適應(yīng)場合：低速輕載2.等加速等減速運(yùn)動特點(diǎn)：加速度曲線有突變，加速度的變化率(即躍度j)在這些位置為無窮大——柔性沖擊適應(yīng)場合：中速輕載3.簡諧運(yùn)動當(dāng)質(zhì)點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動時，它在該圓直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動規(guī)律—簡諧運(yùn)動特點(diǎn)：有柔性沖擊適用場合：中速輕載(當(dāng)從動件作連續(xù)運(yùn)動時，可用于高速)4.擺線運(yùn)動

半徑R=h/2π的滾圓沿縱座標(biāo)作純滾動，圓上最初位于座標(biāo)原點(diǎn)的點(diǎn)其位移隨時間變化的規(guī)律—擺線運(yùn)動特點(diǎn)：無剛性、柔性沖擊適用場合：適于高速5.五次多項(xiàng)式運(yùn)動特點(diǎn)：無剛性沖擊、柔性沖擊適用場合：高速、中載常用運(yùn)動規(guī)律性能比較小結(jié)凸輪機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)：推程，停歇，回程，停歇從動件常用運(yùn)動規(guī)律（特點(diǎn)，運(yùn)動方程）（1）等速運(yùn)動（2）等加速等減速運(yùn)動（3）簡諧運(yùn)動（4）擺線運(yùn)動（5）五次多項(xiàng)式運(yùn)動常用運(yùn)動規(guī)律的比較與選擇第19章凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的組成和類型從動件常用的運(yùn)動規(guī)律凸輪廓線設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸設(shè)計19.3凸輪廓線設(shè)計19.3.1基本原理（反轉(zhuǎn)法）反轉(zhuǎn)后，從動件尖端的復(fù)合運(yùn)動（定軸轉(zhuǎn)動+移動）軌跡就是凸輪的輪廓曲線。19.3.2圖解法設(shè)計凸輪輪廓

尖底滾子平底

擺動①選定基圓半徑r0，畫出基圓；

②等分位移曲線，確定設(shè)計點(diǎn)；

③應(yīng)用反轉(zhuǎn)法逐點(diǎn)作圖確定各接觸點(diǎn)位置B0，B1，B2，……；

④光滑連接B0，B1，B2，……點(diǎn)，就得所要設(shè)計的凸輪廓線。

給定從動件位移曲線s=s(φ)。設(shè)計對心尖端移動從動件盤形凸輪廓線。19.3.2圖解法設(shè)計凸輪輪廓

尖底滾子平底

擺動①選定基圓半徑r0，畫出基圓；②以偏距e為半徑，畫出偏距圓（offsetcircle）；③將位移曲線作等分，確定設(shè)計點(diǎn)及切點(diǎn)K0；④自K0沿－方向相應(yīng)等分偏距圓，并過偏距圓上等分點(diǎn)k1,k2……作偏距圓切線；給定從動件位移曲線s=s(φ)，偏距(offset)e

。設(shè)計偏置滾子移動從動件盤形凸輪廓線。19.3.2圖解法設(shè)計凸輪輪廓

尖底滾子平底

擺動⑤應(yīng)用反轉(zhuǎn)法逐點(diǎn)作圖確定各滾子中心點(diǎn)位置B0，B1，B2，…（自基圓起向外量?。?；⑥光滑連接B0，B1，B2，……點(diǎn)，就得所要設(shè)計的凸輪的理論廓線。⑦選擇滾子半徑rT；⑧以理論廓線為中心作一系列滾子；⑨作這一系列滾子的內(nèi)包絡(luò)線，就得所要設(shè)計的凸輪的廓線，稱為實(shí)際廓線。

19.3.2圖解法設(shè)計凸輪輪廓

尖底滾子平底

擺動①按比例畫出并等分位移曲線，確定設(shè)計點(diǎn)；②選定基圓半徑r0，畫出基圓；③應(yīng)用反轉(zhuǎn)法作圖確定對應(yīng)每一個fi

和si的平底位置；④作一系列平底位置的包絡(luò)線，就得所要設(shè)計的凸輪的廓線。

給定從動件位移曲線s=s(φ)。設(shè)計對心平底移動從動件盤形凸輪廓線。19.3.2圖解法設(shè)計凸輪輪廓

尖底滾子平底

擺動①按比例畫出并等分角位移曲線y=y(j)，確定設(shè)計點(diǎn)；②選定基圓半徑r0，畫出基圓；③由rO,lOA和lAB確定從動件的初位角y0；④應(yīng)用反轉(zhuǎn)法，將從動件轉(zhuǎn)動中心O反轉(zhuǎn)，畫出對應(yīng)每一位置fi，si的從動件位置A1B1，A2B2，A3B3，……；⑤光滑連接從動件尖端一系列Bi點(diǎn)位置，就得所要設(shè)計的凸輪廓線。

給定擺動從動件角位移曲線y=y(j)，中心距l(xiāng)OA，擺桿長lAB。設(shè)計尖端擺動從動件盤形凸輪廓線。19.3.3解析法設(shè)計凸輪輪廓

滾子移動平底移動滾子擺動①畫出基圓、偏距圓和從動件的初始位置；②選擇直角坐標(biāo)系Oxy；③將從動件連同導(dǎo)路沿（-ω）方向轉(zhuǎn)過任意角φ；理論廓線方程：19.3.3解析法設(shè)計凸輪輪廓

滾子移動平底移動滾子擺動④由幾何關(guān)系寫出B點(diǎn)的坐標(biāo)值x,y同運(yùn)動參數(shù)和尺寸參數(shù)的關(guān)系式。

式中：；

s為凸輪轉(zhuǎn)過角φ時所對應(yīng)的從動件的(從初始位置算起)位移。

當(dāng)給定或選定基圓半徑r0和偏距e后，即可計算出凸輪廓線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)值。19.3.3解析法設(shè)計凸輪輪廓

滾子移動平底移動滾子擺動若已知理論廓線上任一點(diǎn)B的坐標(biāo)(x,y)，只要沿理論廓線在該點(diǎn)法線方向取距離，即可得到實(shí)際廓線上相應(yīng)點(diǎn)B'的坐標(biāo)(x',y')。

B點(diǎn)處的法線斜率為

式中和,可由理論廓線方程求得。

對應(yīng)實(shí)際廓線上B’點(diǎn)的坐標(biāo)為實(shí)際廓線方程：19.3.3解析法設(shè)計凸輪輪廓

滾子移動平底移動

滾子擺動

方法、步驟與上述的滾子移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計基本相同。

小結(jié)基本原理——反轉(zhuǎn)法圖解法設(shè)計凸輪廓線（1）尖底（2）滾子（3）平底（4）擺動解析法設(shè)計凸輪廓線（理論、實(shí)際廓線方程）（1）滾子移動（2）平底移動（3）滾子擺動第19章凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的組成和類型從動件常用的運(yùn)動規(guī)律凸輪廓線設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸設(shè)計19.4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

19.4.1凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角壓力角：不計摩擦?xí)r凸輪對從動件作用力方向（高副接觸點(diǎn)的法線方向）與從動件上力作用點(diǎn)的絕對速度方向之間的夾角。壓力角與許用值壓力角表達(dá)式：19.4.