第章-凸輪機構傳動教案課件

第4章凸輪機構傳動凸輪機構的應用及類型

4.1

從動件的常用運動規(guī)律4.2圖解法設計凸輪輪廓

4.3盤形凸輪的結構設計

4.4

while語句5.7switch語句5.6do-while語句5.9for語句5.84.1凸輪機構的應用及類型4.1.1凸輪機構的組成、應用及特點如圖4-1所示，凸輪機構是由凸輪1、從動件2和機架3組成的高副機構。圖4-1內燃機配氣的凸輪機構

凸輪機構的主要優(yōu)點是：只要正確地設計凸輪輪廓曲線，就能使從動件實現(xiàn)任意給定的運動規(guī)律，且結構簡單、緊湊，工作可靠，易于設計。缺點是：由于凸輪機構屬于高副機構，故凸輪與從動件之間為點或線接觸，不便潤滑，易于磨損。因此凸輪機構多用于傳力不大的控制機構和調節(jié)機構。

圖4-2挑線機構

圖4-3移動凸輪機構

凸輪機構按形狀可分為三類，分述如下。1．盤形凸輪如圖4-l所示，這種凸輪是一個具有變化向徑輪廓尺寸的盤形構件，是凸輪的最基本類型。4.1.2凸輪機構的分類

當盤形凸輪的回轉中心趨于無窮遠時，凸輪相對機架作直線運動，這種凸輪稱為移動凸輪，如圖4-3所示。2．移動凸輪

圖4-2所示為圓柱凸輪，該凸輪是在表面制出一定曲線凹槽的圓柱體。當凸輪回轉時，可使從動件在凹槽側壁的推動下產生不同的運動規(guī)律或得到較大的行程。3．圓柱凸輪

另一種分類方法是按從動桿的端部形狀和運動形式來分，如表4-1所示。端部形狀運

動

形

式主

要

特

點移

動擺

動尖端結構緊湊，能與各種凸輪輪廓上的幾乎所有點接觸，可實現(xiàn)較復雜的運動規(guī)律，但易于磨損。設計時，多借用這種從動件的凸輪機構來進行理論分析，描繪凸輪輪廓滾子滾動接觸磨損小，可傳遞較大的力，是一種常用的類型，但結構較復雜，尺寸、重量較大，不易潤滑且軸銷強度較低平底結構緊湊，平底與凸輪接觸易形成楔形油膜，潤滑較好，磨損小，且當不計摩擦時，凸輪對從動件的作用力始終垂直于平底，傳動效率較高，故常用于高速；但不能與內凹或直線輪廓接觸球面優(yōu)、缺點介于滾子和尖端之間，當機構有變形或安裝有偏差時，不至于改變其接觸狀態(tài)，故可避免用滾子時因安裝偏斜而造成載荷集中、應力增大的缺點表4-1凸輪機構從動件的基本類型4.2.1凸輪機構的工作過程分析圖4-4(a)所示為尖頂移動從動件盤形凸輪機構，以凸輪軸心O為圓心，以凸輪輪廓的最小向徑rb為半徑所作的圓稱為基圓，rb稱為基圓半徑。圖示位置是從動件移動上升的起點，也是從動件尖頂所處的最底點A。4.2從動件的常用運動規(guī)律

當凸輪從圖示位置逆時針轉過

o時，從動件在向徑漸增的凸輪輪廓作用下，以一定的運動規(guī)律被推至距凸輪回轉中心最遠的位置B點，這一過程稱為推程，從動件所移動的距離h稱為升程或行程，凸輪對應的轉角

o稱為推程運動角。

當凸輪繼續(xù)轉過

s時，以O點為圓心的圓弧與從動件接觸，使從動件在最遠處靜止不動，稱為停程，其對應轉角

s稱為遠休止角。當凸輪繼續(xù)回轉時，從動件沿著凸輪輪廓按預定運動規(guī)律降到最低位置，稱為回程，轉角稱為回程運動角。

當凸輪再回轉時，從動件尖頂沿著凸輪輪廓上基圓圓弧滑動至起點A，在這一行程中，從動件并未沿導路發(fā)生移動，故段行程稱近停程，稱為近休止角。若凸輪連續(xù)轉動時，從動件必重復上述的升→停→降→停的運動過程。通常推程是凸輪機構的工作行程，而回程則是凸輪機構的空回行程。圖4-4凸輪與從動件的運動關系

從動件位移s與凸輪轉角

之間的關系可用圖4-4(b)表示，它稱為位移曲線（也稱s-

曲線）。位移曲線直觀地表示了從動件的位移變化規(guī)律，它是凸輪輪廓設計的依據(jù)。1．等速運動規(guī)律2．等加速等減速運動規(guī)律4.2.2從動件常用運動規(guī)律圖4-5等速運動規(guī)律曲線圖4-6等加速等減速運動規(guī)律曲線

以上介紹的兩種運動規(guī)律之外，工程上還常用到簡諧運動規(guī)律、擺線運動規(guī)律、函數(shù)曲線運動規(guī)律等，或者將幾種運動規(guī)律組合起來使用，設計凸輪機構時可參閱有關資料。

凸輪輪廓的設計方法有圖解法和解析法兩種。4.3.1反轉法原理4.3圖解法設計凸輪輪廓

根據(jù)相對運動原理，如果給整個凸輪機構加上一個與凸輪轉動角速度

數(shù)值相等、方向相反的?

角速度，則凸輪處于相對靜止狀態(tài)，而從動件則一方面按原定規(guī)律在機架導路中作往復移動，另一方面隨同機架以?

角速度繞O點轉動，即凸輪機構中各構件仍保持原相對運動關系不變。

由于從動件的尖頂始終與凸輪輪廓接觸，所以在從動件反轉過程中，其尖頂?shù)倪\動軌跡，就是凸輪輪廓曲線（見圖4-7），這就是凸輪輪廓曲線設計的反轉法原理。圖4-7反轉法原理凸輪輪廓曲線的繪制步驟如下。①選取比例尺，作位移曲線：②畫基圓并確定從動件尖頂?shù)钠鹗嘉恢茫孩郛嫹崔D過程中從動件的導路位置：④畫凸輪工作輪廓：4.3.2尖頂對心移動從動件盤形凸輪輪廓的設計凸輪轉角0°～90°90°～150°150°～330°330°～360°從動件運動等速上升30mm停止不動等加速等減速下降到原處停止不動表4-2從動件的運動規(guī)律圖4-8尖頂對心移動從動件盤形凸輪機構①將滾子的回轉中心視為從動件的尖頂，按照上例步驟作出尖頂從動件的凸輪輪廓，稱為理論輪廓曲線

（見圖4-9）。4.3.3對心移動滾子從動件盤形凸輪輪廓的設計②以理論輪廓曲線上的各點為圓心，以滾子半徑rr為半徑，畫一系列的圓，再作這一系列圓的內包絡線

'，該包絡線即為凸輪的工作輪廓（見圖4-9）。凸輪的基圓半徑rb是指理論輪廓曲線上的最小向徑。圖4-9對心移動滾子從動件盤形凸輪機構

以凸輪軸心O為圓心，以偏距e為半徑所作的圓稱為偏距圓。從動件在反轉過程中依次占據(jù)的位置，不再是通過凸輪轉動中心的徑向線，而是偏距圓的切線K1B1、K2B2、…，從動件的位移A1B1、A2B2、…也應沿相應的切線量取。4.3.4尖頂偏置移動從動件盤形凸輪輪廓的設計

凸輪各轉角的量取也與對心式凸輪機構不同，而應自OK開始沿?

方向進行。其余的作圖步驟與尖頂對心移動從動件盤形凸輪相同。圖4-10尖頂偏置移動從動件盤形凸輪機構4.4.1尖壓力角從動件的運動方向和凸輪作用于它的法向力Fn方向之間所夾的銳角

稱壓力角。一般不會出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，壓力角可以取大一些，推薦[

]=70°～80°。4.4盤形凸輪的結構設計圖4-11凸輪機構的壓力角圖4-12壓力角的檢驗

圖4-13從動件偏置方向對壓力角的影響（1）根據(jù)凸輪的結構確定rb

當凸輪與軸做成一體（凸輪軸）時：

rb≥r+rr+(2～5)mm （4-2）當凸輪裝在軸上時：

rb≥rn+rr+(2～5)mm （4-3）4.4.2凸輪基圓半徑的選擇式中，r ——凸輪軸的半徑，mm；

rn

——凸輪輪轂的半徑，mm，一般rn=(1.5～1.7)r；

rr ——滾子半徑，mm。若從動件不帶滾子，則rr=0。（2）根據(jù)

max≤[

]確定rb

適于對心移動從動件盤形凸輪機構的諾模圖。

圖4-14基圓與壓力角圖4-15求盤形凸輪基圓半徑的諾模圖

圖4-16中，

為理論輪廓線某點的曲率半徑，

'為凸輪實際輪廓線對應點的曲率半徑，rr為滾子半徑。4.4.3滾子半徑的選擇圖4-16滾子半徑的選?。?）當理論廓線內凹時［見圖4-16(a)］

'=

+rrH這時，無論滾子半徑大小，凸輪工作輪廓總是光滑曲線。（2）當理論廓線外凸時［見圖4-16(b)、(c)、(d)］

'=

?rr

這時可分三種情況：①

>rr時，

'>0，這時所得的凸輪實際輪廓為光滑的曲線［見圖4-16(b)］；②

=rr時，

'=0，實際廓線變尖［見圖4-16(c)］，極易磨損，不能使用。③

<rr時，

'<0，即實際廓線出現(xiàn)交叉［見圖4-16(d)］，交點以外的廓線在加工時將被切去，致使從動件不能按預定的運動規(guī)律運動，這種現(xiàn)象稱為失真。圖4-17曲率半徑的近似求法1．凸輪在軸上的固定方式當凸輪輪廓尺寸接近軸徑尺寸時，凸輪與軸可做成一體（見圖4-18）；當尺寸相差比較大時，凸輪和軸的固定采用鍵聯(lián)接（見圖4-19）或銷聯(lián)接（見圖4-20）。4.4.4凸輪的結構圖4-18凸輪軸圖4-19用平鍵聯(lián)接

圖4-20銷聯(lián)接2．滾子及其聯(lián)接3．凸輪和滾子的材料凸輪和滾子常用的材料有45、20Cr、18CrMnTi或T9、T10等并經表面淬火處理。圖4-22滾子結構賣油翁下課了，聽個小故事吧！學習目標1、復述故事，深入理解文章內容，初步把握人物形象。2、學會利用文中關鍵詞句分析人物形象。3、體會文章所揭示的深刻道理。故事發(fā)生的時間、地點、人物、事件的起因、經過和結果要復述清楚?？磮D復述課文內容自學指導(一)1、作者運用哪幾種方法去刻畫人物的形象？從文中找出具體句子進行分析。并說說你是如何看待這兩個人物的。2、從這個故事中你懂得了什么道理？自學指導(二)陳堯咨（善射）賣油翁（善酌）動作神態(tài)語言睨之無他，但手熟爾以我酌油知之我亦無他，惟手熟爾汝亦知射乎吾射不亦精乎爾安敢輕吾射釋擔而立但微頷之取置覆酌瀝性格:自矜（驕傲）謙虛對比道理:熟能生巧,即使有什么長處也不必驕傲自滿。忿然笑而遣之笑而遣之1、聯(lián)系生活、學習，說說熟能生巧的事例。

2、你認為一個人應該如何看待自己的長處？又如何看待他人的長處？課外延伸1、課文主要寫了

和

兩個場面。3、從神態(tài)描寫寫賣油翁看待陳堯咨射技的句子是

，

，表現(xiàn)了他對陳堯咨的射技的

的態(tài)度；從語言上描寫賣油翁看待陳堯咨的射技的句子是

，

這句話所包含的道理是

。2、陳堯咨看待自己射技的句子是

、

、

這些句子表現(xiàn)了陳堯咨

的態(tài)度。4、這個故事也告訴我們要虛心地看待自己和別人的長處的道理，這讓你想起哪些相關的名言警句？課堂練習：射箭酌油公亦以此自矜吾射不亦精乎爾安敢輕吾射自矜（或驕傲）睨之但微頷之輕視（或輕蔑）無他但手熟爾熟能生巧人外有人，天外有天。取人之長，補己之短。自滿人十事九空，虛心人萬事可成。謙受益，滿招損。三人行