第章-凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)教案課件

第4章凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及類型

4.1

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.2圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓

4.3盤形凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.4

while語句5.7switch語句5.6do-while語句5.9for語句5.84.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及類型4.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用及特點(diǎn)如圖4-1所示，凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪1、從動(dòng)件2和機(jī)架3組成的高副機(jī)構(gòu)。圖4-1內(nèi)燃機(jī)配氣的凸輪機(jī)構(gòu)

凸輪機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是：只要正確地設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，就能使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠，易于設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)是：由于凸輪機(jī)構(gòu)屬于高副機(jī)構(gòu)，故凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)或線接觸，不便潤滑，易于磨損。因此凸輪機(jī)構(gòu)多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

圖4-2挑線機(jī)構(gòu)

圖4-3移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)

凸輪機(jī)構(gòu)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(gè)具有變化向徑輪廓尺寸的盤形構(gòu)件，是凸輪的最基本類型。4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類

當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)，凸輪相對(duì)機(jī)架作直線運(yùn)動(dòng)，這種凸輪稱為移動(dòng)凸輪，如圖4-3所示。2．移動(dòng)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(dāng)凸輪回轉(zhuǎn)時(shí)，可使從動(dòng)件在凹槽側(cè)壁的推動(dòng)下產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)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(dòng)桿的端部形狀和運(yùn)動(dòng)形式來分，如表4-1所示。端部形狀運(yùn)

動(dòng)

形

式主

要

特

點(diǎn)移

動(dòng)擺

動(dòng)尖端結(jié)構(gòu)緊湊，能與各種凸輪輪廓上的幾乎所有點(diǎn)接觸，可實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但易于磨損。設(shè)計(jì)時(shí)，多借用這種從動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)來進(jìn)行理論分析，描繪凸輪輪廓滾子滾動(dòng)接觸磨損小，可傳遞較大的力，是一種常用的類型，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，尺寸、重量較大，不易潤滑且軸銷強(qiáng)度較低平底結(jié)構(gòu)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(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力始終垂直于平底，傳動(dòng)效率較高，故常用于高速；但不能與內(nèi)凹或直線輪廓接觸球面優(yōu)、缺點(diǎn)介于滾子和尖端之間，當(dāng)機(jī)構(gòu)有變形或安裝有偏差時(shí)，不至于改變其接觸狀態(tài)，故可避免用滾子時(shí)因安裝偏斜而造成載荷集中、應(yīng)力增大的缺點(diǎn)表4-1凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的基本類型4.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程分析圖4-4(a)所示為尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，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(dòng)件移動(dòng)上升的起點(diǎn)，也是從動(dòng)件尖頂所處的最底點(diǎn)A。4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

當(dāng)凸輪從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)過

o時(shí)，從動(dòng)件在向徑漸增的凸輪輪廓作用下，以一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律被推至距凸輪回轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置B點(diǎn)，這一過程稱為推程，從動(dòng)件所移動(dòng)的距離h稱為升程或行程，凸輪對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角

o稱為推程運(yùn)動(dòng)角。

當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過

s時(shí)，以O(shè)點(diǎn)為圓心的圓弧與從動(dòng)件接觸，使從動(dòng)件在最遠(yuǎn)處靜止不動(dòng)，稱為停程，其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角

s稱為遠(yuǎn)休止角。當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件沿著凸輪輪廓按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律降到最低位置，稱為回程，轉(zhuǎn)角稱為回程運(yùn)動(dòng)角。

當(dāng)凸輪再回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件尖頂沿著凸輪輪廓上基圓圓弧滑動(dòng)至起點(diǎn)A，在這一行程中，從動(dòng)件并未沿導(dǎo)路發(fā)生移動(dòng)，故段行程稱近停程，稱為近休止角。若凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件必重復(fù)上述的升→?！怠５倪\(yùn)動(dòng)過程。通常推程是凸輪機(jī)構(gòu)的工作行程，而回程則是凸輪機(jī)構(gòu)的空回行程。圖4-4凸輪與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系

從動(dòng)件位移s與凸輪轉(zhuǎn)角

之間的關(guān)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(dòng)件的位移變化規(guī)律，它是凸輪輪廓設(shè)計(jì)的依據(jù)。1．等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2．等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.2.2從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖4-5等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線圖4-6等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線

以上介紹的兩種運(yùn)動(dòng)規(guī)律之外，工程上還常用到簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律、函數(shù)曲線運(yùn)動(dòng)規(guī)律等，或者將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合起來使用，設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)可參閱有關(guān)資料。

凸輪輪廓的設(shè)計(jì)方法有圖解法和解析法兩種。4.3.1反轉(zhuǎn)法原理4.3圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓

根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，如果給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)與凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度

數(shù)值相等、方向相反的?

角速度，則凸輪處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，而從動(dòng)件則一方面按原定規(guī)律在機(jī)架導(dǎo)路中作往復(fù)移動(dòng)，另一方面隨同機(jī)架以?

角速度繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，即凸輪機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件仍保持原相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變。

由于從動(dòng)件的尖頂始終與凸輪輪廓接觸，所以在從動(dòng)件反轉(zhuǎn)過程中，其尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡，就是凸輪輪廓曲線（見圖4-7），這就是凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)法原理。圖4-7反轉(zhuǎn)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(dòng)件尖頂?shù)钠鹗嘉恢茫孩郛嫹崔D(zhuǎn)過程中從動(dòng)件的導(dǎo)路位置：④畫凸輪工作輪廓：4.3.2尖頂對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)凸輪轉(zhuǎn)角0°～90°90°～150°150°～330°330°～360°從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)等速上升30mm停止不動(dòng)等加速等減速下降到原處停止不動(dòng)表4-2從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖4-8尖頂對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)①將滾子的回轉(zhuǎn)中心視為從動(dòng)件的尖頂，按照上例步驟作出尖頂從動(dòng)件的凸輪輪廓，稱為理論輪廓曲線

（見圖4-9）。4.3.3對(duì)心移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)②以理論輪廓曲線上的各點(diǎn)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(nèi)包絡(luò)線

'，該包絡(luò)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(duì)心移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

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(dòng)件在反轉(zhuǎn)過程中依次占據(jù)的位置，不再是通過凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心的徑向線，而是偏距圓的切線K1B1、K2B2、…，從動(dòng)件的位移A1B1、A2B2、…也應(yīng)沿相應(yīng)的切線量取。4.3.4尖頂偏置移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)

凸輪各轉(zhuǎn)角的量取也與對(duì)心式凸輪機(jī)構(gòu)不同，而應(yīng)自O(shè)K開始沿?

方向進(jìn)行。其余的作圖步驟與尖頂對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪相同。圖4-10尖頂偏置移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)4.4.1尖壓力角從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)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(huì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4-11凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角圖4-12壓力角的檢驗(yàn)

圖4-13從動(dòng)件偏置方向?qū)毫堑挠绊懀?）根據(jù)凸輪的結(jié)構(gòu)確定rb

當(dāng)凸輪與軸做成一體（凸輪軸）時(shí)：

rb≥r+rr+(2～5)mm （4-2）當(dāng)凸輪裝在軸上時(shí)：

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(dòng)件不帶滾子，則rr=0。（2）根據(jù)

max≤[

]確定rb

適于對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)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(diǎn)的曲率半徑，

'為凸輪實(shí)際輪廓線對(duì)應(yīng)點(diǎn)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(dāng)理論廓線內(nèi)凹時(shí)［見圖4-16(a)］

'=

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

'=

?rr

這時(shí)可分三種情況：①

>rr時(shí)，

'>0，這時(shí)所得的凸輪實(shí)際輪廓為光滑的曲線［見圖4-16(b)］；②

=rr時(shí)，

'=0，實(shí)際廓線變尖［見圖4-16(c)］，極易磨損，不能使用。③

<rr時(shí)，

'<0，即實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉［見圖4-16(d)］，交點(diǎn)以外的廓線在加工時(shí)將被切去，致使從動(dòng)件不能按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，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(dāng)凸輪輪廓尺寸接近軸徑尺寸時(shí)，凸輪與軸可做成一體（見圖4-18）；當(dāng)尺寸相差比較大時(shí)，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(jié)構(gòu)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(jīng)表面淬火處理。圖4-22滾子結(jié)構(gòu)賣油翁下課了，聽個(gè)小故事吧！學(xué)習(xí)目標(biāo)1、復(fù)述故事，深入理解文章內(nèi)容，初步把握人物形象。2、學(xué)會(huì)利用文中關(guān)鍵詞句分析人物形象。3、體會(huì)文章所揭示的深刻道理。故事發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、人物、事件的起因、經(jīng)過和結(jié)果要復(fù)述清楚。看圖復(fù)述課文內(nèi)容自學(xué)指導(dǎo)(一)1、作者運(yùn)用哪幾種方法去刻畫人物的形象？從文中找出具體句子進(jìn)行分析。并說說你是如何看待這兩個(gè)人物的。2、從這個(gè)故事中你懂得了什么道理？自學(xué)指導(dǎo)(二)陳堯咨（善射）賣油翁（善酌）動(dòng)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(dān)而立但微頷之取置覆酌瀝性格:自矜（驕傲）謙虛對(duì)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(xué)習(xí)，說說熟能生巧的事例。

2、你認(rèn)為一個(gè)人應(yīng)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(gè)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(duì)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(gè)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(guān)的名言警句？課堂練習(xí)：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(bǔ)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