《管理學第九章 凸輪機構課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《管理學第九章 凸輪機構課件（66頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、機 械 原 理機電工程系機電工程系 王會王會91 凸輪機構的應用和分類凸輪機構的應用和分類92 推桿的運動規(guī)律推桿的運動規(guī)律93 凸輪輪廓曲線的設計凸輪輪廓曲線的設計94 凸輪機構基本尺寸的確定凸輪機構基本尺寸的確定第九章第九章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計基本要求(avi)一、凸輪機構的一、凸輪機構的應用應用9-1 凸輪機構的應用及分類凸輪機構的應用及分類機架機架從動件從動件滾子滾子凸輪凸輪凸輪機構的優(yōu)缺點：凸輪機構的優(yōu)缺點：優(yōu)點：優(yōu)點：只要設計出適當?shù)耐馆嗇喞?，即可只要設計出適當?shù)耐馆嗇喞纯墒箯膭蛹崿F(xiàn)預期的運動規(guī)律；結構簡使從動件實現(xiàn)預期的運動規(guī)律；結構簡單、緊湊、工作可靠。單、
2、緊湊、工作可靠。缺點：缺點：凸輪為高副接觸（點或線），壓強凸輪為高副接觸（點或線），壓強較大，容易磨損，凸輪輪廓加工比較困較大，容易磨損，凸輪輪廓加工比較困難，費用較高。難，費用較高。二、凸輪機構的分類二、凸輪機構的分類凸輪機構分類凸輪機構分類1.按兩活動構件之間按兩活動構件之間相對運動特性分類相對運動特性分類2.按從動件運動副按從動件運動副元素形狀分類元素形狀分類3.按凸輪高副的鎖按凸輪高副的鎖合方式分類合方式分類平面凸輪機構平面凸輪機構空間凸輪機構空間凸輪機構盤形凸輪盤形凸輪移動凸輪移動凸輪 尖頂從動件尖頂從動件滾子從動件滾子從動件平底從動件平底從動件力鎖合力鎖合形鎖合形鎖合1.按兩活動構
3、件之間的相對運動特性分類按兩活動構件之間的相對運動特性分類（1 1）平面凸輪機構）平面凸輪機構 1 1）盤形凸輪）盤形凸輪(avi)2）移動凸輪）移動凸輪(avi)（3）空間凸輪機構）空間凸輪機構(avi)(avi)2.按從動件運動副元素形狀分類按從動件運動副元素形狀分類（1）直動尖頂從動件直動尖頂從動件對心直動尖頂從動件對心直動尖頂從動件偏置直動尖頂從動件偏置直動尖頂從動件(avi)(avi)尖端能以任意復雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從尖端能以任意復雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實現(xiàn)任意的運動規(guī)律。但尖端處極易磨損，只動件實現(xiàn)任意的運動規(guī)律。但尖端處極易磨損，只適用于低速場合。適用于低速
4、場合。（2）直動滾子從動件）直動滾子從動件(avi)凸輪與從動件之間為滾動摩擦，因此凸輪與從動件之間為滾動摩擦，因此摩擦磨損較小，可用于傳遞較大的動摩擦磨損較小，可用于傳遞較大的動力。力。（3）直動平底從動件）直動平底從動件(avi)從動件與凸輪之間易形成油膜，潤滑狀況從動件與凸輪之間易形成油膜，潤滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳動效率高，常用于高速場合。好，受力平穩(wěn)，傳動效率高，常用于高速場合。但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。3)根據(jù)運動形式的不同，以上三種從動件還可分為根據(jù)運動形式的不同，以上三種從動件還可分為直動從動件，擺動從動件，平面復雜運動從動件。直動從動件
5、，擺動從動件，平面復雜運動從動件。擺動滾子從動件擺動滾子從動件擺動尖頂從動件擺動尖頂從動件(avi)(avi)直動從動件：從動件作往復移動，其運動軌跡為一段從動件作往復移動，其運動軌跡為一段直線；直線；擺動從動件：從動件作往復擺動，其運動軌跡為一段從動件作往復擺動，其運動軌跡為一段圓弧。圓弧。擺動平底從動件擺動平底從動件平面復雜運動從動件平面復雜運動從動件(avi)4.按凸輪與從動件維持高副接觸的方法分類按凸輪與從動件維持高副接觸的方法分類(1)力鎖合力鎖合彈簧力、從動件重力或其它外力彈簧力、從動件重力或其它外力(2)形鎖合形鎖合利用高副元素本身的幾何形狀利用高副元素本身的幾何形狀凹槽凸輪凹槽
6、凸輪槽兩側面的距離等于滾子直徑。槽兩側面的距離等于滾子直徑。優(yōu)點優(yōu)點：鎖合方式結構簡單：鎖合方式結構簡單缺點缺點：加大了凸輪的尺寸和重量：加大了凸輪的尺寸和重量等寬凸輪等寬凸輪凸輪廓線上任意兩條平行切線間的凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都等于框架內側的寬度。距離都等于框架內側的寬度。缺點缺點：從動件的運動規(guī)律的選擇受從動件的運動規(guī)律的選擇受到一定的限制到一定的限制等徑凸輪等徑凸輪兩滾子中心間的距離保持不變。兩滾子中心間的距離保持不變。缺點缺點：從動件運動規(guī)律的選擇受從動件運動規(guī)律的選擇受 到一定的限制到一定的限制主回凸輪主回凸輪 (共軛凸輪共軛凸輪)一個凸輪推動從動件完成正行一個凸輪推動從
7、動件完成正行程運動，另一個凸輪推動從動件程運動，另一個凸輪推動從動件完成反行程的運動完成反行程的運動.優(yōu)點優(yōu)點：克服了等寬、等徑凸輪的克服了等寬、等徑凸輪的缺點缺點.缺點缺點：結構復雜，制造精度要求結構復雜，制造精度要求高高.凸輪機構的命名凸輪機構的命名:推桿的運動形式推桿的運動形式+推桿的形式推桿的形式+凸輪的形式凸輪的形式如右圖如右圖:偏置直動尖頂推桿盤偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構形凸輪機構(avi)運動規(guī)律運動規(guī)律：otsr0hBA010100000202DBC從動件的從動件的s s、v v、a a隨凸輪轉角隨凸輪轉角變化的變化的規(guī)律，規(guī)律，s=s(s=s()，v=v(v=v()，a=a
8、(a=a()基圓：基圓：盤形凸輪機構盤形凸輪機構理論廓線最小向徑理論廓線最小向徑所在的圓。所在的圓。r r0 0360 從動件的四個運動過程：從動件的四個運動過程：推程、遠休、推程、遠休、回程、近休回程、近休行程行程h h：從動件的最大位移從動件的最大位移 一、一、基本概念基本概念9-2 推桿的運動規(guī)律推桿的運動規(guī)律邊界條件：邊界條件：凸輪轉過推程運動角凸輪轉過推程運動角0 0從動件上升從動件上升h(一一)多項式運動規(guī)律多項式運動規(guī)律一般表達式：一般表達式：s=C0+C1+C22 2+Cnn n (9-1)(9-1)求一階導數(shù)得速度方程：求一階導數(shù)得速度方程：v=ds/dt求二階導數(shù)得加速度方
9、程：求二階導數(shù)得加速度方程：a=dv/dt=2=2 C22 2+6C32 2+n(n-1)Cn2 2n-2n-2其中：其中：凸輪轉角凸輪轉角，d/dt=d/dt=凸輪角速度凸輪角速度,C Ci i待定系數(shù)待定系數(shù)。=C1+2C2+nCnn-1n-1凸輪轉過回程運動角凸輪轉過回程運動角0 0從動件下降從動件下降h 二、二、常用從動件運動規(guī)律常用從動件運動規(guī)律在推程起始點：在推程起始點：=0=0，s=0代入得：代入得：C00，C1h/h/0 0(1)(1)推程運動方程：推程運動方程：(0(0 0)s h/0 v h/0在推程終止點：在推程終止點：=0 0，s=h(2)(2)同理得回程運動方程：同理
10、得回程運動方程：(0(0 0)sh(1-/0)v-h/0a0a 01.1.一次多項式（等速運動）運動規(guī)律一次多項式（等速運動）運動規(guī)律約定：約定：凸輪轉角凸輪轉角從各段運動規(guī)律的起始位置計量起；推桿的從各段運動規(guī)律的起始位置計量起；推桿的位移位移S 總是從最低位置算起。總是從最低位置算起。等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律s0vah+以以推程推程為例：為例：otshBADBC360（從動件勻速上下移動）（從動件勻速上下移動）等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律特點：推桿在運動開始和終特點：推桿在運動開始和終止的瞬時，因止的瞬時，因速度有突變，速度有突變，加速度理論上由零至無窮大，加速度理論上由零至無窮大，從而使從動
11、件產生巨大的慣從而使從動件產生巨大的慣性力，機構受到強烈沖擊性力，機構受到強烈沖擊剛性沖擊剛性沖擊適應場合適應場合：低速輕載：低速輕載s0vah+以以推程推程為例：為例：2.二次多項式（等加等減速）運動規(guī)律二次多項式（等加等減速）運動規(guī)律位移曲線為一拋物線。在推程或回程中加、減速位移曲線為一拋物線。在推程或回程中加、減速各占一半各占一半。推程加速上升段邊界條件：推程加速上升段邊界條件：起始點：起始點：=0=0，s=0，v0中間點：中間點：=0 0/2 2，s=h/2 求得：求得：C00，C10，C22h/20加速段推程運動方程為：加速段推程運動方程為：s 2h2/20v 4h/20a 4h2/
12、20（1）推程運動方程）推程運動方程ah/20 0h/2減速段推程運動方程為：減速段推程運動方程為：s h-2h(0)2/201sv 4h(0-)/20a-4h2/202 35462h/2h/0 0柔性沖擊柔性沖擊4h4h2 2/2 20 03重寫加速段推程運動方程為：重寫加速段推程運動方程為：s 2h2 /20v 4h/20a 4h2/20v61 2 3543以以推程推程為例：為例：h/2h/2av0 0sha a0 0特點：特點：加速度曲線有加速度曲線有突變，在起始和終止突變，在起始和終止處理論上處理論上a為有限值，為有限值，因 而 引 起 的 沖 擊 較因 而 引 起 的 沖 擊 較小小
13、稱為柔性沖稱為柔性沖擊擊適應場合：適應場合：中速輕載中速輕載3.五次多項式運動規(guī)律五次多項式運動規(guī)律svah02345012345scccccc2232345(261220)adv dtcccc v=ds/dt=C1+2C2+3C32 2+4C43 3+5C54 4 s=10h(/0 0)3 315h(/0 0)4 4+6h(/0 0)5 5s svah0 0無沖擊，適用于高速凸輪無沖擊，適用于高速凸輪。邊界條件：邊界條件：起始點起始點：=0=0，s=0，v0，a0終止點終止點：=0 0，s=h,v0，a0求得：求得：C0C1C20,0,C310h/10h/0 03 3,C4-15h/-15h
14、/0 04 4,C56h/6h/0 05 5位移方程：位移方程：h0 s sa(二二)三角函數(shù)運動規(guī)律三角函數(shù)運動規(guī)律1.1.余弦加速度余弦加速度(簡諧簡諧)運動規(guī)律運動規(guī)律(1)(1)推程：推程：sh1-cos(/0)/2 v hsin(/0)/(20)a 2h2 cos(/0)/(220)(2)(2)回程：回程：sh1cos(/0)/2 v-hsin(/0)/(20)a-2h2 cos(/0)/220123 456v vV Vmaxmax=1.57h/=1.57h/0 0123456當質點在圓周上作勻速運動時，它在該圓直徑上的投影所構成的運當質點在圓周上作勻速運動時，它在該圓直徑上的投影所
15、構成的運動規(guī)律動規(guī)律簡諧運動簡諧運動v vmax1.572hva 特點：特點：在起始和終在起始和終止處理論上止處理論上a a為有限為有限值值柔性沖擊柔性沖擊適用場合：適用場合：中速輕中速輕載載(當從動件作連續(xù)當從動件作連續(xù)運動時，可用于高運動時，可用于高速速)s sh123 456123456 savh0 02.2.正弦加速度（擺線）運動規(guī)律正弦加速度（擺線）運動規(guī)律(1)(1)推程：推程：sh/h/0 0-sin(2/-sin(2/0 0)/(2)/(2)vh1-cos(2/h1-cos(2/0 0)/)/0 0a2h2h2 2 sin(2/(2/0 0)/)/2 20 0(2)(2)回程：
16、回程：sh1-/h1-/0 0+sin(2/+sin(2/0 0)/(2)/(2)vhcos(2/hcos(2/0 0)-1/)-1/0 0a-2h-2h2 2 sin(2/(2/0 0)/)/2 20 0vmax=2h/0 0amax=6.28=6.28hh2 2/0 02 2123456r=h/(2)=2/=2/0 0半徑半徑R=h/2的滾圓沿縱座標作純的滾圓沿縱座標作純滾動，圓上最初位于滾動，圓上最初位于坐坐標原點的標原點的點其位移隨時間變化的規(guī)律點其位移隨時間變化的規(guī)律擺擺線運動線運動savh特點：特點：無剛性、柔性沖擊無剛性、柔性沖擊適用場合：適用場合：適于高速適于高速三、改進型運動
17、規(guī)律三、改進型運動規(guī)律 將幾種運動規(guī)律組合，將幾種運動規(guī)律組合，以改善運動特性。以改善運動特性。vsahooo+-vsahooo正弦和等速的組合正弦和等速的組合改進改進作者：潘存云教授四、選擇運動規(guī)律四、選擇運動規(guī)律選擇原則：選擇原則：1 1.機器的工作過程只要求凸輪轉過一角度機器的工作過程只要求凸輪轉過一角度0 0時，推時，推桿完成一行程桿完成一行程h h（直動推桿）或（直動推桿）或（擺動推桿），對（擺動推桿），對運動規(guī)律并無嚴格要求。則應選擇直線或圓弧等易運動規(guī)律并無嚴格要求。則應選擇直線或圓弧等易加工曲線作為凸輪的輪廓曲線。如夾緊凸輪。加工曲線作為凸輪的輪廓曲線。如夾緊凸輪。工件工件工件
18、工件0 0四、選擇運動規(guī)律四、選擇運動規(guī)律選擇原則：選擇原則：2 2.機器的工作過程對推桿運動有要求，則應嚴格按工機器的工作過程對推桿運動有要求，則應嚴格按工作要求的運動規(guī)律來設計凸輪廓線。如刀架進給凸輪。作要求的運動規(guī)律來設計凸輪廓線。如刀架進給凸輪。3 3.對高速凸輪，要求有較好的動力特性，除了避免出對高速凸輪，要求有較好的動力特性，除了避免出現(xiàn)剛性或柔性沖擊外，還應當考慮現(xiàn)剛性或柔性沖擊外，還應當考慮V Vmaxmax和和 amax。h 0 0高速重載凸輪要選高速重載凸輪要選V Vmaxmax和和amax比較小的理由：比較小的理由：amaxmax等加等減速等加等減速 2.0 4.0 2.
19、0 4.0 柔性柔性 中速輕載中速輕載五次多項式五次多項式 1.88 5.77 1.88 5.77 無無 高速中載高速中載余弦加速度余弦加速度 1.57 4.93 1.57 4.93 柔性柔性 中速中載中速中載正弦加速度正弦加速度 2.0 6.28 2.0 6.28 無無 高速輕載高速輕載改進正弦加速度改進正弦加速度 1.76 5.53 1.76 5.53 無無 高速重載高速重載 從動件常用運動規(guī)律特性比較從動件常用運動規(guī)律特性比較運動規(guī)律運動規(guī)律 V Vmax max amax max 沖擊沖擊 推薦應用范圍推薦應用范圍 (h/(h/0 0)(h(h2 2/2 20 0)等等 速速 1.0
20、1.0 剛性剛性 低速輕載低速輕載動量動量mv,mv,若機構突然被卡住，則沖擊力將很大若機構突然被卡住，則沖擊力將很大（F=mv/tF=mv/t）。）。對重載凸輪，則適合選用對重載凸輪，則適合選用V Vmaxmax較小的運動規(guī)律。較小的運動規(guī)律。慣性力慣性力F=-mF=-ma對強度和耐磨性要求對強度和耐磨性要求。對高速凸輪，希望對高速凸輪，希望amaxmax 愈小愈好。愈小愈好。V Vmaxmax,P,Pn n9-3 凸輪輪廓曲線的設計凸輪輪廓曲線的設計作圖法作圖法一、基本原理一、基本原理(反轉法）反轉法）O-312112233 給整個凸輪機構施以給整個凸輪機構施以-時，不影響各構件之間時，不
21、影響各構件之間的相對運動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復合的相對運動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復合運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線。反轉原理：反轉原理：依據(jù)此原理可以用作圖法設計凸輪的輪廓曲線。依據(jù)此原理可以用作圖法設計凸輪的輪廓曲線。二、凸輪機構設計的基本任務二、凸輪機構設計的基本任務:4.4.從動件運動規(guī)律從動件運動規(guī)律;2.2.合理確定結構尺寸合理確定結構尺寸;3.3.凸輪轉向凸輪轉向;1.1.根據(jù)工作要求選定凸輪機構的形式根據(jù)工作要求選定凸輪機構的形式;設計凸輪輪廓曲線。設計凸輪輪廓曲線。120-1已知：凸輪的基圓半徑已知：凸輪的基圓半徑r r0 0，角速度
22、角速度 和從動件的運動規(guī)律，和從動件的運動規(guī)律，試用試用反轉法反轉法設計該凸輪輪廓曲線。設計該凸輪輪廓曲線。設計步驟小結：設計步驟小結：選比例尺選比例尺l l作基圓作基圓r r0 0。在位移線圖上等分各運動角。原則是：陡密緩疏。在位移線圖上等分各運動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉后，確定從動件尖底在各等份點的位置。確定反轉后，確定從動件尖底在各等份點的位置。將各尖底點連接成一條光滑曲線：即凸輪輪廓曲線。將各尖底點連接成一條光滑曲線：即凸輪輪廓曲線。1.1.對心直動尖底對心直動尖底從動件從動件盤形凸輪盤形凸輪11335577881 1 3 3 5 5 7 78 89 911111313 1515
23、991111131312121414s s 2345 67 891011121314609090r0A1876543214131211109三、直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制三、直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制 60 6012012090909090例解：已知：凸輪的基圓半徑已知：凸輪的基圓半徑r0，角速度角速度、偏心距偏心距e和從動件的運動規(guī)律和從動件的運動規(guī)律，試用試用反轉法反轉法設計該凸輪輪廓曲線。設計該凸輪輪廓曲線。2.偏置直動尖底偏置直動尖底從動件從動件盤形盤形凸輪凸輪 601209090135781 3 5 7 8911 13 15911131214s-61234578151413121
24、1109k9k10k11k12k13k14k15151413121110912345678k1k2k3k5k4k6k7k8eAor0120906090注意：注意：從動件導路方向與偏矩圓相從動件導路方向與偏矩圓相切，不通過回轉中心切，不通過回轉中心O。2.一偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構如圖一偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構如圖2所示。已知凸輪為一所示。已知凸輪為一偏心圓盤，圓盤半徑偏心圓盤，圓盤半徑R=30，幾何中心為，幾何中心為A，回轉中心為，回轉中心為O，推桿偏距推桿偏距OD=e=10mm，OA=10mm，凸輪以等角速度，凸輪以等角速度逆時針逆時針方向轉動。當凸輪在圖示位置，即方向轉動。當凸輪在
25、圖示位置，即ADCD時，選合適比例作圖，時，選合適比例作圖，在圖中作出）凸輪的基圓；）圖示位置的凸輪機構壓力角在圖中作出）凸輪的基圓；）圖示位置的凸輪機構壓力角；）從動件從最低位置轉到圖示位置的凸輪轉角）從動件從最低位置轉到圖示位置的凸輪轉角；）圖示位；）圖示位置的推桿的位移。置的推桿的位移。hr0A120-1設計步驟小結：設計步驟小結：1.將滾子中心視為尖底，按尖底從動件盤形凸輪機構設計。將滾子中心視為尖底，按尖底從動件盤形凸輪機構設計。得得理論廓線理論廓線；理論輪廓線的最小半徑為基圓半徑。；理論輪廓線的最小半徑為基圓半徑。601209090135781 3 5 7 8911 13 1591
26、1131214s2345 67 8910111213146090901876543214131211109理論輪廓理論輪廓實際輪廓實際輪廓2.作各位置滾子圓的內作各位置滾子圓的內(外外)包絡線，得包絡線，得實際廓線實際廓線。3.滾子直動從動件盤形凸輪滾子直動從動件盤形凸輪已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，滾子半徑，滾子半徑rt，角速度角速度和從動件的運動規(guī)律，設計該凸輪輪廓曲線。和從動件的運動規(guī)律，設計該凸輪輪廓曲線。圖示為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構，凸輪為偏心圓盤。圖示為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構，凸輪為偏心圓盤。其直徑其直徑D=42mm，滾子半徑，滾子半徑 rr=5 m
27、m，偏距，偏距 e=6 mm，在圖中作，在圖中作出：出：1）畫出基圓；）畫出基圓；2）畫出凸輪的理論輪廓曲線；）畫出凸輪的理論輪廓曲線；3）畫出從動）畫出從動件的行程件的行程hr0已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度角速度和從動件的和從動件的運動規(guī)律，設計該凸輪輪廓曲線。運動規(guī)律，設計該凸輪輪廓曲線。4.對心直動平底對心直動平底從動件從動件盤形凸輪盤形凸輪8765432191011121314-A 60 6012012090909090135781 3 5 7891113 15911131214s 123456781514131211109設計步驟小結：設計步驟小結：1.將平底交叉
28、點視為尖底，按尖底從動件盤形將平底交叉點視為尖底，按尖底從動件盤形 凸輪機構設計。凸輪機構設計。得各得各平底位置平底位置；2.作平底直線族的內包絡線，得作平底直線族的內包絡線，得實際廓線實際廓線。120609090 已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑r0，角速度角速度，擺桿長度擺桿長度l以及擺桿回轉以及擺桿回轉中心與凸輪回轉中心的中心與凸輪回轉中心的距離距離d，擺擺桿角位移方程，桿角位移方程，設計該凸輪輪廓曲線。設計該凸輪輪廓曲線。三、擺動三、擺動從動件從動件盤形凸輪機構盤形凸輪機構 60 601201209090909012345 6 7 85678 B1B2B3B4B5B6B7B8120
29、60 90-dABlB11r0B22B77B66B55B44B33A1A2A3A4A5A6A7A81 2 3 4OB定義：從動件上所受的定義：從動件上所受的正壓力正壓力與與力作用點力作用點B速度方向速度方向的夾角的夾角若若大到一定程度，則：大到一定程度，則：機構發(fā)生自鎖。機構發(fā)生自鎖。nnFFF”F 一定時，一定時，F(xiàn)f FFf 一、一、壓力角與許用值壓力角與許用值(會圖上標注）會圖上標注）Ff F”9-4 凸輪機構基本尺寸的確定凸輪機構基本尺寸的確定sincos FFFFF=30=30-直動從動件；直動從動件；=354545-擺動從動件；擺動從動件；=708080-回程（力鎖合時）?；爻蹋?/p>
30、鎖合時）。BOs0sDP點為相對瞬心：點為相對瞬心：由由BCPBCP得得:2.2.凸輪基圓半徑的確定凸輪基圓半徑的確定ds/dOP=v/=ds/dt/d/dt=ds/d (9-23)運動規(guī)律確定之后，凸輪機構運動規(guī)律確定之后，凸輪機構的壓力角的壓力角與基圓半徑與基圓半徑r r0 0直接相關。直接相關。=(ds/d-e)/(s=(ds/d-e)/(s0 0+s)+s)tgtg=(OP-e)/BC =(OP-e)/BC nnPvvr r0 0e tg=s+r20-e2ds/d-e 其中：其中：s0=r20 -e2r r0 0 圖示圖示凸輪機構中，凸輪機構中，逆時針逆時針,導路位于右側。導路位于右側
31、。e e COB ds/d tg=s+r20-e2ds/d+enn同理，當導路位于中心左側時，有：同理，當導路位于中心左側時，有：CP=ds/d+eePCr0s0sD=(ds/d+e)/(s=(ds/d+e)/(s0 0+s)+s)tgtg=(OP+e)/BC =(OP+e)/BC 其中：其中：s0=r20 -e2e e OP=v/=ds/dt/d/dt=ds/d此時，當偏距此時，當偏距e增大時，壓力角反而增大。增大時，壓力角反而增大。對于直動推桿凸輪機構存在一個正確偏置的問題！對于直動推桿凸輪機構存在一個正確偏置的問題！綜合考慮兩種情況有：綜合考慮兩種情況有：tg=s+r20-e2ds/d
32、e“+”用于導路和瞬心位于凸輪回轉中心的兩側；正偏置用于導路和瞬心位于凸輪回轉中心的兩側；正偏置 顯然，導路和瞬心位于中心同側時，壓力角將減小。顯然，導路和瞬心位于中心同側時，壓力角將減小。注意：用偏置法可減小推程壓力角，但同時增大了回程壓力角，注意：用偏置法可減小推程壓力角，但同時增大了回程壓力角，故偏距故偏距 e 不能太大。不能太大。正確偏置：導路位于與凸輪旋轉方向正確偏置：導路位于與凸輪旋轉方向相反的位置。相反的位置。oBnnPeB0nnPe正確偏置正確偏置錯誤偏置錯誤偏置“-”用于導路和瞬心位于凸輪回轉中心的同側；負偏置用于導路和瞬心位于凸輪回轉中心的同側；負偏置EE凸輪逆時針回轉，從
33、凸輪逆時針回轉，從動件右偏置動件右偏置凸輪順時針回轉，從凸輪順時針回轉，從動件左偏置動件左偏置220)/(estgeddsr設計時要求：設計時要求：于是有：于是有：顯然，對心布置有：顯然，對心布置有：tgtg=ds/d/(r=ds/d/(r0 0+s+s）提問：在設計一對心凸輪機構提問：在設計一對心凸輪機構時，時，當出現(xiàn)當出現(xiàn) 的的情況，在不改變運動規(guī)律的前提下，可采取哪些措施情況，在不改變運動規(guī)律的前提下，可采取哪些措施來進行改進？來進行改進？1)1)加大基圓半徑加大基圓半徑r r0 0：2)2)將對心改為正偏置：將對心改為正偏置：3)3)采用平底從動件采用平底從動件,tgtg=(ds/d-
34、e)/(r=(ds/d-e)/(r0 02 2-e-e2 2)1/21/2+s+s=0=0r r0 0 e e a工作輪廓的曲率半徑，工作輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑，rr滾子半徑滾子半徑rr arr rr 輪廓失真輪廓失真3.滾子半徑的確定滾子半徑的確定arr rr arr0輪廓正常輪廓正常輪廓變尖輪廓變尖內凹內凹arrrrrr rr arr 輪廓正常輪廓正常外凸外凸rra可用求極值的方法求得可用求極值的方法求得min,常采用上機編程求得常采用上機編程求得min工程上要求工程上要求a 15mm(工作輪廓的最小曲率半徑）若不滿足此條件若不滿足此條件時：時：增大增大r
35、r0 0減小減小rr 滾子半徑的選擇，要綜合考慮滾子的結滾子半徑的選擇，要綜合考慮滾子的結構、強度、凸輪輪廓曲線形狀等因素，直動構、強度、凸輪輪廓曲線形狀等因素，直動滾子從動件盤形凸輪機構中，在保證實際輪滾子從動件盤形凸輪機構中，在保證實際輪廓線不出現(xiàn)運動失真的前提下其滾子半徑不廓線不出現(xiàn)運動失真的前提下其滾子半徑不可以任意加大可以任意加大直動滾子從動件盤形凸輪機構中，其滾子半直動滾子從動件盤形凸輪機構中，其滾子半徑是否可任意加大？為什么？徑是否可任意加大？為什么？123456788765432191011121314151413121110 9r r0 04.平底尺寸平底尺寸l 的確定的確定
36、lmax a)作圖法確定：作圖法確定：l=2lmax+(57)mm （9-26）vCr0Oxyds/d lmax=ds/d max P點為相對瞬心，有：點為相對瞬心，有：b)計算法確定計算法確定：（對心）：（對心）BC=OP=v/=ds/dt/d/dt=ds/d l=2 ds/d max+(57)mm （9-27）v=OP B0-s0sPBv對平底推桿凸輪機構，也有失真現(xiàn)象。對平底推桿凸輪機構，也有失真現(xiàn)象。Or0可通過增大可通過增大r r0 0解決此問題解決此問題r0小結：小結：在進行凸輪廓線設計之前，需要先確定在進行凸輪廓線設計之前，需要先確定r r0 0,而在定而在定r r0 0時，應考
37、慮時，應考慮結構條件結構條件（不能太?。?、（不能太小）、壓壓力角力角、工作輪廓是否、工作輪廓是否失真失真等因素。在條件允許時，等因素。在條件允許時，應取較大的導軌長度應取較大的導軌長度l和較小的懸臂尺寸和較小的懸臂尺寸b。對滾。對滾子推桿，應恰當選取子推桿，應恰當選取r rr r，對平底推桿，應確定合，對平底推桿，應確定合適的平底長度適的平底長度l。還要滿足強度和工藝性要求。還要滿足強度和工藝性要求。例解：例題：一偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構如圖所示。已知凸輪為例題：一偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構如圖所示。已知凸輪為一偏心圓盤，圓盤半徑，幾何中心為，回轉中心一偏心圓盤，圓盤半徑，幾何中心為，回
38、轉中心為，推桿偏距，凸輪以為，推桿偏距，凸輪以等角速度等角速度逆時針方向轉動。當凸輪在圖示位置，即逆時針方向轉動。當凸輪在圖示位置，即時，試求：（）凸輪的基圓半徑時，試求：（）凸輪的基圓半徑；（）圖示位置的凸輪機構壓力角（）圖示位置的凸輪機構壓力角；（）圖示位置的凸輪轉角（）圖示位置的凸輪轉角；（）圖示位置的推桿的位移；（）該凸輪機構中的推桿偏（）圖示位置的推桿的位移；（）該凸輪機構中的推桿偏置方向是否合理，為什么？置方向是否合理，為什么？例題：試標出圖（）在圖示位置時凸輪機構的壓力例題：試標出圖（）在圖示位置時凸輪機構的壓力角，凸輪從圖示位置轉過角，凸輪從圖示位置轉過后推桿的位移；標出后推桿的位移；標出圖（）推桿從圖示位置升高位移時，凸輪的轉角圖（）推桿從圖示位置升高位移時，凸輪的轉角和凸輪機構的壓力角。和凸輪機構的壓力角。
管理學第九章 凸輪機構課件
