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1、chap03 凸輪機構(gòu)第三章第三章 凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)chap03 凸輪機構(gòu)3-1 凸輪機構(gòu)的應用和分類凸輪機構(gòu)的應用和分類一、凸輪機構(gòu)的應用一、凸輪機構(gòu)的應用二、凸輪機構(gòu)的分類二、凸輪機構(gòu)的分類chap03 凸輪機構(gòu)1、凸輪機構(gòu)組成：、凸輪機構(gòu)組成：凸輪是一個具有曲凸輪是一個具有曲線輪廓的構(gòu)件。含線輪廓的構(gòu)件。含有凸輪的機構(gòu)稱為有凸輪的機構(gòu)稱為凸輪機構(gòu)。它由凸輪機構(gòu)。它由凸凸輪輪、從動件從動件和和機架機架組成。組成。一、凸輪機構(gòu)的應用一、凸輪機構(gòu)的應用chap03 凸輪機構(gòu)2、凸輪機構(gòu)的應用、凸輪機構(gòu)的應用內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu) 凸輪機構(gòu)是機械中的一種常用機構(gòu)，在自動化和半凸輪機

2、構(gòu)是機械中的一種常用機構(gòu)，在自動化和半自動化機械中應用十分廣泛。主要用于：受力不大的自動化機械中應用十分廣泛。主要用于：受力不大的控控制機構(gòu)制機構(gòu)或或調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)。chap03 凸輪機構(gòu)自動送料機構(gòu)自動送料機構(gòu)繞線機構(gòu)繞線機構(gòu)錄音機卷帶機構(gòu)錄音機卷帶機構(gòu)chap03 凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的優(yōu)點：凸輪機構(gòu)的優(yōu)點： 只需確定適當?shù)耐馆嗇喞€，只需確定適當?shù)耐馆嗇喞€，即可實現(xiàn)從動件復雜的運動規(guī)律；結(jié)即可實現(xiàn)從動件復雜的運動規(guī)律；結(jié)構(gòu)簡單，運動可靠。構(gòu)簡單，運動可靠。 缺點：缺點： 從動件與凸輪輪廓為點接觸或線從動件與凸輪輪廓為點接觸或線接觸，接觸應力大，易磨損接觸，接觸應力大，易磨損用途：用途

3、：常用于傳力不大的控制機構(gòu)。常用于傳力不大的控制機構(gòu)。chap03 凸輪機構(gòu)二、凸輪機構(gòu)的分類二、凸輪機構(gòu)的分類1、按凸輪的形狀分、按凸輪的形狀分（1）盤形凸輪）盤形凸輪（2）移動凸輪）移動凸輪（3）圓柱凸輪）圓柱凸輪繞固定軸線轉(zhuǎn)動繞固定軸線轉(zhuǎn)動并具有半徑變化并具有半徑變化的盤形零件。的盤形零件。 回轉(zhuǎn)中心趨于無回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠，凸輪沿機窮遠，凸輪沿機架作直線運動。架作直線運動。 將移動凸輪卷將移動凸輪卷成圓柱。成圓柱。chap03 凸輪機構(gòu)2、按從動件的型式分、按從動件的型式分 （P39） 1、尖頂從動件、尖頂從動件 2、滾子從動件、滾子從動件 3、平底從動件、平底從動件能與復雜凸輪輪能與

4、復雜凸輪輪廓保持接觸，能廓保持接觸，能實現(xiàn)任意預期的實現(xiàn)任意預期的運動規(guī)律，但點運動規(guī)律，但點接觸，磨損快。接觸，磨損快。尖頂處安裝一滾尖頂處安裝一滾子，接觸處為滾子，接觸處為滾動摩擦，耐磨損。動摩擦，耐磨損。接觸處為一平面，接觸處為一平面，但不能與凹陷的但不能與凹陷的凸輪輪廓接觸。凸輪輪廓接觸。優(yōu)點：優(yōu)點： P39chap03 凸輪機構(gòu)一、基本概念一、基本概念二、從動件常用運動規(guī)律二、從動件常用運動規(guī)律三、組合運動規(guī)律簡介三、組合運動規(guī)律簡介3232從動件常用運動規(guī)律從動件常用運動規(guī)律chap03 凸輪機構(gòu)尖底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)尖底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)1、基圓：、基圓： 凸輪凸輪理論輪

5、廓理論輪廓上最小向徑為半徑所畫的圓。上最小向徑為半徑所畫的圓。一、基本概念一、基本概念2、偏距、偏距e： 從動件導路從動件導路偏離偏離凸輪凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離回轉(zhuǎn)中心的距離。wOrminwrminOechap03 凸輪機構(gòu)3 3、推程：、推程： 4 4、升程：、升程： 從動件尖頂被凸輪輪廓推動，以一定的從動件尖頂被凸輪輪廓推動，以一定的運動規(guī)律由離回轉(zhuǎn)中心最近位置運動規(guī)律由離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達到達最遠位置最遠位置B的過程。的過程。從動件在推程中所走過的距離從動件在推程中所走過的距離h。5、推程運動角：、推程運動角：6、運休止角：、運休止角： t = AOB（升程角）（升程角）與推程相應的凸輪

6、轉(zhuǎn)角與推程相應的凸輪轉(zhuǎn)角t。S = BOC從動件在最遠位置停止不動所從動件在最遠位置停止不動所對應的凸輪轉(zhuǎn)角對應的凸輪轉(zhuǎn)角s。wAB rminOBCDtshchap03 凸輪機構(gòu)9、近休止角：、近休止角：8、回程運動角：、回程運動角：h =CODs =AOD7 7、回程：、回程：從動件在彈簧力或重力作用下，以一從動件在彈簧力或重力作用下，以一定的運動規(guī)律回到起始位置的過程。定的運動規(guī)律回到起始位置的過程。與回程相應的凸輪轉(zhuǎn)角與回程相應的凸輪轉(zhuǎn)角h。從動件在最近位置停止不從動件在最近位置停止不動所對應的凸輪轉(zhuǎn)角動所對應的凸輪轉(zhuǎn)角s。hswABrminOBCDtshchap03 凸輪機構(gòu) 以縱坐標

7、代表從動件位移以縱坐標代表從動件位移s2 ，橫坐標代表凸輪轉(zhuǎn)角，橫坐標代表凸輪轉(zhuǎn)角1或或t，所畫出的位移與轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系曲線。，所畫出的位移與轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系曲線。10、從動件位移線圖從動件位移線圖：上升上升停停降降停停t1s2ABCDh2phstsAhswABrminOBCDtsh 從動件位移線圖決定于從動件位移線圖決定于凸輪輪廓曲線的形狀。凸輪輪廓曲線的形狀。chap03 凸輪機構(gòu)1 1、推程：、推程： 2 2、升程：、升程： 3、 推程運動角：推程運動角：4、 運休止角：運休止角：7、近休止角：、近休止角：6、 回程運動角：回程運動角：5 5、 回程：回程：AB偏置尖頂直動從動件盤形凸輪偏

8、置尖頂直動從動件盤形凸輪 t s h swABOBCDhCDht s h schap03 凸輪機構(gòu)二、從動件常用運動規(guī)二、從動件常用運動規(guī)律律1 1、勻速運動規(guī)律（推程段）、勻速運動規(guī)律（推程段）s2h11tOv2tv0O1a2-O1t剛性沖擊：剛性沖擊：由于加速度發(fā)生無窮大由于加速度發(fā)生無窮大突度而引起的沖擊稱為突度而引起的沖擊稱為剛性沖擊。剛性沖擊。chap03 凸輪機構(gòu)2 2、等加速等減速運動規(guī)律、等加速等減速運動規(guī)律ajvO12j,tj,tj,tsh3456194104A0aBC柔性沖擊柔性沖擊 ：加速度發(fā)生有限值的突加速度發(fā)生有限值的突變變 （適用于中速場合）（適用于中速場合） ch

9、ap03 凸輪機構(gòu)3 3、簡諧運動、簡諧運動avjj,tj,tj,tsh1O2345612345qs運動特征：運動特征：若若s 、s 為零，無沖擊。為零，無沖擊。若若s 、s 不為零，有沖擊。不為零，有沖擊。 三、組合運動規(guī)律簡介三、組合運動規(guī)律簡介 為了獲得更好的運動特征，可為了獲得更好的運動特征，可以把上述幾種運動規(guī)律組合起來應以把上述幾種運動規(guī)律組合起來應用，組合時，兩條曲線在拼接處必用，組合時，兩條曲線在拼接處必須保持連續(xù)。須保持連續(xù)。chap03 凸輪機構(gòu)33 33 凸輪機構(gòu)壓力角凸輪機構(gòu)壓力角一、壓力角與作用力的關(guān)系一、壓力角與作用力的關(guān)系二、壓力角與凸輪機構(gòu)尺寸的關(guān)系二、壓力角與

10、凸輪機構(gòu)尺寸的關(guān)系chap03 凸輪機構(gòu)一、壓力角與作用力的關(guān)系一、壓力角與作用力的關(guān)系壓力角壓力角: 從動件上的驅(qū)動力與從動件上的驅(qū)動力與該力作用點絕對速度之間該力作用點絕對速度之間所夾的銳角。所夾的銳角。凸輪機構(gòu)的壓力角：凸輪機構(gòu)的壓力角： 接觸點法線與從接觸點法線與從動件上作用點速度方動件上作用點速度方向所夾的銳角。向所夾的銳角。 CBS2eOvrminw1213nnF Pchap03 凸輪機構(gòu) CBS2eOvrmin1213nnFFF P 力力 F 分解為沿從動件運動分解為沿從動件運動方向的有用分力方向的有用分力 F 和使從動件和使從動件緊壓導路的有害分力緊壓導路的有害分力F 。F F

11、tg 1、 F一定時，一定時， 壓力角壓力角越越大大 ，有害分力，有害分力 F越大，機構(gòu)越大，機構(gòu)的效率越低。的效率越低。 上式表明：上式表明：2、 自鎖：自鎖：當當增大到一定程度，增大到一定程度，使有害分力使有害分力F在導路中所引起在導路中所引起的摩擦阻力大于的摩擦阻力大于F時，時， 無論凸輪加給從動件的作用力無論凸輪加給從動件的作用力有多大有多大 ，從動件都不能運動，這種現(xiàn)象稱為，從動件都不能運動，這種現(xiàn)象稱為自鎖自鎖。 chap03 凸輪機構(gòu)二、壓力角與凸輪機構(gòu)尺寸的關(guān)系二、壓力角與凸輪機構(gòu)尺寸的關(guān)系 CBS2eOvrmin1213nnFFF P 直動從動件盤形凸輪壓力角為：直動從動件盤

12、形凸輪壓力角為：公式說明：公式說明： 在其它條件不變的情況在其它條件不變的情況下，基圓半徑越小，壓力角下，基圓半徑越小，壓力角越大，機構(gòu)越緊湊越大，機構(gòu)越緊湊。 chap03 凸輪機構(gòu) 為了減小推程壓力為了減小推程壓力角，應將從動件導路向角，應將從動件導路向推程相對速度瞬心的同推程相對速度瞬心的同側(cè)偏置，即側(cè)偏置，即e e為負值。為負值。但同時會產(chǎn)生使回程壓但同時會產(chǎn)生使回程壓力角增大的現(xiàn)象，所以力角增大的現(xiàn)象，所以e e不能過大。不能過大。 CBS2eOvrmin1213nnFFF Pchap03 凸輪機構(gòu)一、直動從動件盤形凸輪輪廓繪制一、直動從動件盤形凸輪輪廓繪制二、擺動從動件盤形凸輪輪廓

13、繪制二、擺動從動件盤形凸輪輪廓繪制34 圖解法設(shè)計凸輪輪廓曲線圖解法設(shè)計凸輪輪廓曲線chap03 凸輪機構(gòu) 凸輪設(shè)計的凸輪設(shè)計的基本原理基本原理采用的是采用的是“反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”，即，即凸輪輪廓設(shè)計中，是認為凸輪輪廓設(shè)計中，是認為凸輪靜止不動，從動件相凸輪靜止不動，從動件相對于凸輪軸心做反方向?qū)τ谕馆嗇S心做反方向（反轉(zhuǎn)）運動，并令從動（反轉(zhuǎn)）運動，并令從動件相對其導路按給定的運件相對其導路按給定的運動規(guī)律運動。動規(guī)律運動。一、直動從動件盤形凸輪輪廓繪制一、直動從動件盤形凸輪輪廓繪制chap03 凸輪機構(gòu)2、再按空間尺寸要求決定凸輪的基圓半徑。、再按空間尺寸要求決定凸輪的基圓半徑。1、根據(jù)工作要求

14、先確定從動件運動規(guī)律。、根據(jù)工作要求先確定從動件運動規(guī)律。步驟：步驟：3、繪制出凸輪輪廓。、繪制出凸輪輪廓。chap03 凸輪機構(gòu)1、對心尖頂直動從動件盤狀凸輪、對心尖頂直動從動件盤狀凸輪（ e 0）已知：從動件位移線圖、已知：從動件位移線圖、 rmin、 凸輪凸輪 轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向。用用作圖法作圖法設(shè)計凸輪輪廓設(shè)計凸輪輪廓1、在位移曲線上將升程、回程角、在位移曲線上將升程、回程角和遠、近休止角分別進行等分。和遠、近休止角分別進行等分。過等分點過等分點1、2.做縱坐標的平做縱坐標的平行線，交從動件位移線圖，分別行線，交從動件位移線圖，分別為為11，22chap03 凸輪機構(gòu)2、以、以rmin為為半徑

15、作基圓，基圓與半徑作基圓，基圓與導路的交點導路的交點A0，就是從動件尖頂，就是從動件尖頂?shù)钠鹗嘉恢玫钠鹗嘉恢?、在基圓中，根據(jù)從動件運、在基圓中，根據(jù)從動件運動規(guī)律作出對應升程角動規(guī)律作出對應升程角t 、回程角回程角h、遠休止角、遠休止角s 和和近休近休止角止角s4、根據(jù)從動件各對應角的等分、根據(jù)從動件各對應角的等分數(shù)等分基圓的角度，連接基圓圓數(shù)等分基圓的角度，連接基圓圓心與等分點心與等分點A1、 A2并延長并延長O A1、 OA2、chap03 凸輪機構(gòu)5、量取各個位移量，、量取各個位移量， A1A1=11、 A2A2=22A3A3=33、 ，得反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)?，得反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)囊幌盗形恢靡幌盗形?/p>

16、置A1 、A2 、A3 、 。6、將、將A0、A1、A2 、A3 、 ，連，連成光滑曲線，便得到所求的凸輪輪成光滑曲線，便得到所求的凸輪輪廓。廓。chap03 凸輪機構(gòu)2、偏置尖頂直動從動件盤形凸輪、偏置尖頂直動從動件盤形凸輪（ e 0）1 1、從動件在反轉(zhuǎn)過程中，、從動件在反轉(zhuǎn)過程中，其導路始終與凸輪軸心保其導路始終與凸輪軸心保持偏距持偏距e e。2 2、一、一O O為圓心及偏距為圓心及偏距e e為為半徑畫出偏距圓切于從動半徑畫出偏距圓切于從動件導路。件導路。以以rmin為為半徑作半徑作基圓?；鶊A。3 3、以下步驟與對心、以下步驟與對心尖頂尖頂直動從動件盤形凸輪直動從動件盤形凸輪一樣。一樣。

17、chap03 凸輪機構(gòu) 對于滾子從動件的凸輪對于滾子從動件的凸輪輪廓，是認為滾子中心就是輪廓，是認為滾子中心就是尖頂，尖頂，求得的輪廓曲線是理求得的輪廓曲線是理論輪廓論輪廓，用，用0表示；以理表示；以理論輪廓為中心，以論輪廓為中心，以滾子半徑滾子半徑為半徑作出的一系列圓的包為半徑作出的一系列圓的包絡(luò)線絡(luò)線，為，為實際的凸輪輪廓，實際的凸輪輪廓，用用表示。表示。3、滾子直動從動件盤形凸輪、滾子直動從動件盤形凸輪 滾子從動件的凸輪基圓半滾子從動件的凸輪基圓半徑應當在徑應當在理論輪廓理論輪廓上度量。上度量。chap03 凸輪機構(gòu)設(shè)計凸輪機構(gòu)時應注意設(shè)計凸輪機構(gòu)時應注意滾子半徑滾子半徑的問題：的問題：

18、（P46）1. 當當minrT時，時，0，實際輪廓為平滑曲線；實際輪廓為平滑曲線； 設(shè)理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑用設(shè)理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑用min表示，滾子半徑用表示，滾子半徑用rT表示表示，則相應位置實際輪廓的則相應位置實際輪廓的曲率半徑曲率半徑 minrT。chap03 凸輪機構(gòu)2. 2. minmin=r=rT T時，時， =0=0，實，實際輪廓為一個尖點；際輪廓為一個尖點；3. 3. minminrrT T時，時， 00，實際，實際輪廓發(fā)生相交，無法實現(xiàn)輪廓發(fā)生相交，無法實現(xiàn)該運動規(guī)律。該運動規(guī)律。chap03 凸輪機構(gòu) 為了使凸輪輪廓既不為了使凸輪輪廓既不變尖，又不相交，

19、滾子半徑變尖，又不相交，滾子半徑必須必須小于小于理論輪廓外凸部分理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑的最小曲率半徑min。chap03 凸輪機構(gòu)4、平底直動從動件盤形凸輪、平底直動從動件盤形凸輪（3）過）過A1、A2點作出一系點作出一系列平底，得到一直線族。列平底，得到一直線族。作出直線族的包絡(luò)線，便得到作出直線族的包絡(luò)線，便得到凸輪實際輪廓曲線。凸輪實際輪廓曲線。（1）取平底與導路的交點）取平底與導路的交點A0為參為參考點?？键c。（2）把）把A0看作尖底，運用上述方看作尖底，運用上述方法找到法找到A1、A2chap03 凸輪機構(gòu)二、擺動從動件盤形凸輪輪廓繪制二、擺動從動件盤形凸輪輪廓繪制-wwOA89A7AA6A5A4A3A2A1B0B9B87B6B5B4BB32BB1D1aC1C09CC8C7C65CC43CC2r0180 60 90 30 D2D33yy21yA0(a)180309060O123456789012345678jymaxy(b)