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1、第 六 章 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 及 其 設(shè) 計(jì)一 、 基 本 要 求二 、 基 本 概 念 和 基 礎(chǔ) 知 識三 、 學(xué) 習(xí) 重 點(diǎn) 及 難 點(diǎn)四 、 例 題 精 選五 、 試 題 自 測 及 答 案 一 、 基 本 要 求 1 . 了 解 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 組 成 、 類 型 及 應(yīng) 用 。3 . 深 刻 理 解 相 對 運(yùn) 動 （ 也 稱 “ 反 轉(zhuǎn) 法 ” ） 原 理 ， 并 能 利 用該 原 理 設(shè) 計(jì) 盤 形 凸 輪 的 輪 廓 曲 線 （ 圖 解 法 ） 。4 . 學(xué) 會 用 解 析 法 設(shè) 計(jì) 盤 形 凸 輪 的 輪 廓 曲 線 。2 . 了 解 從 動 件 常 用 的 運(yùn) 動 規(guī)

2、 律 及 特 點(diǎn) ， 并 學(xué) 會 如 何 選 擇或 設(shè) 計(jì) 從 動 件 的 運(yùn) 動 規(guī) 律 。5. 學(xué) 會 確 定 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 壓 力 角 、 基 圓 半 徑 和 滾 子 半 徑 等 基 本 尺 寸 。 二 、 基 本 概 念 和 基 礎(chǔ) 知 識 1. 基 本 概 念3. 反 轉(zhuǎn) 法 原 理2. 運(yùn) 動 規(guī) 律 的 選 擇 與 設(shè) 計(jì) 原 則4. 基 本 尺 寸 的 確 定 F 基 本 概 念 u 基 本 名 詞 術(shù) 語u 從 動 件 運(yùn) 動 規(guī) 律u 壓 力 角 F 基 本 名 詞 術(shù) 語（ 1） 基 圓 以 凸 輪 轉(zhuǎn) 動 中 心 為 圓 心 ， 以 凸 輪 理 論 輪 廓 曲 線

3、 上 的 最 小 半 徑 為 半 徑 所 畫 的 圓 。 半 徑 用 r0表 示 。（ 2） 推 程 從 動 件 從 距 凸 輪 轉(zhuǎn) 動 中 心 的 最 近 點(diǎn) 向 最 遠(yuǎn) 點(diǎn) 的 運(yùn) 動 過 程 。（ 3） 回 程 從 動 件 從 距 凸 輪 轉(zhuǎn) 動 中 心 的 最 遠(yuǎn) 點(diǎn) 向 最 近 點(diǎn) 的 運(yùn) 動 過 程 。（ 4） 行 程 從 動 件 的 最 大 運(yùn) 動 距 離 。 常 用 h 表 示 行 程 。 F 基 本 名 詞 術(shù) 語（ 5） 推 程 角 從 動 件 從 距 凸 輪 轉(zhuǎn) 動 中 心 的 最 近 點(diǎn) 運(yùn) 動 到 最 遠(yuǎn) 點(diǎn) 時 ， 凸 輪 所 轉(zhuǎn) 過 的 角 度 。 用 表 示 。

4、（ 6） 回 程 角 從 動 件 從 距 凸 輪 轉(zhuǎn) 動 中 心 的 最 遠(yuǎn) 點(diǎn) 運(yùn) 動 到 最 近 點(diǎn) 時 ， 凸 輪 轉(zhuǎn) 過 的 角 度 。 用 表 示 。（ 7） 遠(yuǎn) 休 止 角 從 動 件 在 距 凸 輪 轉(zhuǎn) 動 中 心 的 最 遠(yuǎn) 點(diǎn) 靜 止 不 動 時 ， 凸 輪 轉(zhuǎn) 過 的 角 度 。 用 s表 示 。（ 8） 近 休 止 角 從 動 件 在 距 凸 輪 轉(zhuǎn) 動 中 心 的 最 近 點(diǎn) 靜 止 不 動 時 ， 凸 輪 轉(zhuǎn) 過 的 角 度 。 用 s 表 示 。 2.轉(zhuǎn) 角 分 別 以 各 行 程 開 始 時 凸 輪 的 位 置作 為 度 量 基 準(zhǔn) ， 一 般 也 在 基 圓 上

5、 度 量 ；（ 9） 從 動 件 的 位 移 s ： 凸 輪 轉(zhuǎn) 過 轉(zhuǎn) 角 時 ，從 動 件 運(yùn) 動 的 距 離 。1. 位 移 s 的 度 量 基 準(zhǔn) ， 一 律 從 升 程 的 最 低位 置 開 始 度 量 （ 無 論 升 程 、 回 程 ） ； hst st ，時 ，回 程 ： 時 間 ，時 ，推 程 ： 時 間 00 000 h0F 基 本 名 詞 術(shù) 語3.初 始 條 件 ：幾 條 規(guī) 定 F 從 動 件 運(yùn) 動 規(guī) 律 從 動 件 的 位 移 s、 速 度 v、 加 速 度 a與 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 （ 或 時 間 t） 之 間 的 函 數(shù) 關(guān) 系 。 2222 dddddddddd

6、 dddddddd )( stvtvtsa ststsv ss 不 計(jì) 摩 擦 時 ， 凸 輪 與 從 動 件 在某 瞬 時 接 觸 點(diǎn) 處 的 公 法 線 方 向 與 從動 件 運(yùn) 動 方 向 之 間 所 夾 的 銳 角 。 壓 力 角 設(shè) 計(jì) 要 求 max 0A B Fn Pr0=rb Fx Fyn n ttF 壓 力 角 l 從 動 件 的 最 大 速 度 vmax應(yīng) 盡 量 小l 從 動 件 的 最 大 加 速 度 amin應(yīng) 盡 量 小 ， 且 無 突 變l 從 動 件 的 最 大 躍 度 jmax應(yīng) 盡 量 小F 從 動 件 運(yùn) 動 規(guī) 律 的 選 擇 與 設(shè) 計(jì) 原 則 F凸

7、輪 機(jī) 構(gòu) 的 反 轉(zhuǎn) 法 原 理 )()( s- 從 動 件 尖 頂 相 對 凸 輪 的運(yùn) 動 軌 跡 形 成 了 凸 輪 的 輪 廓曲 線 。結(jié) 論1 20B 1BO 1B 32B2B3B3B )()( s 1- 0 21 21B 2B1B 2BO0B 1A 2A0A F凸 輪 機(jī) 構(gòu) 基 本 尺 寸 的 設(shè) 計(jì)F 基 圓 半 徑 的 設(shè) 計(jì)F 滾 子 半 徑 的 設(shè) 計(jì)F 平 底 長 度 的 設(shè) 計(jì)F 偏 距 的 設(shè) 計(jì) F 基 圓 半 徑 的 設(shè) 計(jì) 220 )tandd( esesr 凸 輪 基 圓 半 徑 最 小 基 圓 半 徑 220min )tandd( esesr 直 動 滾

8、 子 從 動 件 盤形 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 式 中 2222 2/322 dd.dddd.dd )dd()dd xyyx yx （條 件 min 22min0 dd ssr 凸 輪 基 圓 半 徑 直 動 平 底 從 動 件 盤形 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 考 慮 運(yùn) 動 失 真 ： minr 8.0 r考 慮 強(qiáng) 度 要 求 ： 0r )5.01.0( rr F 滾 子 半 徑 的 設(shè) 計(jì) 平 底 的 長 度 ： lslOPl maxmax )dd(22 式 中 ： mm75lF 平 底 長 度 的 設(shè) 計(jì) 偏 距 e 的 計(jì) 算 公 式 )(ddtan 00220 ss evss evser es 式

9、中 )(tan 0maxmax ss ev 0 max ev maxmax ve 條 件 F 偏 距 的 設(shè) 計(jì) 三 、 學(xué) 習(xí) 重 點(diǎn) 及 難 點(diǎn)反 轉(zhuǎn) 法 原 理應(yīng) 用 反 轉(zhuǎn) 法 求 解 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 轉(zhuǎn) 角 、 位 移 和壓 力 角 等 參 數(shù)凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 基 本 概 念從 動 件 常 用 的 運(yùn) 動 規(guī) 律 及 其 特 性設(shè) 計(jì) 平 面 凸 輪 輪 廓 曲 線 的 圖 解 法 與 解 析 法確 定 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 基 本 尺 寸 學(xué) 習(xí) 難 點(diǎn)學(xué) 習(xí) 重 點(diǎn) 四 、 例 題 精 選 (例 1、 例 2、 例 3） 解 （ 1） 圖 示 位 置 的 解 2201220

10、OPtan ers evser el （ 2） 解 O 五 、 試 題 自 測 及 答 案 (1、 2、 3、 4、 5）1. 一 對 心 直 動 尖 頂 從 動 件 偏 心 圓 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ， O為 凸 輪 幾 何 中 心 ， O1為凸 輪 轉(zhuǎn) 動 中 心 ， 直 線 ACBD， O1O= OA， 圓 盤 半 徑 R=60 mm。 試 計(jì) 算 ： 21（ 1） 根 據(jù) 圖 (a)及 上 述 條 件 確 定 基 圓 半徑 r0、 行 程 h， C點(diǎn) 壓 力 角 C和 D點(diǎn) 接 觸時 的 位 移 sD 、 壓 力 角 D 。 （ a） （ b）（ 2） 若 偏 心 圓 凸 輪 的 幾 何 尺

11、 寸 不 變 ， 僅將 從 動 件 由 尖 頂 改 為 滾 子 （ 圖 (b)） ， 滾子 半 徑 r T=10mm。 試 問 上 述 參 數(shù) r0 、 h、 C和 sD 、 D有 無 改 變 ？ 如 有 改 變 ， 計(jì) 算其 數(shù) 值 。 （ 1） 圖 （ a）解 mm3010 AOr mm6011 AOCOh 0C mm08.37 1221D AOODOOs 57.26)(arctan 1D ODOO （ 2） 圖 （ b） mm40T10 rAOr （ 不 變 ）mm6011 AOCOh （ 不 變 ）0C mm16.36)( 02r21D rrROOh 20.23)(arctan 1D

12、ODOO 2. 如 圖 所 示 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 中 ， 凸 輪 為 一 偏 心 圓 盤 ， 圓 盤 半 徑 R=80mm，圓 盤 幾 何 中 心 O到 回 轉(zhuǎn) 中 心 A的 距 離 OA=30mm， 偏 距 e=15mm， 平底 與 導(dǎo) 路 間 的 夾 角 45 ， 凸 輪 以 等 角 速 度 w=1 rad/s逆 時 針 回 轉(zhuǎn) 。試 計(jì) 算 ：（ 1） 凸 輪 實(shí) 際 廓 線 的 基 圓 半 徑 rb；（ 2） 從 動 件 的 行 程 h；（ 3） 該 機(jī) 構(gòu) 的 最 大 壓 力 角 max與 最 小 壓力 角 min；（ 4） 從 動 件 的 推 程 運(yùn) 動 角 和 回 程 運(yùn) 動角 ；

13、（ 5） 從 動 件 的 最 大 速 度 vmax。 解 50mm3080b OARr mm85.840011 BABAh 56.140152)215110(11 BA 71.55152)21550(00 BA 45minmax =180 （ 1）（ 2）（ 3）（ 4）（ 5） 當(dāng) 凸 輪 從 從 動 件 最 低 位 置 轉(zhuǎn) 過 90 時 ，從 動 件 與 凸 輪 的 相 對 瞬 心 P至 A點(diǎn) 的 距離 達(dá) 到 最 大 2302 OAAP mm/s426.422301max APv 3. 圖 示 為 一 偏 置 直 動 滾 子 從 動 件 盤 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ， 凸 輪 為 偏 心 圓

14、 盤 ，其 直 徑 D=42mm， 滾 子 半 徑 rT=5 mm， 偏 距 e=6 mm 試 求 ：（ 1） 畫 出 基 圓 ， 并 計(jì) 算 基 圓 半 徑 ；（ 2） 畫 出 凸 輪 的 理 論 廓 線 ；（ 3） 確 定 從 動 件 的 行 程 h；（ 4） 確 定 從 動 件 的 推 程 運(yùn) 動 角 及 回 程運(yùn) 動 角 ；（ 5） 說 明 該 機(jī) 構(gòu) 在 運(yùn) 動 中 有 無 失 真 現(xiàn)象 ， 為 什 么 ？ 解（ 1） mm202/ T0 erDr（ 2） 理 論 廓 線 如 圖 示（ 3） 2222maxmax eres 322/ rmax reD mm35.12max sh （

15、4） 615.186 )2/()arccos(180 max22max2 rhr 385.173360 （ 5） 無 失 真 現(xiàn) 象 。 因 凸 輪廓 線 外 凸 且 處 處 曲 率 半 徑 相等 ， 均 為 R=21mm， 并 有r T=5mm R， 故 不 會 發(fā) 生 失真 現(xiàn) 象 。 4. 圖 示 為 一 擺 動 滾 子 從 動 件 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 。 試 在 圖 上 標(biāo) 出 ： （ 1） 從 C點(diǎn) 接 觸 到 D點(diǎn) 接 觸 過 程 中 ， 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 和 從 動 件 擺 角 ； （ 2） 在 D點(diǎn) 接 觸 時 的 壓 力 角 。 解 D點(diǎn) 壓 力 角 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 從 動 件 擺

16、 角 5. 圖 示 為 擺 動 滾 子 從 動 件 圓 盤 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ， 現(xiàn) 已 知 ： 圓 盤 半 徑R、 圓 心 與 轉(zhuǎn) 軸 中 心 的 距 離 LO A R/2和 滾 子 半 徑 rT 。試 求 ： （ 1） 標(biāo) 出 在 圖 示 位 置 的 壓 力 角 與 推 桿 的 擺 角 ； （ 2） 畫 出 滾 子 推 桿 的 最 大 擺 角 max ； （ 3） 當(dāng) 時 ， 對 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 有何 影 響 ， 如 何 使 壓 力 角 減 小 ？ 解 壓 力 角 擺 角 最 大 擺 角 （ 3） 當(dāng) 時 ， 推 動 擺 桿 運(yùn) 動 的 有 效 分 力 減 小 ， 機(jī) 械 效 率 降 低 ，甚 至 發(fā) 生 自 鎖 。 可 通 過 增 大 基 圓 半 徑 的 方 法 減 小 壓 力 角 。 （ 1） 、 （ 2） 見 上 圖 。