凸輪機(jī)構(gòu)課件

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1、甲任務(wù)三凸輪機(jī)構(gòu)一任務(wù)資訊(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪：具有控制從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的某種曲線或凹槽的主動(dòng)件。 作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)移動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)：由凸輪、推桿和機(jī)架三個(gè)主要構(gòu)件所組成的高副機(jī)構(gòu)。（一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用(Application of Cams)（一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪（一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類!、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用送料機(jī)構(gòu)當(dāng)圓柱凸輪1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)凹槽中的滾子驅(qū)使從動(dòng)件2 往復(fù)移動(dòng)。凸輪每回轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)件即從儲(chǔ)料器中推出一個(gè) 毛坯，送到加工位置。1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用自動(dòng)機(jī)床上的走刀機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)件少，運(yùn)動(dòng)鏈短,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,易于設(shè)計(jì);可使從動(dòng)件得到

2、各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。I凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)匍點(diǎn)高副為點(diǎn)、線接觸”易磨損芻所以凸輪機(jī)構(gòu)多用在傳遞動(dòng)力不大的場(chǎng)合Q!、凸輪機(jī)構(gòu)的分類1）按凸輪的形狀分:平面凸輪平面凸輪盤(pán)形凸輪移動(dòng)凸輪(Translating Cam)3-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類2、凸輪機(jī)構(gòu)的分類1）按凸輪的形狀分:柱凸輪（空間凸輪）尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件（一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類2、凸輪機(jī)構(gòu)的分類2）按從動(dòng)件的形狀分:（一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件2）按從動(dòng)件的形狀分:尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類3)按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分:移動(dòng)從動(dòng)件對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)

3、件偏置移動(dòng)從動(dòng)件(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類3)按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分:擺動(dòng)從動(dòng)件）一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類4）按凸輪高副的鎖合方式分：力鎖合1=|三1(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類4)按凸輪高副的鎖合方式分：形鎖合(Profile Closure)o溝槽凸輪等寬凸輪等徑凸輪偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件 盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件 盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)小結(jié):盤(pán)形凸輪 一）按凸輪的形狀分：V移動(dòng)凸輪 圓柱凸輪凸輪機(jī)構(gòu)的分類二）按從動(dòng)件上高副元 素的幾何形狀分：尖頂從動(dòng)件 滾子從動(dòng)件:平底從動(dòng)件三）按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分.移動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件寸心移動(dòng)從動(dòng)件扁置移動(dòng)從動(dòng)件四）按凸輪與從動(dòng)件維持接觸（鎖合）的方式分:力鎖合形鎖合

4、任經(jīng)分析和計(jì)劃（一）平面凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程和運(yùn)動(dòng)參數(shù)(a)1、基圓：凸輪輪廓上最小向徑為半徑所畫(huà)的圓2偏距e：從動(dòng)件導(dǎo)路偏離凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離e。ACII120 6(r690904霜鑑圓稱為凸輪以凸輪的回轉(zhuǎn)軸心0 為圓心，以凸輪的 最小半徑rO為舉徑從動(dòng)件尖頂被凸輪輪廓推動(dòng)，以一定的3、推程：運(yùn)動(dòng)規(guī)律宙離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達(dá)B最遠(yuǎn)位置B的過(guò)程。4、行程：從動(dòng)件在推程中上升的最大位移h。5、推程運(yùn)動(dòng)角：與推程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6。60= ZAOB6. 遠(yuǎn)停程:凸輪由B轉(zhuǎn)動(dòng)到C,從動(dòng) 件在最遠(yuǎn)位置停止不動(dòng)。7、遠(yuǎn)停程角:從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置停止 不動(dòng)所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6s o6S=ZBOC與回程相應(yīng)的凸輪

5、轉(zhuǎn)角6。6s* =ZAOD7 回稈.從動(dòng)件在彈簧力或重力作用下，以一 二“定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律回到起始位置的過(guò)程。8、回程運(yùn)動(dòng)角：與回程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6,。60=ZCOD9、近停程角：10、近停程角：從動(dòng)件在最近位置停止不動(dòng)所 對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6s，。11、從動(dòng)件位移線圖:以縱坐標(biāo)代表從動(dòng)件位移S2 ,橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角升_停_降一?；驎r(shí)間（，所畫(huà)出的圖形為位移曲線圖。從動(dòng)件位移線圖決定于 凸輪輪廓曲線的形狀。run rvoSo 81 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在推程（或回程）的運(yùn)動(dòng) 鬲 速度為常數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。作推程運(yùn)動(dòng)線圖s =（“血）5-v = （hj5cd =常數(shù) d g O, Joa = 01 等速運(yùn)動(dòng)

6、規(guī)律從動(dòng)件在起始和終止點(diǎn)速度有突變，使瞬肘加 速度趨于無(wú)窮大,從而產(chǎn)生無(wú)限值慣性力”并 由此對(duì)凸輪產(chǎn)生沖擊別性沖擊因此只適用于低速、輕載的場(chǎng)合。SoH80從動(dòng)件在一個(gè)行程h中，前 半行程做等加速運(yùn)動(dòng)，后 半行程作等減速運(yùn)動(dòng)的運(yùn) 動(dòng)規(guī)律。4/i af-18AB80OM2cl 62等加竦等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)，因加速度有有限值突變而引起推桿慣性力的有限值突變并由此對(duì)凸輪產(chǎn)生有限的沖擊-柔性沖擊等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性：從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)起始、中點(diǎn)和終止點(diǎn)存在柔性沖擊;/適用于中速、中載的場(chǎng)合;3.余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律:訶2恥8從動(dòng)件加速度在起點(diǎn)和終點(diǎn)存在有限值突變，故有柔性沖擊；若從動(dòng)

7、件作無(wú)停歇的升一降一升兀a)h Z2爲(wèi)連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，加速度曲線變?yōu)檫B續(xù)曲線，可以避免柔性沖擊;可適用于高速的場(chǎng)合。作業(yè)P48三任務(wù)實(shí)施:一）本任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)根據(jù)工作條件要求，確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選定凸 輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、基圓半徑等，進(jìn)而對(duì)凸輪輪廓曲線進(jìn)行 設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方法：1 圖解法：簡(jiǎn)便易行、直觀，但精度較低，可用于設(shè)計(jì)一 般精度要求的凸輪機(jī)構(gòu)。2解析法:精度高，但計(jì)算量大，多用于設(shè)計(jì)精度要求較高 的凸輪機(jī)構(gòu)。圖解法的原理假想給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上 一個(gè)與凸輪角速度3大小相等 、方向相反的角速度（3）， 凸輪將處于靜止?fàn)顟B(tài)；機(jī)架則 以（3）的角速度圍繞凸輪 原

8、來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；而從動(dòng) 件一方面隨機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方 面又按照給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相對(duì) 機(jī)架作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。反轉(zhuǎn)法2凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)1圖解法的原理（反轉(zhuǎn)法）原機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)凸輪G)Q 0=0機(jī)架00 G)= - (D從動(dòng)件VV-32二圖法頂移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)型凸輪機(jī)構(gòu)(1)選取適當(dāng)?shù)谋壤咦鞒?位移線圖；-S廠1!BoBib2 B3b4b5coJcB6coh “2 3-90。r4 6 718150(2) 按基本尺寸作出凸輪機(jī)構(gòu)的 初始位置；(3) 按s方向劃分基圓周得qC、c2等點(diǎn)；并過(guò)這些點(diǎn)作射線，即為反轉(zhuǎn)后的導(dǎo)路線；(4)在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移圖相應(yīng)的位移，得Bi、B2等 點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。圖解

9、法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線IEIII卩對(duì)心半屎直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪22五任務(wù)拓展I 1解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線圖解法可以簡(jiǎn)便地作出凸輪輪廓，但作圖誤差較大，不夠精確，所以只適用于對(duì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 要求不太嚴(yán)格的地方。對(duì)于精度要求高的高速凸輪 等，必須用解析法精確設(shè)計(jì)。用解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓的實(shí)質(zhì)是建立凸輪輪廓 曲線的數(shù)學(xué)方程式，進(jìn)而準(zhǔn)確地計(jì)算出凸輪輪廓線 上各點(diǎn)的坐標(biāo)值，以便對(duì)凸輪進(jìn)行加工和檢驗(yàn)。1用解析法設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)建立凸輪轉(zhuǎn)軸中心的坐標(biāo)系xOy 根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，凸輪以?shī)蔬^(guò)鴻;B點(diǎn)坐標(biāo)為x = (s()+ s) sin (p + e cos (p y - (s()+ $

10、) cos 幺 sin cp上式即為凸輪理論廓線方程 實(shí)際廓線與理論廓線在法線上相距 滾子半徑燈，則推出= x + rT cos 0yr - y + rT sin 6式中取“一”號(hào)時(shí)為內(nèi)等距曲線，取“ + ”號(hào)時(shí)為外等距曲線凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題）滾子半徑的選擇設(shè)計(jì)滾子從動(dòng)件時(shí)若從強(qiáng)度和耐用性考慮，滾子的半徑應(yīng)取大些。滾子半徑取大時(shí)，對(duì)凸輪的實(shí)際輪 廓曲線影響很大，有時(shí)甚至使從動(dòng)件不能完成預(yù)期的 運(yùn)動(dòng)規(guī)律。(b)(a)滾子半徑的選擇1)滾子半徑的選擇.凸輪理論輪廓為內(nèi)凹時(shí)由圖(a)可得P，=P応吐巧實(shí)際輪廓曲線曲率半徑總大于理論輪廓曲線曲率半徑。因此，不論選擇多大的滾子，都能作出實(shí)際輪

11、 廓曲線。當(dāng)理論廓線外凸時(shí)（可分為三種情況）P1 = P muf rTDp泅Mt P f o這時(shí)所得的凸輪實(shí)際輪廓為光滑的曲線（如圖b）2）P mi = rT時(shí)Q7 0,實(shí)際輪廓線變尖，極易磨損，產(chǎn)生失真（如圖C）。3）。価 衍時(shí)/TvO,即實(shí)際曲線出現(xiàn)交叉會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重失真（如圖d）。b)/c)d)flmin 廠TQmin 廠 Tmln 廠 TE滾子半徑的選擇一般推薦r尸o. 8p mino為了避免岀現(xiàn)尖點(diǎn)，一般要求p 血35mm。(2 )壓力角的校核對(duì)從動(dòng)件的作用力邢方向與從動(dòng)件上力作用點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角(X稱為壓力角。F、= F cos aF2 - F sin a自鎖：當(dāng)理大到一定程

12、度后，以至于導(dǎo)路的摩擦阻力大于有效分力時(shí)，無(wú)論凸輪給予從動(dòng)件多大的力, 從動(dòng)件都不能運(yùn)動(dòng)。、4. 4.2壓力角的校核推薦壓力角數(shù)值 移動(dòng)從動(dòng)件二30。擺動(dòng)從動(dòng)件二45?；爻讨?，一般不會(huì)有自鎖現(xiàn)象，壓力角取值為儀匸7080、C3)基圓半徑的確定根據(jù)凸輪的結(jié)構(gòu)確定鞏:在設(shè)計(jì)凸輪時(shí)，先根據(jù)條件確定基圓半徑r制成凸輪軸時(shí)，rb=r+rT+(2-5)mm ；單獨(dú)制造凸輪時(shí)，rb= rh+ rT+(2-5)mmo25瑁弈呂60諾模圖102015 /凸輪轉(zhuǎn)角e70“/ 80X, 90% 100201015h/rb等速運(yùn)動(dòng)h 010. 10O25 60凸輪， 轉(zhuǎn)角 /h/r. /擺線運(yùn)動(dòng)0.10.2 /o4

13、0. 6 L 0 2.i 11人j I丿丄.丿iii/i t I i j n rji 1 0.2 /0.4 0.6 1.0 2.0 h/rh / 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)20、2540 45 50(b)5570 80900 5. 05.0606510020030035085807570設(shè)：凸輪升程角45,amax=305e程h=30mg簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，求基圓半徑解：過(guò)升程角45amax=30直線相交于直徑線上得h/rb=0.35所以，rb=h/0.35=30/0.35=86mm:凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用:凸輪機(jī)構(gòu)的分類:推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律Y等速運(yùn)動(dòng)等加速等減速運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧（余弦）運(yùn)動(dòng)規(guī)律:凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)/設(shè)計(jì)方法所依據(jù)的基本原理一反轉(zhuǎn)法 “設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定滾子半徑、基圓半徑、壓力角、作業(yè)P49(7)(8)