凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪輪

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1、 9-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類 9-2 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 9-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 9-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 第 9章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 9-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類 凸輪機(jī)構(gòu)是含有凸輪的一種 高副 機(jī)構(gòu)，在 自動(dòng)機(jī) 械和半自動(dòng)機(jī)械 中得到了廣泛的應(yīng)用。 凸輪是一具有曲面輪廓的構(gòu)件，一般多為原動(dòng)件 （有時(shí)為機(jī)架）； 當(dāng)凸輪為原動(dòng)件時(shí)，通常作等速 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，而從動(dòng)件則按預(yù)期輸出特性要求 作連續(xù)或間歇的往復(fù)擺動(dòng)、移動(dòng)或平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。 一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 凸輪機(jī)構(gòu)具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)要求的 運(yùn)動(dòng)規(guī)律等優(yōu)點(diǎn) ，因而在 工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng) 用。 如圖 3-1所示的 內(nèi)燃機(jī) 配氣

2、凸輪機(jī)構(gòu) ，原動(dòng)凸輪 1 連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)凸輪 高副驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件 2（閥桿） 按預(yù)期的輸出特性啟閉閥 門，使閥門既能充分開(kāi)啟， 又具有較小的慣性力。 圖 3 l 沖床裝卸料凸輪機(jī)構(gòu) 原動(dòng)凸輪 1固定于沖 頭上 當(dāng)其隨沖頭往復(fù)上 下運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)凸輪 高副驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件 2以一 定規(guī)律往復(fù)水平移動(dòng) 從而使機(jī)械手按預(yù) 期的輸出特性裝卸工 件。 罐頭盒封蓋機(jī)構(gòu) 所示的罐頭盒封蓋 機(jī)構(gòu) ， 亦為一凸輪機(jī) 構(gòu) 。 原動(dòng)件 1連續(xù)等速 轉(zhuǎn)動(dòng) ， 通過(guò)帶有凹槽 的固定凸輪 3的高副導(dǎo) 引從動(dòng)件 2上的端點(diǎn) C 沿預(yù)期的軌跡 接合 縫 S運(yùn)動(dòng) 從而完成罐頭盒的 封蓋任務(wù) 。 當(dāng)帶有凹槽的圓柱凸 輪 1連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)

3、 ， 通 過(guò)嵌于其槽中的滾子驅(qū) 動(dòng)從動(dòng)件 2往復(fù)移動(dòng) 凸輪 1每轉(zhuǎn)動(dòng)一周 ， 從 動(dòng)件 2即從喂料器中推出 一塊巧克力并將其送至 待包裝位置 。 巧克力輸送凸輪機(jī)構(gòu) 從以上諸例可以看出： 凸輪機(jī)構(gòu)一般是由三個(gè)構(gòu)件、兩個(gè)低副和一個(gè) 高副組成的單自由度機(jī)構(gòu)。 凸輪機(jī)構(gòu)在對(duì)開(kāi)印刷機(jī)中的應(yīng)用 凸輪機(jī)構(gòu)在膠印機(jī)中的應(yīng)用 凸輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用 二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類 在凸輪機(jī)構(gòu)中 ， 凸輪可為原動(dòng)件也可為機(jī)架； 但多數(shù)情況下 ， 凸輪為原動(dòng)件 。 從不同角度出發(fā)，凸輪機(jī)構(gòu)可作如下分類。 1、 按 兩活動(dòng)構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特性 分 類 (1) 平面凸輪機(jī)構(gòu) ：兩活動(dòng)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 為 平面運(yùn)動(dòng) 的凸輪機(jī)構(gòu)

4、 . (2) 空間凸輪機(jī)構(gòu) ：兩活動(dòng)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 為 空間運(yùn)動(dòng) 的凸輪機(jī)構(gòu)， (1) 平面凸輪機(jī)構(gòu) a. 盤形凸輪 ： 凸輪的基本型式 是一個(gè) 相對(duì)機(jī)架作定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 或 為機(jī)架 且 具有變化 向徑的盤形構(gòu)件 它可視為盤形 凸輪的演化型式。 是一個(gè) 相對(duì)機(jī) 架作直線移動(dòng) 或 為 機(jī)架且具有變化輪 廓的構(gòu)件 b. 移動(dòng)凸輪 ： (1) 平面凸輪機(jī)構(gòu) (2) 空間凸 輪機(jī)構(gòu) 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)在 機(jī)械加工中的應(yīng)用 凸輪機(jī)構(gòu)在其它機(jī)器中的應(yīng)用 2、按推桿形狀分類 (1)尖頂推桿 ： 尖端能與任意復(fù)雜凸輪輪廓保持接觸，因而 能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī) 律 。 尖頂與凸輪呈點(diǎn)接觸， 易磨損 ，用于 受力不大的場(chǎng)

5、合 。 (2)滾子推桿 ： 它改善了從動(dòng)件與凸輪輪廓間的接觸條件， 耐磨損，可承受較大載荷 ， 故在工程實(shí)際中 應(yīng)用最為廣泛 。 (3)平底推桿 ： 平底推桿與凸輪輪廓接觸為一平面，顯然它只能 與全部外凸的凸輪輪 廓作用 。 其優(yōu)點(diǎn)是： 壓力角小，效率高，潤(rùn)滑好 ，故常用于 高速 運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。 3.根據(jù)推桿運(yùn)動(dòng)形式的不同 以上三種從動(dòng)件還可分為： (1) 直動(dòng)推桿 (2) 擺動(dòng)推桿 (1) 直動(dòng)推桿 ： 對(duì)心 直動(dòng)尖頂推桿盤 形凸輪機(jī)構(gòu) 偏置直動(dòng)尖頂推桿 盤 形 凸輪機(jī)構(gòu) 對(duì)心直動(dòng)滾子推桿 盤 形 凸輪機(jī)構(gòu) 對(duì)心直動(dòng)平底推桿 盤 形 凸輪機(jī)構(gòu) (2) 擺動(dòng)推桿 擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) 擺動(dòng)尖頂

6、推桿盤形凸輪機(jī) 構(gòu) 擺動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) 4、 按凸輪高副的鎖合方式分 (1)力鎖合 ： 利用 重力、彈簧力 或其他外力 使組成凸 輪高副的兩構(gòu)件始終 保持接觸。 (2)形鎖合 ： 利用 特殊幾何形狀 （虛約束）使組成凸輪高副 的兩構(gòu)件始終保持接觸。 等寬凸輪機(jī)構(gòu) 等徑凸輪機(jī)構(gòu) 共軛凸輪機(jī)構(gòu) 4、 按凸輪高副的鎖合方式分 盤形凸輪機(jī)構(gòu)在 印刷機(jī)中的應(yīng)用 等徑凸輪機(jī)構(gòu)在 機(jī)械加工中的應(yīng)用 利用分度凸輪機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) ：只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞纯?使從 動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ，并且 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 緊湊、工作可靠。 缺點(diǎn) ：凸輪為 高副接觸 （點(diǎn)或線），壓強(qiáng)較大，

7、容 易磨損 ，凸輪 輪廓加工比較困難 ，費(fèi)用較高。 所以通常用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu) 一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語(yǔ) 二、推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 三、組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律 四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇 9-2 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 尖頂直動(dòng)推桿的位移曲線 一、凸輪機(jī)構(gòu)的 基本名詞術(shù)語(yǔ) 基圓 基圓半徑 r0 推程 推程運(yùn)動(dòng)角 0 遠(yuǎn)休 遠(yuǎn)休止角 01 回程 回程運(yùn)動(dòng)角 0 近休 近休止角 02 行程 h 二、推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2. 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3. 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 4. 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 5. 3-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 運(yùn)動(dòng)線圖 推程運(yùn)動(dòng)方程 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1.等速運(yùn)動(dòng)

8、規(guī)律 開(kāi)始點(diǎn) 結(jié)束點(diǎn) 由于 加速度無(wú)窮大 而產(chǎn)生的沖擊稱為 剛性沖擊 。 當(dāng)然，在實(shí)際的凸輪機(jī)構(gòu)中由于構(gòu)件的彈性、阻尼 等多種因素，不可能產(chǎn)生無(wú)窮大的慣性力。 這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律通常 只適用于低速輕載的工況 下， 或是 對(duì)從動(dòng)件有實(shí)現(xiàn)等速運(yùn)動(dòng)要求 的場(chǎng)合 1. 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 是指在從動(dòng)件的一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程中（推程或回 程）， 前半段采用等加速，后半段采用等減速 其位移曲線為兩段光滑相連的反向拋物線， 故有時(shí)又稱為 拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 。其運(yùn)動(dòng)方程和 運(yùn)動(dòng)線圖如下所示 2. 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 速度曲線連續(xù)，而加速度曲線在 運(yùn)動(dòng)的起始、中間點(diǎn)和終點(diǎn)處不連 續(xù)。 將這種由于有限值的加速度突變 而產(chǎn)生的沖擊稱為

9、 柔性沖擊 。適用 于 中、低速輕載 。 推程運(yùn)動(dòng)方程 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖 2. 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3、 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖 加速度曲線按余弦規(guī) 律變化，稱為 余弦加速 度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 。 該運(yùn)動(dòng)規(guī)律的起始與 終點(diǎn)處加速度突變?yōu)橛?限值，因而 會(huì)產(chǎn)生柔性 沖擊 。 如果從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)僅 具有推程和回程階段， 則其加速度曲線也連續(xù)， 不產(chǎn)生柔性沖擊，因而 可應(yīng)用于高速工況場(chǎng)合。 3、 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 4、 擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖 推程運(yùn)動(dòng)方程 由于加速度曲線按正弦規(guī)律 變化，故又稱為 正弦加速度運(yùn) 動(dòng)規(guī)律 。 該種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的 速度與加速 度曲線

10、均連續(xù)，不產(chǎn)生剛性與 柔性沖擊 ，適用于 高速場(chǎng)合 4、 - -多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 該種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度與 加速度曲線均連續(xù)，因而 不產(chǎn)生剛性與柔性沖擊 ， 可適用于 高速中載工況 - -多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較及適用場(chǎng)合 三、組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律 為滿足工程實(shí)際的需要，綜合幾種不同運(yùn) 動(dòng)規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種具有良好綜合特性 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這種 通過(guò)幾種不同函數(shù)組合在一 起而設(shè)計(jì)出的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 稱為組合型運(yùn) 動(dòng)規(guī)律。 1.拼接原則 a.中低速運(yùn)動(dòng)的凸輪 ，為 避免剛性沖擊 ，從動(dòng) 件的 位移曲線和速度曲線必須連續(xù) b.中高速運(yùn)動(dòng)的凸輪 ，還應(yīng) 避免柔性沖擊 ，要 求 從動(dòng)件的加速度

11、曲線也必須連續(xù) 在滿足以上條件下，要求 最大速度與最大 加速度的值盡可能小 (1) 修正正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律 該曲線在運(yùn)動(dòng)起始的段和 終止的段，采用周期相同的正 弦函數(shù)；在兩段中間的段則采 用一段周期較長(zhǎng)的簡(jiǎn)諧函數(shù)。 (2) 修正梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律 用幾段簡(jiǎn)諧函數(shù)使加速度 成為連續(xù)曲線。加速段和減速 段的加速度曲線是對(duì)稱的。 組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)線圖 2.組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律舉例 四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇 1、衡量運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo) a、最大速度 最大速度值越大，則從動(dòng)件系統(tǒng)的動(dòng)量也大。 若機(jī)構(gòu)在工作中遇到需要 緊急停車 的情況，由于 從動(dòng)件系統(tǒng)動(dòng)量過(guò)大，會(huì)出現(xiàn) 操控失靈 ，造成 機(jī) 構(gòu)損壞 等安全事故。因此希望 從

12、動(dòng)件運(yùn)動(dòng)速度的 最大值越小越好 。 b、 最大加速度 最大加速度值的大小，會(huì)直接影響從動(dòng)件系統(tǒng) 的慣性力，從動(dòng)件與凸輪廓線的接觸應(yīng)力，從動(dòng)件 的強(qiáng)度等。因此希望 從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度 最大值越小越好。 c、 運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù) 。 運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高階導(dǎo)數(shù)是否連續(xù)也是衡量運(yùn)動(dòng)規(guī) 律特性的主要指標(biāo)。 研究表明，為有效改善凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性， 減小系統(tǒng)的殘余振動(dòng)，應(yīng)選取躍度連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 進(jìn)行凸輪廓線設(shè)計(jì) 。 2.選擇和設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)需注意的問(wèn)題 (1).根據(jù)工作要求選擇或設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 (2).兼顧運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力特性兩方面要求 四、推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇 在工程實(shí)際中需針對(duì)具體的設(shè)計(jì)問(wèn)題，在綜 合考慮

13、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)等多方面因素的基礎(chǔ)上來(lái) 選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 無(wú)論是采用作圖法還是解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線，所依據(jù)的基本 原理都是 反轉(zhuǎn)法原理 。 例 偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) 9-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 1凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理 當(dāng)給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加一個(gè) 公共角速度 ，使其繞凸輪軸心 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ， 凸 輪將靜止不動(dòng)，而推桿則一方面隨其導(dǎo)軌作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 推桿在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中， 其尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡即為 凸輪的輪廓曲線 。 當(dāng)根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求和結(jié)構(gòu)條件選定了其 機(jī)構(gòu)的型式、 基本尺寸、推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和凸輪的轉(zhuǎn)向 之后，就可以進(jìn)行凸輪 輪廓曲線的設(shè)計(jì)了。 凸輪

14、廓線設(shè)計(jì)的方法： 作圖法和解析法 （ 1） 凸輪的輪廓曲線與推桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系 相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理：對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)施加一個(gè) 公共運(yùn)動(dòng)時(shí)，各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)保 持不變。 1.推桿的位移 是指推桿頂端沿著移動(dòng)導(dǎo)路方向 到基圓 的距離 2. 反轉(zhuǎn)過(guò)程中 推桿的反轉(zhuǎn)角度與推桿位移之間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 與 正常運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 凸輪轉(zhuǎn)角與推桿位移的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 一樣 在設(shè)計(jì)凸輪廓線時(shí)，可假設(shè)凸輪靜止不動(dòng)，而其推桿相對(duì)凸 輪作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又在其導(dǎo)軌內(nèi)作預(yù)期運(yùn)動(dòng)， 作出推桿在這種 復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的一系列位置，則其尖頂?shù)能壽E就是所要求的凸輪廓 線。 這就是凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的 反轉(zhuǎn)法原理 。 2 用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線 （ 1）直動(dòng)推桿盤形

15、凸輪廓線的設(shè)計(jì) 結(jié)論 尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)是滾子推桿和平底推桿 盤形凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題及方法。 （ 2） 凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理 1） 偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì) 2） 偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì) 3） 對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì) （ 2）擺動(dòng)推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì) 1） 擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì) 2） 擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì) 總 結(jié) 對(duì)于滾子推桿（或平底推桿）的盤形凸輪廓線的設(shè) 計(jì)，只要先將其 滾子中心點(diǎn) （或 推桿平底與其導(dǎo)路中心線的交 點(diǎn) ） 視為尖頂推桿的尖頂 ，就可用尖頂推桿盤形凸輪廓線的設(shè) 計(jì)方法來(lái)確定出凸輪 理論廓線 上各 點(diǎn)的

16、位置 ； 然后再以這些點(diǎn) 為圓心作出一系列滾子圓（或過(guò)這些點(diǎn)作一系列平底推桿的平 底線），再作出此圓族（或直線族）的包絡(luò)線。即得所設(shè)計(jì)凸 輪的 工作廓線 。 E F A 找出從動(dòng)件在此位置 時(shí)對(duì)應(yīng)的 位移量 S 9-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 1凸輪機(jī)構(gòu)的作用力和壓力角 （ 2）凸輪機(jī)構(gòu)的 壓力角 F G/cos( +1) (1+ 2b/l)sin( +1)tan2 若 大至使 F增 至無(wú)窮大時(shí)，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指推桿所受 正壓力的方向 與推桿上點(diǎn) B 的 速度方向 之間所夾的 銳角 ， 它是影響凸輪機(jī)構(gòu)受 力情況的一個(gè)重要參數(shù)。 常以 表示。 在其他情況不變的情況下， 愈

17、大， F愈大， 此時(shí) 機(jī)構(gòu)的壓力角稱為臨界壓力 角 c， 即 c arctan1/(1 2b/l )tan2 1 （ 1） 凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力 為保證凸輪機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)， 應(yīng)使其最大壓力角 max小于臨 界壓力角 c， 增大 l， 減小 b， 可以使 c值提高。 通常 規(guī)定：凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角 max應(yīng)小于某一 許用壓力角 ， 生產(chǎn)實(shí)際中，為了提高機(jī)構(gòu)的效率，改善其受力情況， 即 max (c) 許用壓力角 的一般取值為 推程時(shí)： 直動(dòng)推桿 30 擺動(dòng)推桿 35 45 回程時(shí)： 70 80 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 試在下列凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖上標(biāo)出圖示位置的壓力角 。 F v =0 F v 1 2

18、3 1 2 3 4 O D C e 對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu) ,求 (1)寫(xiě)出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱； (2)畫(huà)出該凸輪的基圓； (3)畫(huà)出從升程開(kāi)始到圖示位置時(shí)推桿的位移， 相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角 ， D點(diǎn)的壓力角 ； (4)畫(huà)出推桿的行程 h。 解：（ 1）寫(xiě)出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱 命名：推桿的運(yùn)動(dòng)形式 +推桿的形式 +凸輪的形式 偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) O D C 以為圓心， D為半徑畫(huà) 理論輪廓曲線，連接 OC并延 長(zhǎng)交理論輪廓曲線于 D0 點(diǎn)，在以轉(zhuǎn)動(dòng)中心 C為圓心， 以 CD0為半徑畫(huà)圓得基圓， 其半徑為 r0。 D0 解： 對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu) ,求 (1)寫(xiě)出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱； (2)畫(huà)出該凸輪的基圓；

19、(3)畫(huà)出從升程開(kāi)始到圖示位置時(shí)推桿的位移， 相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角 ， D點(diǎn)的壓力角 ； (4)畫(huà)出推桿的行程 h。 r0 (2)畫(huà)出該凸輪的基圓； O D C D 0 解： 對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu) ,求 (1)寫(xiě)出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱； (2)畫(huà)出該凸輪的基圓； (3)畫(huà)出從升程開(kāi)始到圖示位置時(shí)推桿的位移 S， 相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角 ， D點(diǎn)的壓力角 ； (4)畫(huà)出推桿的行程 h。 s (3)畫(huà)出從升程開(kāi)始到圖示位置 時(shí)推桿的位移 S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn) 角 ， B點(diǎn)的壓力角 O D C D 0 解： 以 D0點(diǎn)即為推桿的起點(diǎn)，圖示 位置時(shí)推桿的位移和相應(yīng)的凸 輪轉(zhuǎn)角分別為 S、 ， B點(diǎn)的壓 力角 =0。 對(duì)圖示凸輪機(jī)

20、構(gòu) ,求 (1)寫(xiě)出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱； (2)畫(huà)出該凸輪的基圓； (3)畫(huà)出從升程開(kāi)始到圖示位置時(shí)推桿的位移 S， 相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角 ， D點(diǎn)的壓力角 ； (4)畫(huà)出推桿的行程 h。 s (3)畫(huà)出從升程開(kāi)始到圖示位置 時(shí)推桿的位移 S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn) 角 ， B點(diǎn)的壓力角 =0 O D C D 0 以 D0點(diǎn)即為推桿的起點(diǎn)，圖示 位置時(shí)推桿的位移和相應(yīng)的凸 輪轉(zhuǎn)角分別為 S、 ， D點(diǎn)的壓 力角 =0。 對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu) ,求 (1)寫(xiě)出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱； (2)畫(huà)出該凸輪的基圓； (3)畫(huà)出從升程開(kāi)始到圖示位置時(shí)推桿的位移 S，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角 ， D點(diǎn)的壓力角 ； (4)畫(huà)出推桿的行程 h。 解

21、： D點(diǎn)的壓力角 O D C D 0 解（ 4） ： CO連線與凸輪理論輪廓曲線的另 一交點(diǎn)為 D1,過(guò) D1作偏距圓的切線 交基 圓于 D1點(diǎn)，因此 D1E1為行程 h。 D1 E1 h 對(duì)圖示凸輪機(jī)構(gòu) ,求 (1)寫(xiě)出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱； (2)畫(huà)出該凸輪的基圓； (3)畫(huà)出從升程開(kāi)始到圖示位置時(shí)推桿的位移， 相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角 ， D點(diǎn)的壓力角 。 (4)畫(huà)出推桿的行程 h 2 凸輪基圓半徑的確定 （ 1） 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑的關(guān)系 22 0 0 d s /dta n O P e ePD ssBD r e s ja = = = + -+ 在偏距一定，推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的條件下， 可減小

22、壓力角 ， 加大基圓半徑 r0， 從而改善機(jī)構(gòu)的傳力特性， 但機(jī)構(gòu)的尺寸會(huì)增大。 （ 2）凸輪基圓半徑的確定 凸輪基圓半徑的確定的原則是 ：應(yīng)在滿足 max的條件下， 合理地確定凸輪的基圓半徑，使凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸不至過(guò)大。 先按滿足推程壓力角 的條件來(lái)確定基圓半徑 r0， 即 r0(ds/d e)/tan s2+e21/2 用上式計(jì)算得 r0隨凸輪廓線上各點(diǎn)的 ds/d、 s值的不同而不 同， 故 需確定 r0 的極小值，即為凸輪基圓半徑的最小半徑值 。 2 凸輪基圓半徑的確定 3 滾子推桿滾子半徑的選擇 采用滾子推桿時(shí)，滾子半徑的選擇，要考慮滾子的結(jié)構(gòu)、強(qiáng) 度及凸輪輪廓曲線的形狀等多方面的因素

23、。 （ 1）凸輪輪廓曲線與滾子半徑的關(guān)系 則 a rr。 此時(shí)，無(wú)論滾子半徑大小如何，凸輪的工作廓線總是可以平 滑地作出來(lái)的。 則 a rr。 若 rr時(shí)， 則 a 0，即工作廓線出現(xiàn) 變尖現(xiàn)象 。 若 rr時(shí)， 則 a 0， 即工作廓線出現(xiàn) 交叉 ， 推桿運(yùn) 動(dòng)規(guī)律出現(xiàn) 失真現(xiàn)象 。 1） 當(dāng)凸輪理論廓線內(nèi)凹時(shí) ， 2） 當(dāng)凸輪理論廓線外凸時(shí) ， （ 2）滾子半徑的選擇 首先，應(yīng)使 滾子半徑 rr小于理論廓線的最小曲率半徑 min。 而 min的大小則可用解析法或作圖法確定。 其次，要求凸輪 工作廓線的最小曲率半徑 amin一般不應(yīng)小于 1 5mm。 若不滿足此要求時(shí)， 就應(yīng)增大 r0，或減

24、小 rr，或修改 s()，或使其工作廓線出現(xiàn)尖點(diǎn)的地方代以合適曲線。 此外，滾子半徑受其強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)限制而不能太小。一般應(yīng)取 rr (0.1 0.5)r0 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 4平底推桿平底尺寸的確定 l 2lmax (5 7) mm （ a） 1）用作圖法確定： 2）用計(jì)算公式確定： l 2|ds/d|max (5 7) mm （ b） 當(dāng)平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)出現(xiàn)失真現(xiàn)象時(shí)，可適當(dāng)增大凸輪的基 圓半徑 r0來(lái)消除失真現(xiàn)象。 （ 1） 平底長(zhǎng)度的確定 （ 2） 平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)的失真現(xiàn)象 O s 1 3 5 7 8 60 120 90 90 A 9 11 13 15 1 3 5 7 8 9 11

25、 13 12 14 10 對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的 設(shè)計(jì) 已知凸輪的基圓半徑 r0， 凸輪 角速 度 和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ， 設(shè)計(jì)該凸 輪輪廓曲線 。 選比例尺 l， 作位移曲線和 基圓 r0。 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角 ， 確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng) 于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置 。 11 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在 各等分點(diǎn)占據(jù)的位置 。 設(shè)計(jì)步驟 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線 。 r0 O 1 2 3 4 5 6 7 8 60 120 90 90 擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的 設(shè)計(jì) 1 2 3 4 5 6 7 A B 5. 擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) r0 r0 r0 O 1 2 3 4 5 6 7 8

26、 60 120 90 90 擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪廓線的 設(shè)計(jì) 已知凸輪的基圓半徑 r0，逆時(shí)針 角速度 ， 擺 桿長(zhǎng)度 l以及擺桿回轉(zhuǎn)中 心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距 離 d， 擺 桿角位移曲線， 設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 1 2 3 4 5 6 7 120 B1 1 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 60 90 d B2 2 B 3 3 B 4 4 B5 5 B6 6 B7 7 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A B l 選比例尺 ， 作 位移曲線 ， 作基圓 rb和轉(zhuǎn) 軸圓 OA。 等分位移曲線及 反向等分各運(yùn)動(dòng)角 ， 確 定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分 點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸 A的位置 。 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖 頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置 。 設(shè)計(jì)步驟 將各尖頂點(diǎn)連接成一條 光滑 曲線。