1、第三章 凸輪機構設計,31 凸輪機構的應用和分類,組成：三個構件、盤(柱)狀曲線輪廓、從動件呈桿狀,作用：將連續回轉 = 從動件直線移動或擺動,優點：可精確實現任意運動規律，簡單緊湊,缺點：高副，線接觸，易磨損，傳力不大,應用：內燃機 、牙膏生產等自動線、補鞋機、配鑰匙機等,分類：1)按凸輪形狀分：盤形、 移動、 圓柱凸輪 ( 端面 ),2)按推桿形狀分：尖頂、 滾子、 平底從動件,特點： 尖頂構造簡單、易磨損、用于儀表機構,滾子磨損小，應用廣,平底受力好、潤滑好，用于高速傳動,實例,3).按推桿運動分：直動(對心、偏置)、 擺動,4).按保持接觸方式分： 力封閉（重力、彈簧等,內燃機氣門機構

2、,機床進給機構,幾何形狀封閉(凹槽、等寬、等徑、主回凸輪,r1+r2 =const,等寬凸輪,優點：只需要設計適當的輪廓曲線，從動件便可獲得任意的運動規律，且結構簡單、緊湊、設計方便,缺點：線接觸，容易磨損,作者：潘存云教授,主回凸輪,設計：潘存云,繞線機構,應用實例,設計：潘存云,設計：潘存云,送料機構,設計：潘存云,32 從動件的常用運動規律,凸輪機構設計的基本任務: 1)根據工作要求選定凸輪機構的形式,名詞術語,一、推桿的常用運動規律,基圓,推程運動角,基圓半徑,推程,遠休止角,回程運動角,回程,近休止角,行程。一個循環,而根據工作要求選定推桿運動規律，是設計凸輪輪廓曲線的前提,2)推桿

3、運動規律,3)合理確定結構尺寸,4)設計輪廓曲線,設計：潘存云,運動規律：推桿在推程或回程時，其位移S2、速度V2、和加速度a2 隨時間t 的變化規律,S2=S2(t) V2=V2(t) a2=a2(t,在推程起始點：1=0， s2=0,代入得：C00， C1h/t,推程運動方程： s2 h1/t,v2 h1 /t,在推程終止點：1=t ，s2=h,剛性沖擊,同理得回程運動方程： s2h(1-1/h,v2-h1 /h,a20,a2 0,1.等速運動（一次多項式）運動規律,應用：存在剛性沖擊，應用于低速輕載和從動件質量較小的場合,2. 等加等減速運動規律,位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半,推

4、程加速上升段邊界條件,起始點：1=0， s2=0， v20,中間點：1=t /2，s2=h/2,求得：C00， C10，C22h/2t,加速段推程運動方程為,s2 2h21 /2t,v2 4h11 /2t,a2 4h21 /2t,設計：潘存云,推程減速上升段邊界條件,終止點：1=t ，s2=h，v20,中間點：1=t/2，s2=h/2,求得：C0h， C14h/t ， C2-2h/2t,減速段推程運動方程為,s2 h-2h(t 1)2/2t,v2 -4h1(t-1)/2t,a2 -4h21 /2t,柔性沖擊,應用：存在柔性沖擊，應用于中、低速輕載的場合,設計：潘存云,余弦加速度(簡諧)運動規律

5、,推程： s2h1-cos(1/t)/2,v2 h1sin(1/t)1/2t,a2 2h21 cos(1/t)/22t,回程： s2h1cos(1/h)/2,v2-h1sin(1/h)1/2h,a2-2h21 cos(1/h)/22h,在起始和終止處理論上a2為有限值，產生柔性沖擊,應用：存在柔性沖擊，應用于中速的場合,正弦加速度（擺線）運動規律,無沖擊,應用：無沖擊，應用于高速重載的場合,設計：潘存云,正弦改進等速,二、改進型運動規律,將幾種運動規律組合，以改善運動特性,1.凸輪廓線設計方法的基本原理,33 盤狀凸輪輪廓的設計,2.用作圖法設計凸輪廓線,1)對心直動尖頂從動件盤形凸輪,2)滾

6、子直動從動件盤形凸輪,3)對心直動平底從動件盤形凸輪,4)擺動尖頂從動件盤形凸輪機構,設計：潘存云,一、凸輪廓線設計方法的基本原理,反轉原理,依據此原理可以用幾何作圖的方法 設計凸輪的輪廓曲線，例如,給整個凸輪機構施以-1時，不影響各構件之間的相對運動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復合運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線,尖頂凸輪繪制動畫,滾子凸輪繪制動畫,設計：潘存云,對心直動尖頂從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度1和從動件的運動規律，設計該凸輪輪廓曲線,設計步驟小結,選比例尺l作基圓rmin,反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏,確定反轉后，從動件尖頂在各等份點的位置,將各尖頂點連

7、接成一條光滑曲線,1.對心直動尖頂從動件盤形凸輪,二、直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制,設計：潘存云,理論輪廓,實際輪廓,作各位置滾子圓的內(外)包絡線,2.滾子直動從動件盤形凸輪,滾子直動從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度1和從動件的運動規律，設計該凸輪輪廓曲線,設計：潘存云,對心直動平底從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度1和從動件的運動規律，設計該凸輪輪廓曲線,作平底直線族的內包絡線,3.對心直動平底從動件盤形凸輪,設計：潘存云,對平底推桿凸輪機構，也有失真現象,可通過增大rmin解決此問題,定義：正壓力與推桿上力作用點B速度方向間的夾角,F,若大到一定程度時，會有,機構發生自鎖,34 設計凸輪機構應注意的問題,一、壓力角與作用力的關系,不考慮摩擦時，作用力沿法線方向,F-有用分力, 沿導路方向,F”-有害分力，垂直于導路,F”=F tg,F 一定時，,Ff F,為了保證凸輪機構正常工作，要求,二、壓力角與基圓半徑的關系,由圖可知,rmin,30 -直動從動件,3545擺動從動件,7080回程,v2=vB2=vB1tg=rBtg,ds2 /dt=d/dt(r0+s2) tg,若發現設計結果，可增大rmin,r0= (ds2 /d)/tgs2,提問：對于平底推桿凸輪機構： ,0,a工作輪廓的曲