1、第三章 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),教學(xué)基本要求,重點(diǎn)與難點(diǎn)分析,典型例題分析,自測(cè)試題,教學(xué)基本要求,2. 掌握凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)法原理，能根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出各種從動(dòng)件盤形凸輪的輪廓曲線。,1. 了解凸輪機(jī)構(gòu)的組成、分類、特點(diǎn)及應(yīng)用，掌握凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)，以及選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)應(yīng)考慮的因素。,3. 掌握壓力角與自鎖的關(guān)系，基圓半徑對(duì)壓力角的影響，以及滾子半徑選擇的原則 。,重點(diǎn)與難點(diǎn)分析,本章重點(diǎn)：從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其特性；平面凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)和凸輪機(jī)構(gòu)壓力角與機(jī)構(gòu)基本尺寸的關(guān)系； 本章難點(diǎn)：用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓曲線 。,1.從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件的位移s

2、、 速度v、和加速度a隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律，稱為從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 。四種常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性及使用場(chǎng)合如表3-1 所示。,根據(jù)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)參數(shù)特性值vmax amax 可分析凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性。vmax值與從動(dòng)件系統(tǒng)的動(dòng)量(mv)有關(guān)，當(dāng)從動(dòng)件突然被阻時(shí)，若其動(dòng)量很大，則將產(chǎn)生大的沖擊力（F=mv/t）。 而amax的值決定了最大慣性力（Fmax=mamax）。,表3-1凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性及使用場(chǎng)合,2.用作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：,(1)直動(dòng)從動(dòng)件s-曲線圖中，縱坐標(biāo)比例尺l 最好與繪制凸輪圖的比例尺一致，這樣在基圓各向徑線上作截線位移時(shí)，不必?fù)Q算，以免出錯(cuò)

3、。,amax 愈大，不僅從動(dòng)件系統(tǒng)的激振力愈大，而且當(dāng)它為正值時(shí)，將使從動(dòng)件與凸輪輪廓接觸處的法向壓力增大；當(dāng)它為負(fù)值時(shí)，又使力封閉的彈簧負(fù)荷增大。在確定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，一般先由動(dòng)力特性確定加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再確定相應(yīng)的速度與位移變化規(guī)律。,(3)偏置直動(dòng)從動(dòng)件其移動(dòng)中心線不通過凸輪軸心，反轉(zhuǎn)后各移動(dòng)中心線均與偏距圓相切，從動(dòng)件的位移是沿著這些切線從基圓開始向外量取并截取的，也即偏距圓的切線就是導(dǎo)路反轉(zhuǎn)后各位置的方位線。,(2)位移線圖橫坐標(biāo)等分?jǐn)?shù)應(yīng)與基圓等分?jǐn)?shù)相等，且排序號(hào)碼一一對(duì)應(yīng)。,典型例題分析,例3-1 圖3-1 所示的對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的實(shí)際輪廓線為一圓，其圓

4、心在A點(diǎn)，半徑R=40mm，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示，lOA=25mm，滾子半徑rr=10mm，試 1. 作出凸輪的理論輪廓線； 2. 作出凸輪的基圓，并標(biāo)出其基圓半徑rb； 3. 求從動(dòng)件的升程h； 4. 標(biāo)出圖示位置的壓力角； 5. 若凸輪的實(shí)際輪廓線不變而將滾子半徑改為15mm ，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有無變化？,圖3-1,解： 1、滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪理論廓線與實(shí)際廓線是兩條法向等距的曲線，該法向距離等于滾子半徑rr ，故理論廓線為半徑為40+10=50mm的圓，如圖所示。,2、凸輪理論輪廓線的最小向徑稱為凸輪的基圓半徑rb，因此，連接偏心圓的圓心A和凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心O，并延長(zhǎng)使其與理論廓線

5、相交于C點(diǎn)，則OC即為凸輪的基圓半徑rb。由圖可知：rb=lAC- lOA =40+10-25=25mm,3、圖示，h=(lOA+R+rr)-rb=25+40+10-25= 50 mm,4、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角是指理論廓線上滾子從動(dòng)件接觸點(diǎn)的法線AB 與從動(dòng)件上對(duì)應(yīng)點(diǎn)速度方向OB之間所夾的銳角，如圖所示。,5、當(dāng)凸輪的實(shí)際廓線保持不變而將滾子半徑rr 由10mm 增大至15mm后，lAB將隨之由50mm 增至55mm ，因此從動(dòng)件3 的運(yùn)動(dòng)將隨之變化；若希望從動(dòng)件3 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律保持不變，則應(yīng)讓理論廓線保持不變，作該理論廓線的法向等距曲線并使之距離等于15mm 得到新的實(shí)際廓線。,自 測(cè) 試 題,一

6、、 判斷題（正確：T，錯(cuò)誤：F）,1.凸輪機(jī)構(gòu)是一種低副機(jī)構(gòu) 。,2.凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪基圓半徑越大，說明從動(dòng)件的位移越大 。,3.在運(yùn)動(dòng)規(guī)律一定時(shí)，凸輪的基圓越大，則從動(dòng)件就越不容易發(fā)生自鎖卡死 。,4.凸輪機(jī)構(gòu)采用等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，由于在起始點(diǎn)加速度出現(xiàn)有限值的突然變化，因而產(chǎn)生慣性力的突變，結(jié)果引起剛性沖擊 。,答 案,5.凸輪的基圓半徑就是凸輪理論輪廓線上的最小曲率半徑 。,6.滾子從動(dòng)件盤形凸輪的實(shí)際輪廓曲線是理論輪廓的等距曲線，因此，實(shí)際輪廓上各點(diǎn)的向徑就等于理論輪廓上各點(diǎn)的向徑減去滾子半徑 。,8.一般說來，在凸輪機(jī)構(gòu)中，尖頂從動(dòng)件可適應(yīng)任何運(yùn)動(dòng)規(guī)律而不致發(fā)生運(yùn)動(dòng)失真 。,7

7、.當(dāng)從動(dòng)件采用等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，則機(jī)構(gòu)自始至終工作平穩(wěn)不會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊 。,答 案,9.平底移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角恒等于一個(gè)常量 。,10.為了避免從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)失真，平底從動(dòng)件凸輪輪廓不能內(nèi)凹 。,二、 填空題,1.凸輪機(jī)構(gòu)是由_、_和_三個(gè)基本構(gòu)件組成 。,2.按形狀不同凸輪可分為_、_和_ 。,3.維持凸輪與從動(dòng)件高副接觸封閉的方法有_ 和_。,答 案,4.位移曲線圖是表示_與_之間關(guān)系的曲線。當(dāng)從動(dòng)件為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，其位移曲線是一條_線；若為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，其位移曲線是一條_線。,6.凸輪輪廓的形狀是由_決定的 。,5.在凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，_運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊

8、；_運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊；_運(yùn)動(dòng)規(guī)律無沖擊 。,10.凸輪基圓半徑越小，則凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角越_， 而凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸越_。,7.凸輪機(jī)構(gòu)幾種常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，_只宜用于低速情況；_宜用于中速但不宜用于高速的情況；而_可在高速下應(yīng)用 。,8.反轉(zhuǎn)法繪制凸輪廓線是給_加上一個(gè)與凸輪的角速度等值反向并繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。,9.設(shè)計(jì)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線時(shí)，若發(fā)現(xiàn)凸輪廓線有變尖現(xiàn)象，則在尺寸參數(shù)上應(yīng)采取的措施是_或_。,答案,2.與其它機(jī)構(gòu)相比，凸輪機(jī)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)是 _。,A.可實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 B. 便于潤(rùn)滑 C. 制造方便易獲得較高的精度 D. 從動(dòng)件的行程可較大,3.凸輪機(jī)

9、構(gòu)中，若從動(dòng)件按等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，則最大加速度理論上為_。,A. amax= B. amax=0 C. amax=有限值 D. amax=不定值,A. 慣性力難以平衡 B. 點(diǎn)線接觸易磨損 C. 設(shè)計(jì)較為復(fù)雜 D. 不能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng),1.與連桿機(jī)構(gòu)相比，凸輪機(jī)構(gòu)最大的缺點(diǎn)是_ 。,三、 選擇題,答 案,6.為了避免運(yùn)動(dòng)失真并減少接觸應(yīng)力和磨損，滾子半徑rr 和凸輪理論廓線上的最小曲率半徑min 應(yīng)滿足_。,A. rr min C. rr= min D.不一定,A. 增大基圓半徑 B. 改用滾子推桿 C. 改變凸輪轉(zhuǎn)向 D. 改為偏置直動(dòng)尖頂推桿,5.對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)的推程壓力角超過

10、許用值時(shí)，可采用_措施解決。,A. 等速 B. 等加速等減速 C. 擺線 D. 簡(jiǎn)諧,4.在凸輪機(jī)構(gòu)中，下述_運(yùn)動(dòng)規(guī)律既不會(huì)產(chǎn)生柔性沖擊也不會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊，可用于高速場(chǎng)合。,答 案,7.凸輪機(jī)構(gòu)壓力角對(duì)凸輪尺寸的影響反映在：如果機(jī)構(gòu)壓力角減少其它參數(shù)不變時(shí)，基圓將_。,A. 增大 B. 減少 C. 不變 D. 不一定,一段直線 B. 一段圓弧 C. 一段拋物線 D. 以凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心為圓心的圓弧,8.若要盤形凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件在某段時(shí)間內(nèi)停止不動(dòng)，對(duì)應(yīng)的凸輪輪廓應(yīng)是_。,答 案,A. 壓力角不變，運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變 B. 壓力角變，運(yùn)動(dòng)規(guī)律變 C. 壓力角不變，運(yùn)動(dòng)規(guī)律變 D. 壓力角變，運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變,10.某