1、 一、基本概念一、基本概念 二、從動件常用運(yùn)動規(guī)律二、從動件常用運(yùn)動規(guī)律 三、組合運(yùn)動規(guī)律簡介三、組合運(yùn)動規(guī)律簡介42 42 從動件常用運(yùn)動規(guī)律從動件常用運(yùn)動規(guī)律第第4 4章章 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)尖底直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)尖底直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)1、基圓、基圓rb： 凸輪理論輪廓上最小向徑為半徑所畫的圓。凸輪理論輪廓上最小向徑為半徑所畫的圓。一、基本概念一、基本概念 2、偏距、偏距e： 從動件導(dǎo)路偏離凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離。從動件導(dǎo)路偏離凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離。w wO Orminw wrminO Oe e3 3、推程：、推程： 4 4、升程：、升程：h h 從動件尖頂被凸輪輪廓推動，以一定的從動件尖

2、頂被凸輪輪廓推動，以一定的運(yùn)動規(guī)律由離回轉(zhuǎn)中心最近位置運(yùn)動規(guī)律由離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達(dá)到達(dá)最遠(yuǎn)位置最遠(yuǎn)位置B的過程。的過程。從動件在推程中所走過的距離從動件在推程中所走過的距離h。5、推程運(yùn)動角：、推程運(yùn)動角：6、遠(yuǎn)休止角：、遠(yuǎn)休止角： 0= AOB（升程角）（升程角）與推程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角與推程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角0。S =BOC從動件在最遠(yuǎn)位置停止不動所從動件在最遠(yuǎn)位置停止不動所對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角s。w wA AB B rminO OB BC CD D0sh9、近休止角：、近休止角：8、回程運(yùn)動角：、回程運(yùn)動角： 0 =CODs =AOD7 7、回程：、回程：從動件在彈簧力或重力作用下

3、，以一從動件在彈簧力或重力作用下，以一定的運(yùn)動規(guī)律回到起始位置的過程。定的運(yùn)動規(guī)律回到起始位置的過程。與回程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角與回程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角0。從動件在最近位置停止不從動件在最近位置停止不動所對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角動所對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角s。 0sw wA ABBrminO OB BC CD D0sh1 1、推程：、推程： 2 2、升程：、升程： 3、 推程運(yùn)動角：推程運(yùn)動角：4、 遠(yuǎn)休止角：遠(yuǎn)休止角：7、近休止角：、近休止角：6、 回程運(yùn)動角：回程運(yùn)動角：5 5、 回程：回程：ABAB偏置尖頂直動從動件盤形凸輪偏置尖頂直動從動件盤形凸輪 0 s 0sw wA ABBO OB BC CD DhCDCDh0

4、 s 0 s 以縱坐標(biāo)代表從動件位移以縱坐標(biāo)代表從動件位移s2 ，橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角，橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角或或t，所畫出的位移與轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系曲線。，所畫出的位移與轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系曲線。10、從動件位移線圖從動件位移線圖：機(jī)車車輛機(jī)車車輛5上升上升停停降降停停t1s2ABCDh2p2p 0s0sA 0sw wA ABBrminO OB BC CD D0sh 從動件位移線圖決定于從動件位移線圖決定于凸輪輪廓曲線的形狀。凸輪輪廓曲線的形狀。 1. 等速運(yùn)動規(guī)律等速運(yùn)動規(guī)律 凸輪角速度凸輪角速度為常數(shù)時(shí)，為常數(shù)時(shí)，從動件速度從動件速度不變，稱為不變，稱為等速運(yùn)動規(guī)律。位移方程等速運(yùn)動規(guī)律。位移方程可表達(dá)

5、為可表達(dá)為 對于等速對于等速運(yùn)動規(guī)律，起點(diǎn)和終點(diǎn)瞬運(yùn)動規(guī)律，起點(diǎn)和終點(diǎn)瞬時(shí)的加速度時(shí)的加速度為無窮大，為無窮大，因此產(chǎn)生剛性沖擊應(yīng)用于因此產(chǎn)生剛性沖擊應(yīng)用于中、小功律和低速場合中、小功律和低速場合 2等加速、等減速運(yùn)動規(guī)律等加速、等減速運(yùn)動規(guī)律 等加速、等減速運(yùn)動規(guī)律，在前半程用等加速運(yùn)動規(guī)律，等加速、等減速運(yùn)動規(guī)律，在前半程用等加速運(yùn)動規(guī)律，后半程采用等減速運(yùn)動規(guī)律，兩部分加速度絕對值相等。后半程采用等減速運(yùn)動規(guī)律，兩部分加速度絕對值相等。對前半程位移方程為：對前半程位移方程為： 3余弦加速度運(yùn)動規(guī)律余弦加速度運(yùn)動規(guī)律 余弦加速度運(yùn)動規(guī)律的加速度曲線為余弦加速度運(yùn)動規(guī)律的加速度曲線為1/2個(gè)

6、周期的余弦個(gè)周期的余弦曲線，位移曲線為簡諧運(yùn)動曲線（又稱簡諧運(yùn)動規(guī)律），曲線，位移曲線為簡諧運(yùn)動曲線（又稱簡諧運(yùn)動規(guī)律），位移方程為位移方程為: 五、凸輪輪廓曲線的繪制五、凸輪輪廓曲線的繪制 作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓是用反轉(zhuǎn)法作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓是用反轉(zhuǎn)法 根據(jù)相對運(yùn)動原理，給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一個(gè)繞凸輪軸心根據(jù)相對運(yùn)動原理，給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一個(gè)繞凸輪軸心0轉(zhuǎn)動的角速度（轉(zhuǎn)動的角速度（-1），各構(gòu)件間的相對運(yùn)動關(guān)系不變，），各構(gòu)件間的相對運(yùn)動關(guān)系不變，但此時(shí)凸輪被認(rèn)為靜止不動，而從動件一方面隨機(jī)架以的但此時(shí)凸輪被認(rèn)為靜止不動，而從動件一方面隨機(jī)架以的角速度（角速度（-1）繞凸輪軸心）繞凸輪軸心0點(diǎn)轉(zhuǎn)動，另一方

7、面又在導(dǎo)路中點(diǎn)轉(zhuǎn)動，另一方面又在導(dǎo)路中往復(fù)移動。往復(fù)移動。 反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)倪\(yùn)動軌跡就是凸輪輪廓線反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)倪\(yùn)動軌跡就是凸輪輪廓線 設(shè)計(jì)步驟介紹設(shè)計(jì)步驟介紹 凸輪設(shè)計(jì)的凸輪設(shè)計(jì)的基本原理基本原理采用的是采用的是“反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”，即，即凸輪輪廓設(shè)計(jì)中，是認(rèn)為凸輪輪廓設(shè)計(jì)中，是認(rèn)為凸輪靜止不動，從動件相凸輪靜止不動，從動件相對于凸輪軸心做反方向?qū)τ谕馆嗇S心做反方向（反轉(zhuǎn)）運(yùn)動，并令從動（反轉(zhuǎn)）運(yùn)動，并令從動件相對其導(dǎo)路按給定的運(yùn)件相對其導(dǎo)路按給定的運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動。動規(guī)律運(yùn)動。一、直動從動件盤形凸輪輪廓繪制一、直動從動件盤形凸輪輪廓繪制2、再按空間尺寸要求決定凸輪的基圓半徑。、再按空間尺寸要求決定凸輪的

8、基圓半徑。1、根據(jù)工作要求先確定從動件運(yùn)動規(guī)律。、根據(jù)工作要求先確定從動件運(yùn)動規(guī)律。步驟：步驟：3、繪制出凸輪輪廓。、繪制出凸輪輪廓。1、對心尖頂直動從動件盤狀凸輪、對心尖頂直動從動件盤狀凸輪（ e 0）已知：從動件位移線圖、已知：從動件位移線圖、 rmin、 凸輪凸輪 轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向。用用作圖法作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓設(shè)計(jì)凸輪輪廓1、在位移曲線上將升程、回程角、在位移曲線上將升程、回程角和遠(yuǎn)、近休止角分別進(jìn)行等分。和遠(yuǎn)、近休止角分別進(jìn)行等分。過等分點(diǎn)過等分點(diǎn)1、2.做縱坐標(biāo)的平做縱坐標(biāo)的平行線，交從動件位移線圖，分別行線，交從動件位移線圖，分別為為11，222、以、以rmin為為半徑作基圓，基圓與半徑

9、作基圓，基圓與導(dǎo)路的交點(diǎn)導(dǎo)路的交點(diǎn)A0，就是從動件尖頂，就是從動件尖頂?shù)钠鹗嘉恢玫钠鹗嘉恢?、在基圓中，根據(jù)從動件運(yùn)、在基圓中，根據(jù)從動件運(yùn)動規(guī)律作出對應(yīng)升程角動規(guī)律作出對應(yīng)升程角t 、回程角回程角h、遠(yuǎn)休止角、遠(yuǎn)休止角s 和和近休近休止角止角s4、根據(jù)從動件各對應(yīng)角的等分、根據(jù)從動件各對應(yīng)角的等分?jǐn)?shù)等分基圓的角度，連接基圓圓數(shù)等分基圓的角度，連接基圓圓心與等分點(diǎn)心與等分點(diǎn)A1、 A2并延長并延長O A1、 OA2、5、量取各個(gè)位移量，、量取各個(gè)位移量， A1A1=11、 A2A2=22A3A3=33、 ，得反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)模梅崔D(zhuǎn)后尖頂?shù)囊幌盗形恢靡幌盗形恢肁1 、A2 、A3 、 。6、將、將

10、A0、A1、A2 、A3 、 ，連，連成光滑曲線，便得到所求的凸輪輪成光滑曲線，便得到所求的凸輪輪廓。廓。 對于滾子從動件的凸輪對于滾子從動件的凸輪輪廓，是認(rèn)為滾子中心就是輪廓，是認(rèn)為滾子中心就是尖頂，尖頂，求得的輪廓曲線是理求得的輪廓曲線是理論輪廓論輪廓，用，用0表示；以理論表示；以理論輪廓為中心，以輪廓為中心，以滾子半徑為滾子半徑為半徑作出的一系列圓的包絡(luò)半徑作出的一系列圓的包絡(luò)線線，為，為實(shí)際的凸輪輪廓，實(shí)際的凸輪輪廓，用用 表示。表示。3、滾子直動從動件盤形凸輪、滾子直動從動件盤形凸輪 滾子從動件的凸輪基圓半滾子從動件的凸輪基圓半徑應(yīng)當(dāng)在徑應(yīng)當(dāng)在理論輪廓理論輪廓上度量。上度量。 滾子滾

11、子六、壓力角與作用力的關(guān)系六、壓力角與作用力的關(guān)系壓力角壓力角: 從動件上的驅(qū)動力與從動件上的驅(qū)動力與該力作用點(diǎn)絕對速度之間該力作用點(diǎn)絕對速度之間所夾的銳角。所夾的銳角。凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角：凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角： 接觸點(diǎn)法線與從接觸點(diǎn)法線與從動件上作用點(diǎn)速度方動件上作用點(diǎn)速度方向所夾的銳角。向所夾的銳角。 CBS2eOvrminw w1 1213nnF P CBS2eOvrmin1 1213nnFFF P 力力 F 分解為沿從動件運(yùn)動分解為沿從動件運(yùn)動方向的有用分力方向的有用分力 F 和使從動件和使從動件緊壓導(dǎo)路的有害分力緊壓導(dǎo)路的有害分力 F 。F F ctg 1、 F一定時(shí)，一定時(shí)， 壓力角壓力

12、角越大越大 ，有害分力有害分力 F越大，機(jī)構(gòu)的效越大，機(jī)構(gòu)的效率越低。率越低。 上式表明：上式表明：2、 自鎖：自鎖：當(dāng)當(dāng)增大到一定程度，增大到一定程度，使有害分力使有害分力F在導(dǎo)路中所引起在導(dǎo)路中所引起的摩擦阻力大于的摩擦阻力大于F時(shí)，時(shí)， 無論凸輪加給從動件的作用力無論凸輪加給從動件的作用力有多大有多大 ，從動件都不能運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為，從動件都不能運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為自鎖自鎖。 二、壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系二、壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系 CBS2eOvrmin1 1213nnFFF P 直動從動件盤形凸輪壓力角為：直動從動件盤形凸輪壓力角為：公式說明：公式說明： 在其它條件不變的情況在其

13、它條件不變的情況下，基圓半徑越小，壓力角下，基圓半徑越小，壓力角越大，機(jī)構(gòu)越緊湊越大，機(jī)構(gòu)越緊湊。 壓力角及基圓半徑壓力角及基圓半徑 基圓半徑較大的凸輪對應(yīng)點(diǎn)的壓力角較小，傳力性能好基圓半徑較大的凸輪對應(yīng)點(diǎn)的壓力角較小，傳力性能好些，但結(jié)構(gòu)尺寸較大；基圓半徑小時(shí)，壓力角較大，容易些，但結(jié)構(gòu)尺寸較大；基圓半徑小時(shí)，壓力角較大，容易引自鎖，但凸輪的結(jié)構(gòu)比較緊湊。引自鎖，但凸輪的結(jié)構(gòu)比較緊湊。 2 滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇基圓半徑的選擇基圓半徑的選擇一般可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式選擇一般可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式選擇rb，即，即 rb0.9d s+ ( 710) mm式中式中ds為凸輪軸的直徑為凸輪軸的直徑,mm.據(jù)選定的據(jù)選定的rb設(shè)計(jì)出凸輪輪廓設(shè)計(jì)出凸輪輪廓后后,應(yīng)進(jìn)行壓力角檢查應(yīng)進(jìn)行壓力角檢查,若發(fā)現(xiàn)若發(fā)現(xiàn) 許用壓力角許用壓力角,則應(yīng)適當(dāng)增大則應(yīng)適當(dāng)增大rb,重新設(shè)計(jì)重新設(shè)計(jì). 3滾子半徑滾