1、第五章 凸輪機構從動件(推桿)凸輪機架11）只需設計凸輪,從動件就可以得到預期的運動規律，結構簡單，設計方便。2）點、線接觸，易磨損。3）曲線輪廓，加工制造比較復雜。特點：2一、應用配氣機構繞線機構5-1凸輪機構應用與分類3 內燃機配氣凸輪機構總目錄本章上頁下頁4沖壓機送料機構5靠模機構進刀機構6銑削加工靠模凸輪機構冷鐓機送料機構7錄音機卷帶機構8 二、類型1 按凸輪形狀：（1） 盤形凸輪9（2）移動凸輪10（3）圓柱凸輪11對心直動尖頂從動件偏心直動尖頂從動件2、按從動件形狀（1）尖頂從動件 12對心直動滾子從動件（2）滾子從動件 擺動滾子從動件13（3）平底從動件對心直動平底從動件143

2、按推桿運動形式1）直動推桿2）擺動推桿154 按高副接觸方式（1）力封閉16（2）形封閉（特殊幾何結構保持接觸）17溝槽凸輪18等寬凸輪19等徑凸輪20共軛凸輪21一、運動循環及基本概念1 基圓-以到轉動中心最小向徑所作的圓。半徑r0；52 從動件的運動規律225、近休-從動件在最低位置靜止不動。凸輪轉過的角度-近休止角。用s表示。完成一個周期后，凸輪周而復始重復以上運動。2、推程-從動件由最低位置到最高位置的過程。 在推程中：凸輪轉過的角度-推程運動角。用o表示。 推桿上升的距離-行程 用h表示。3、遠休-從動件在最高位置靜止不動。凸輪轉過的角度-遠休止角。用s表示。4、回程-從動件由最高位

3、置到最低位置的過程。回程中：凸輪轉過的角度-回程運動角。用o表示。 推桿下降的距離-行程。6 偏 距 -凸輪回轉中心與從動件導路間的距離,用 e 表示。 23運動方程：s v0 tv v0 a = 0 在行程始末兩點有剛性沖擊.剛性沖擊(硬沖) -速度突變，加速度無窮大引起的沖擊。適用于低速輕載.1. 等速運動規律s va h+剛性沖擊二 常用運動規律所謂推桿的運動規律，是指推桿在運動過程中，其位移s、速度、加速度隨時間或轉角的變化規律。 24 2. 等加速等減速運動規律 位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半。推程加速段運動方程為1s va235463h/2 h/22h/4h2/2在推程始、中

4、、末三點有柔性沖擊.柔性沖擊(軟沖) -加速度由0到有限值的突變引起的沖擊。適于中速輕載。252. n = 2的運動規律（等加速等減速運動規律）推程等加速運動的方程式為：推程等加速運動的邊界條件為：得：C0 = -h，C1 =4 h/，C2 =-2 h/1494100vvmax0amax-amaxah1423560s26 在運動規律推程的始末點和前后半程的交接處，加速度雖為有限值，但加速度對時間的變化率理論上為無窮大。由此引起的沖擊稱為柔性沖擊。1494100vvmax0amax-amaxah1423560s27推程減速段運動方程為28a3、余弦加速度運動規律(簡諧運動規律位移)0H0 1 2

5、 3 4 5 6 7 812345678SVd0 1 2 3 4 5 6 7 8d0pHw2 0012345678p2Hw22 020123456特點: 始、末點有柔性沖擊.適于中低速、中輕載.0 1 2 3 4 5 6 7 8 07829a pHw2 0201246780 1 2 3 4 5 6 7 834、正弦加速度運動規律 V2Hw 00123468 0 1 2 3 4 5 6 7 8557Hp特點： 加速度變化連續.無沖擊適于高中速、輕載. (擺線運動規律位移) 1 2 3 4 5 6 7 8H123456S700305 改進型運動規律 315 組合型（改進型）運動規律將幾種運動規律組

6、合，以改善運動特性。1基本運動規律的組合原則1)按凸輪機構的工作要求選擇一種基本運動規律為主體運動規律，然后用其他運動規律與之組合，通過優化對比，尋求最佳的組合型式。 2)在行程的起始點和終止點，有較好的邊界條件。 3)各種運動規律的連接點處，要滿足位移、速度、加速度以及更高一階導數的連續。 4)各段不同的運動規律要有較好的動力性能和工藝性。32 高速重載凸輪要選Vmax和amax比較小的理由： amax等加等減速 2.0 4.0 柔性 中速輕載五次多項式 1.88 5.77 無 高速中載余弦加速度 1.57 4.93 柔性 中速中載正弦加速度 2.0 6.28 無 高速輕載改進正弦加速度 1

7、.76 5.53 無 高速重載100分鐘 從動件常用運動規律特性比較運動規律 Vmax amax 沖擊 推薦應用范圍 (h/0) (h/02)等 速 1.0 剛性 低速輕載動量mv,在啟動、停車和制動時，則沖擊力將很大（F=mv/t）。對重載凸輪，則適合選用Vmax較小的運動規律。慣性力F=-ma對強度和耐磨性要求。對高速凸輪，希望amax 愈小愈好。Vmax, Pn33-53 圖解法設計盤形凸輪輪廓一 反轉法原理凸輪機構工作時，凸輪和推桿都在運動，為了畫出凸輪輪廓，設法讓凸輪輪廓相對紙面固定不動。為此，給整個機構加一個公共角速度，使其繞點轉動。這樣對凸輪來說，原來有個角速度，現在給他加一個，

8、+（）=0 凸輪將靜止不動。推桿原來只是往復移動，現在是又轉動、又移動，是一種復合運動。推桿尖頂又轉動、又移動的運動軌跡即為凸輪輪廓曲線。（注意：在給機構加運動時，一定是給整個機構加，不能只給凸輪加，那樣，構件與構件的運動關系就會破壞）推桿相對凸輪的轉動和凸輪轉向相反，同時推桿又在導軌內移動，推桿這種復合運動的一系列位置就是凸輪輪廓。這就是反轉法原理。 二 設計方法+（）=034Ar0609090120-s 12345 67 891011121314已知：基圓半徑r0，角速度，從動件的運動規律，設計該凸輪輪廓曲線。設計步驟：選比例尺l作基圓r0。在基圓上按 “-”方向劃分各運動角。將位移線上的

9、推程運動角和回程運動角分別分為若干等份；并將凸輪基圓上的推程運動角和回程運動角也做同樣的劃分。通過各分點作出各導路的直線；在各直線上從基圓向外量出一定的長度，與位移線中各分點的位移量相對應，得各尖頂點的相應位置。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。1 對心直動尖頂從動件盤形凸輪 60120909013578135789111315911131214187654321413121110935r0609090120-1234567891011121314已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，從動件的運動規律，滾子半徑，設計該凸輪輪廓曲線。A以理論廓線上的各點為圓心，以滾子半徑為半徑作一系列滾子圓。2 對心直動

10、滾子從動件盤形凸輪s 60120909013578135789111315911131214理論輪廓實際輪廓1876543214131211109設計步驟：按尖頂作出廓線理論廓線。作各滾子圓的內(外)包絡線實際廓線:滾子與凸輪實際接觸處的輪廓。36已知凸輪的基圓半徑r0，角速度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-實際廓線。3 對心直動平底從動件盤形凸輪1234567887654321910111213141514131211109s 60120909013578135789111315911131214設計步驟：按尖頂作出廓線理論廓線。以理論廓線上的各點為參考點，作

11、一系列平底直線。37eA-O已知: 凸輪的基圓半徑r0，偏距e，角速度，從動件的運動規律，設計該凸輪輪廓曲線。4 偏置直動尖頂從動件盤形凸輪s 6012090901357813578911131591113121412345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k15123456781514131211109選比例尺l作基圓r0。設計步驟：在基圓上按 “-”方向劃分各運動角。將位移線上的推程運動角和回程運動角分別等分為若干等份；并將凸輪基圓上的推程運動角和回程運動角也做同樣的劃分。通過各點作出與偏距圓相切的直線；并在各直線上從基圓向外

12、量出一定的長度，與位移線中各點的位移量相對應，得各點的相應位置。將各點連接成一條光滑曲線。38已知：r0，擺桿長度l，中心距O A=d，擺桿運動規律，設計該凸輪輪廓曲線。5 擺動尖頂從動件盤形凸輪機構A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B812060 90 B11B22B33B4 4B5 5B6 6B77-r0ABld 6012090901234123456785768O設計步驟：確定O、 A的位置，以r0為半徑畫基圓，以d為半徑畫擺桿中心圓。在中心圓上按 “-”方向劃分各運動角。將角位移線圖上的推程運動角和回程運動角分別等分為若干等份；并將中心圓上的推程運動角和回程運

13、動角也做同樣的劃分，得A、A1。根據各時刻的角位移作出擺桿一系列位置AB、AB1、AB2將B、B1、B2各點連接成一條光滑曲線。3940一 壓力角Fy= FcosFx = Fsin壓力角: 從動件力的方向與速度方向所夾的銳角,用表示.(不計摩擦)壓力角越小,傳力性能越好.推程時,通常取 =3040, 回程時, 通常取 =7080。 54 凸輪機構基本尺寸的確定41O二 基圓半徑 r0tga = CPBC=OP - OCBC其中： 據三心定理 VP1 = VP2 OC = e BC =即: OPw1 = V P2 得: OP = V/wS + S0= S +r02 - e2從而 tga =V/w

14、 - eS +r02 - e2 CBPa123S0顯然, r0 a SwVer0滿足壓力角取較小的基圓半徑 42max凸輪轉角 余弦加速度運動正弦加速度運動h/r0h/r0凸輪轉角 等速運動等加等減速運動h/r0h/r0max諾模圖應用實例：一對心直動滾子推桿盤形凸輪機構，推程運動角45，h=13 mm, 推桿以正弦加速度運動，要求max 30，試確定凸輪的基圓半徑r0 。作圖得：h/r00.26r0 50 mm確定上述極值r0min不方便，工程上常根據諾模圖來確定r043順時針轉動時-推桿偏于凸輪軸心的左側。逆時針轉動時-推桿偏于凸輪軸心的右側。三 偏置方位確定：較小壓力角w44四、滾子半徑

15、的選擇和平底尺寸l 的確定a工作輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑， rr滾子半徑arr rr arr rr arr0輪廓正常輪廓正常輪廓變尖 內凹 外凸對于外凸輪廓，要保證正常工作，應使： min rr arrrrarrrr arr0輪廓失真rr451234567887654321910111213141514131211109.平底尺寸l 的確定lmax作圖法確定： l=2lmax+(57)mm壓力角是多少度?Lmax-平底中心至平底與輪廓曲線接觸點間的最大距離46例1：畫出圖示機構的壓力角47圖 4 - 11 偏置尖頂移動從動件盤形凸輪作圖法481、尖底直動從動件盤形凸輪機構凸輪輪廓設計

16、：已知 轉向49三、偏置尖頂移動從動桿 例. 已知: R0、H、e 、 w 的方向、凸輪轉角從動桿運動規律 0180 等速上升 H180 210 上停程210 300 等速下降 H300 360 下停程解: 1. 以 mS = 作位移曲線.2. 以同樣的 mS 作凸輪廓線w012345678910四、偏置滾子移動從動桿從動桿運動規律和凸輪相應轉角:Sd03600180021003000H1 2 3 4 5 6 7 8 9 1050 2. 等加速等減速運動規律 位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半。推程加速段運動方程為s （ 2h / 2 ） 2v （ 4h / 2 ）a 4h2/ 2 1s v

17、a235463h/2 h/22h/4h2/2在推程始、中、末三點有柔性沖擊(軟沖)：由加速度有限值的突變引起的沖擊。此時，速度曲線有尖點，加速度曲線不連續。適于中速輕載。51 2. 等加速等減速運動規律 位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半。推程加速段運動方程為s a 0 t 2 / 2v a 0 ta a 01s va235463h/2 h/22h/4h2/2在推程始、中、末三點有柔性沖擊.柔性沖擊(軟沖) -加速度由0到有限值的突變引起的沖擊。適于中速輕載。523、如圖所示，偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構，已知凸輪實際輪廓線為一圓心在O點的偏心圓，其半徑為R，從動件的偏距為e，試用作圖法：

18、（1）在圖上確定凸輪的合理轉向；（2）畫出該機構的凸輪理論廓線、基圓及偏心圓；（3）標出當從動件從圖示位置升到位移s時,對應凸輪的轉角及凸輪機構的壓力角；535、在圖示凸輪機構中，求： 1）在圖上畫出理論輪廓及基圓。2）在圖上標出從動件的最大行程h。3）推程運動角o、回程運動角o、遠休止角s、近休止角s分別為多少度？4）標出圖示位置的壓力角，說明壓力角越大，傳力性能是越好還是越差？544、凸輪機構如圖所示。凸輪的實際廓線為一圓，其圓心在B點，半徑R=45mm，凸輪1以勻角速度1=1rad/min繞A軸逆時針回轉，AB=20mm，滾子半徑rr=10mm，試回答：凸輪的理論廓線為何種曲線？并做出此曲線；繪出凸輪的基圓；推程運動角o=？回程運動角o=？遠休止角s=？近休止角s=？ 求機構在圖示位置時，從動件2的速度V2=?； 若凸輪實際廓線不變，而將滾子半徑改為12mm，從動件的運動規律與原來的是否相同，為什么？ 55例 2 已知： DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相