第3章凸輪(tūlún)機構(gòu)1.了解凸輪機構(gòu)的應(yīng)用(yìngyòng)和分類；2.熟悉從動件常用的運動規(guī)律；3.掌握圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓曲線；4.掌握凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定。本章教學(xué)目的精品資料本章(běnzhānɡ)教學(xué)內(nèi)容3.1凸輪機構(gòu)的特點、應(yīng)用和分類3.2從動件常用的運動(yùndòng)規(guī)律3.3圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓曲線3.4凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定精品資料3.1凸輪機構(gòu)特點、應(yīng)用和分類

3.1.1凸輪機構(gòu)的特點

1.優(yōu)點：可精確實現(xiàn)任意運動規(guī)律，簡單緊湊(jǐncòu)。

缺點：高副，線接觸，易磨損，傳力不大

2.應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于各種自動機械和自動控制裝置中，如內(nèi)燃機配氣機構(gòu)、自動送料凸輪機構(gòu)和仿

形刀架

精品資料自動(zìdòng)送料凸輪機構(gòu)精品資料3.分類(fēnlèi)1)按凸輪形狀分：盤形、移動、圓柱凸輪(端面)2）按從動件的形狀來分：尖頂、滾子和平底從動件

精品資料3）按凸輪與從動件保持接觸（稱為封閉(fēngbì)）的方式來分：力封閉(fēngbì)和形封閉(fēngbì)

精品資料3-2從動件常用(chánɡyònɡ)的運動規(guī)律3.2.1凸輪機構(gòu)(jīgòu)運動過程及有關(guān)名稱精品資料名詞術(shù)語：基圓，基圓半徑r0，推程，回程，推程運動角θ0，遠休止角θs，回程運動角θ‘0，近休止角θh，行程h。

3.2.2從動件的常用(chánɡyònɡ)運動規(guī)律

1．等速運動規(guī)律

推程回程(huíchéng)精品資料由加速度引起的慣性力在理論上為無窮大。而實際上，由于材料的彈性變形，加速度和慣性力不會達到無窮大，但是會引起強烈的沖擊，這種沖擊稱為剛性沖擊。因此等速運動規(guī)律只適用于低速(dīsù)輕載的凸輪機構(gòu)。精品資料2．等加速等減速運動(jiǎnsùyùndònɡ)規(guī)律.前半推程后半推程精品資料在推程開始、結(jié)束和由等加速過渡到等減速的瞬間，加速度出現(xiàn)有限值的突變，這將產(chǎn)生有限慣性力的突變而引起沖擊(chōngjī)，這種沖擊(chōngjī)稱為柔性沖擊(chōngjī)。它比剛性沖擊(chōngjī)要小得多。所以一般用于中、低速凸輪機構(gòu)。精品資料3．簡諧（余弦(yúxián)加速度）運動規(guī)律

推程回程(huíchéng)精品資料

由圖可知，從動件在運動的始末兩位置加速度有突變，所以也會引起柔性沖擊，因此在一般(yībān)情況下只適用于中速凸輪機構(gòu)。需注意的是：當從動件作升－降－升運動循環(huán)時，且在推程和回程中都采用簡諧運動規(guī)律，則可得到連續(xù)的加速度曲線，這種情況將無剛性沖擊也無柔性沖擊，所以可用于高速凸輪機構(gòu)中。精品資料3.3圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓曲線

3.3.1反轉(zhuǎn)法原理

給整個凸輪機構(gòu)施以-ω時，

不影響各構(gòu)件之間的相對

運動，此時，凸輪將靜止，

而從動件尖頂復(fù)合(fùhé)運動的

軌跡即凸輪的輪廓曲線。精品資料3.3.2對心直動尖頂(jiāndǐng)從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計精品資料1．選擇長度比例尺μl(實際線性尺寸/圖樣(túyàng)線性尺寸)和角度比例尺μθ（實際角度/圖樣(túyàng)線性尺寸），作從動件位移曲線s=s(θ)。

2．將位移曲線圖的推程和回程所對應(yīng)的轉(zhuǎn)角分成若干等份(圖中推程分8份，回程分6份)。

3．按長度比例尺μl作圖，以r0為半徑作基圓，此基圓與導(dǎo)路的交點A便是從動件尖頂?shù)钠鹗嘉恢谩?/p>

4．自O(shè)A沿的相反方向取角度θ0，θs，θh，θs‘，并將它們各分成與圖3-11b對應(yīng)的若干等分得1、2、3……點。連接O1、O2、O3……，并延長各徑向線，它們便是反轉(zhuǎn)后從動件導(dǎo)路線的各個位置。

精品資料5．在圖3-11b的位移曲線中量取各個位移量，11‘，２２’，３３‘．．．，隨后在圖3-11a中沿各徑向等分線對應(yīng)由基圓向外量取，得到1’，２‘，３’．．．等點，即為推桿在復(fù)合(fùhé)運動中其尖頂所占據(jù)的一系列位置。

6．將1‘，２’，３‘．．．等點連成光滑的曲線，即是所要求的凸輪輪廓。

3.3.3對心移動滾子從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計

精品資料精品資料滾子從動件盤形凸輪(tūlún)輪廓曲線繪制與尖頂從動件的基本相同，其步驟如下：

1．將滾子中心作為尖頂從動件的尖頂，按上述尖頂從動件凸輪(tūlún)輪廓曲線的繪制方法畫出理論輪廓曲線L0。

2．以理論輪廓曲線L0上各點為圓心，以滾子半徑rT為半徑畫出一系列圓，作這些圓的內(nèi)包絡(luò)線L。L就是所要設(shè)計的滾子從動件盤形凸輪(tūlún)的工作輪廓曲線。

需注意的是：在盤形凸輪(tūlún)機構(gòu)中，以凸輪(tūlún)軸心為圓心，凸輪(tūlún)輪廓最小向徑值為半徑作的圓，稱為凸輪(tūlún)工作輪廓基圓，作圖中的r0是指凸輪(tūlún)理論輪廓基圓的半徑。

精品資料3.3.4對心平底從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計

對于(duìyú)平底從動件，其設(shè)計步驟和滾子從動件基本相同。設(shè)計步驟如下：1．把平底與導(dǎo)路的交點A看作尖頂從動件的尖頂，按照尖頂從動件的設(shè)計步驟作出一系列點１‘，２’，３‘，．．．等。

2．過點１’，２‘，３’，．．．，作一系列代表反轉(zhuǎn)后從動件平底位置的直線。

3．作切于代表平底位置的一系列直線的包絡(luò)線，該包絡(luò)線就是凸輪的工作輪廓曲線。

精品資料3.4.5偏置(piānzhì)直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計精品資料1．選適當作圖比例尺，以r0為半徑作基園，e為半徑作偏距園。

2．過K點作偏距圓的切線KA，與基圓相交于A點。A點就是從動件的起始點，該切線就是從動件導(dǎo)路線的起始位置。

3．由A點開始，沿w反方向?qū)⒒鶊A分成與位移線圖相同的等分，得到各等分點1，2，3，．．．。過1，2，．．．各點作偏距圓的切線并延長，則這些切線即為從動件在反轉(zhuǎn)過程(guòchéng)中所依次占據(jù)的位置。

精品資料4．在位移(wèiyí)曲線中量取各個位移(wèiyí)量，11＇，２２＇，３３＇．．．，隨后在圖3-16中對應(yīng)沿各切線由基圓向外量取，得到1＇，２＇，３＇．．．等點，即為推桿在復(fù)合運動中其尖頂所占據(jù)的一系列位置。

5．將1＇，２＇，３＇．．．等點連成光滑的曲線，即是所要求的凸輪輪廓。精品資料3-5凸輪(tūlún)機構(gòu)基本尺寸的確定

3.5.1凸輪(tūlún)機構(gòu)的壓力角

1壓力角與作用力的關(guān)系精品資料將力F分解為F1和F2兩個(liǎnɡɡè)分力，分力F1推動從動件沿B處上移，是有用分力；分力F2與從動件運動方向垂直，使從動件在B處緊壓在導(dǎo)路上，而產(chǎn)生摩擦力，阻止從動件上移，是有害分力。

以上分析可知：為改善傳力性能，避免自鎖，壓力角越小越好。

精品資料2．壓力角與基圓半徑(bànjìng)的關(guān)系因

所以(suǒyǐ)由式可知，若給定從動件運動規(guī)律，則w1，vB2，s均已知，當壓力角越大時，則其基圓半徑越小，結(jié)構(gòu)尺寸也越小。因此，結(jié)構(gòu)尺寸越緊湊，壓力角越大越好。

精品資料

由上式可見，機構(gòu)的急回特性取決于極位夾角(jiājiǎo)θ的大小。當θ＝0o時，K＝1，機構(gòu)無急回特性。θ角越大，K值越大，機構(gòu)的急回特性也越高。但從動件加速度越大，慣性力也越大，機構(gòu)震動越大，穩(wěn)定性越差，一般K≤2.

精品資料2.3.3壓力(yālì)角與傳動角精品資料壓力角：從動件驅(qū)動力F與力作用點絕對速度之間所夾銳角。

Ft=Fcosα有用分力

Fn=Fsinα有害分力

可得：α越小，有用分力越大，傳力性能越好。

壓力角α的余角γ稱為(chēnɡwéi)傳動角，傳動角γ易于觀察和測量，通常使傳動角的最小值γmin大于或等于其許用值[γ]

精品資料2.3.4死點位置(wèizhi)精品資料搖桿為主動件，且連桿與曲柄兩次共線時，有γ=0，此時機構(gòu)不能運動(yùndòng).該位置稱為機構(gòu)的死點位置。

精品資料

精品資料搖桿為主動件，且連桿與曲柄(qūbǐng)兩次共線時，有γ=0，此時機構(gòu)不能運動.該位置稱為機構(gòu)的死點位置。

精品資料2.5.2用圖解法設(shè)計平面(píngmiàn)四桿機構(gòu)

精品資料1、按給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)

給定連桿的三個位置B1C1、B2C2和B3C3，如圖2-35所示,設(shè)計四桿機構(gòu)過程如下。

（1）選定長度比例尺繪出連桿的三個位置B1C1、B2C2和B3C3。

（2）連接B1B2、B2B3、C1C2、C2C3，分別作線段B1B2、B2B3、C1C2、C2C3的垂直平分線b12、、b23、c12、c23，b12、和b23相交于點A，c12、c23相交于點D，A，D兩點即是兩個連架桿的固定鉸鏈(jiǎoliàn)中心。連接AB1、C1D、B1C1、AD，即得所求的四桿機構(gòu)。

精品資料（3）測量(cèliáng)AB1、C1D、AD，經(jīng)過計算可得所求各桿的長度。

2、按給定行程速度變化系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)

精品資料按行程速度變化系數(shù)K設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)，已知曲柄機構(gòu)搖桿LCD的長度及搖桿擺角φ和速度變化系數(shù)K。用作圖法設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)。設(shè)計的實質(zhì)是確定(quèdìng)鉸鏈中心A點的位置，定出其他三桿的尺寸LAB、LBC和LCD。其設(shè)計步驟、如下：

(1)由給定的行程速比系數(shù)K，按式：，求出極位夾角θ；

(2)任選固定鉸鏈中心D的位置，由搖桿長度LCD和擺角φ，做出搖桿兩個極限位置C1D和C2D。

(3)連接C1和C2，作∠C1C2O=90°－θ，∠C2C1O=90°－θ，C2O與C1O相交于O點，由圖可見，∠C1OC2=2θ。

精品資料(4)以O(shè)為圓心，OC1為半徑作一圓m，此圓上任取一點A作為曲柄(qūbǐng)的固定鉸鏈中心。連接AC1和AC2，因同一圓弧的圓周角相等，故∠C1AC2＝∠C1OC2/2＝θ。

(5)因極限位置是曲柄(qūbǐng)與連桿共線。故AC1＝（LBC－LAB）/2，AC2＝（LBC＋LAB）/2，從而得曲柄(qūbǐng)長度LAB＝（AC2－AC1）/2，連桿長度LBC＝（AC2＋AC1）/2。LCD長度測量可得出。

精品資料3、按給定的運動軌跡設(shè)計四桿機構(gòu)

連桿作平面(píngmiàn)運動,其上各點的軌跡均不相同。

精品資料

精品資料按行程速度(sùdù)變化系數(shù)K設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)，已知曲柄機構(gòu)搖桿LCD的長度及搖桿