第一節(jié)凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類一、凸輪機構(gòu)的組成1.凸輪機構(gòu)的組成.凸輪,推桿(從動件),機架2.工作原理:在凸輪的輪廓曲線的作用下,推動推桿按給定的運動規(guī)律移動或擺動.（g-d001~006）第五章凸輪機構(gòu)及其設(shè)計1二、凸輪機構(gòu)的特點1.優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、緊湊應(yīng)用靈活設(shè)計方便。2.缺點高副機構(gòu),推桿與凸輪是點接觸或線接觸,所以,承載能力低,易磨損.推桿行程不宜過大.2三、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用1。配汽機構(gòu)32。刀架移動機構(gòu)43。凸輪繞線機構(gòu)5四、凸輪機構(gòu)的類型和分類方法1。按凸輪形狀分2。按推桿形狀分3。按推桿運動形式分4。按鎖合方式分61。按凸輪形狀分平面凸輪機構(gòu)空間凸輪機構(gòu)1）盤形凸輪2）移動凸輪3）圓柱凸輪7可實現(xiàn)任意運動規(guī)律；承載能力低，以磨損；應(yīng)用于低速、傳力不大的場合1）尖頂推桿2。按推桿形狀分8摩擦力減小，效率提高；用來傳動較大的動力；應(yīng)用廣泛2）滾子推桿9受力平穩(wěn)，傳動效率高常用于高速場合；凸輪廓線必須全部外凸3）平底推桿103。按凸桿運動形式分1)直動推桿（1）對心直動推桿（2）偏置直動推桿112）擺動推桿124。按鎖合方式分1）力封閉型用重力，彈簧力或其它力式凸輪與推桿保持接觸。13用高副元素本身的幾何形狀使凸輪與推桿保持接觸。2）幾何封閉型141516175-2推桿的運動規(guī)律一.基本概念:1.基圓r0

18192.推程（推程運動角δ0）203.回程（回程運動角）214.遠休（遠休止角）225.近休（近程休止角）236.行程

h247.運動規(guī)律在推程或回程，從動件的位移、速度、加速度隨時間或凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律。251.多項式運動規(guī)律.

S=c0+c1+c2

2+c3

3+c4

4+……一次多項式運動規(guī)律(等速運動規(guī)律);二次多項式運動規(guī)律(等加速等減速運動規(guī)律);五次多項式運動規(guī)律.2.三角函數(shù)運動規(guī)律余弦加速度運動規(guī)律（簡諧運動規(guī)律）；正弦加速度運動規(guī)律（擺線運動規(guī)律）；3.組合運動規(guī)律二.推桿常用運動規(guī)律.261.多項式運動規(guī)律1.1一次多項式運動規(guī)律(等速運動規(guī)律);(1)運動方程

S=c0+c1

v=c1

a=0邊界條件(推程):=0,S=0;=0,S=h代入方程得:c0=0,c1=h/

0推程運動方程:S=h/

0v=h/

0a=027回程運動方程:

S=h(1-/

0`

)

v=-h/

0`a=028推程運動方程:S=h/

0v=h/

0a=0(3)特性在行程的開始和終止處存在速度突變,理論上加速度加速度無窮大,引起的慣性力無窮大,引起剛性沖擊.剛性沖擊:因速度突變,理論上加速度無窮大引起的沖擊(2)運動線圖29(4)應(yīng)用:低速、輕載場合下30(2)二次多項式運動規(guī)律1。運動方程s=c0+c1+c2

2

v=ds/dt=c1+2c2

a=dv/dt=22c2

又稱為等加速等減速運動規(guī)律31推程：前半段：始點：=0，s=0,v=0

終點：=0/2，s=h/2帶入得：

s=2h2/02

v=4h/02

a=4h2/02

(0,0/2)32推程：后半段：始點：=0/2，s=h/2

終點：=0，s=h，v=0帶入得：

s=h－2h(0

－)2/02

v=4h(0

－)/02

a=－4h2/02

(0/2,0)33回程：前半段：

s=h－2h2/0`2

v=－4h/0`

2

a=－4h2/0`

2

(0,0`/2)

后半段：

s=2h(0`－)2/0`2

v=－4h(0`－)/0`

2

a=－4h2/0`2

(0`/2,0`)342.運動線圖3。特性在行程的開始，中止和中間位置有加速度的突變，引起柔性沖擊。4。應(yīng)用：中速，輕載35（3）五次多項式運動規(guī)律1。運動方程（推程）通式：

s=c0+c1+c2

2+c3

3+c4

4+c5

5v=c1+2c2+3c3

2+4c4

3+5c5

4

a=2c2+6c3+12c4

2+20c5

3推程：邊界條件：起點：=0，s=0,v=a=0

終點：=0，s=h，v=a=0得：c0=c1=c2=0,c3=10h/03,c4=-15h/04.,c5=6h/05362。運動線圖（推程）3.運動特性即無剛性沖擊，又無柔性沖擊。4。應(yīng)用高速傳動372。三角函數(shù)運動規(guī)律a.運動方程推程：s=h[1-cos(/0)]/2v=hsin(/0)/20

a=2h2cos(/0)/202回程：

s=h[1+cos(/0`)]/2v=-hsin(/0`)/20`

a=-2h2cos(/0`)/20`2（1）余弦加速度運動規(guī)律（簡諧運動規(guī)律）38b。特性：在行程的開始和終止處有柔性沖擊。但加速度方向無突變。c.應(yīng)用：適用于中速中載場合。39（2）正弦加速度運動規(guī)律（擺線運動規(guī)律）a。運動方程推程：

s=h[/0-sin(2/0)]/2v=h[1-cos(2/0)]/0

a=2h2sin(2/0)/02回程：s=h[1-/0`+sin(2/0`)]/2v=h[cos(2/0`)-1]/0`

a=-2h2sin(2/0`)/0`240b。運動特性即無速度突變又無加速度突變，所以在行程中沒有沖擊。c.應(yīng)用適用于高速、輕載下。413。組合運動規(guī)律（1）改進梯形加速度運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律與正弦加速度規(guī)律的組合423。組合運動規(guī)律（2）等速運動規(guī)律與正弦加速度運動規(guī)律的組合43三.推桿運動規(guī)律的選擇.1.當(dāng)機械的工作過程只要求從動件實現(xiàn)一定的工作行程時：動力特性、凸輪的加工工藝性能（1）低速時：重點使凸輪好加工

(2)高速時:重點考慮動力性能442.當(dāng)機械的工作過程對從動件運動規(guī)律有特殊要求時.(1)轉(zhuǎn)速不高時：首先考慮工作要求其次考慮動力特性和運動特性(2)轉(zhuǎn)速較高時:

兼顧工作要求和動力特性,一般可使用組合運動規(guī)律.453.選擇運動規(guī)律應(yīng)考慮vmax

,amax

,(a`)max(1)vmax影響機構(gòu)運動的靈活性.(2)amax

與機構(gòu)從動件產(chǎn)生的最大慣性力有關(guān).(3)(a`)max

與慣性力的變化率有關(guān),影響從動件系統(tǒng)的振動和工作的平穩(wěn)性.465-3凸輪輪廓曲線的設(shè)計1、輪廓曲線的設(shè)計原理(g-d32)（尖底直動推桿盤形凸輪）當(dāng)已知凸輪基圓，推桿運動規(guī)律。反轉(zhuǎn)法：以基圓上任一點為起點，讓機架與推桿按-

轉(zhuǎn)動，同時按給定的運動規(guī)律讓推桿相對導(dǎo)路移動，從而確定出尖底的軌跡，即為所需凸輪輪廓曲線47將整個機構(gòu)按-

角速度轉(zhuǎn)動，此時：凸輪：靜止；機架：以-

角速度轉(zhuǎn)動；推桿：隨機架轉(zhuǎn)動，同時沿導(dǎo)路按給定的運動規(guī)律移動；尖底的軌跡：凸輪廓線。482、用作圖法設(shè)計凸輪廓線2.1對心直動尖底推桿盤形凸輪機構(gòu)（g-d33）已知：r0、、運動規(guī)律。設(shè)計步驟：1）選取比例尺μs作位移線圖；492）將S-線圖中

0與

0`分別等分；3）繪制基圓，以圓上某點為起始點，沿-方向?qū)?yīng)S-線圖中各分點位置作表示導(dǎo)路的直線。504）以基圓為起點，根據(jù)S-線圖，確定各位置處的尖點對應(yīng)位置。5）用光滑曲線聯(lián)接表示尖點位置的各點。51已知：r0、rr、、運動規(guī)律。注意：理論廓線

、實際廓線‘。2.2對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)(g-d034)52設(shè)計步驟：1）以滾子中心為參照點，按尖底推桿設(shè)計，所得輪廓線為理論廓線。2）以理論廓線上各點為圓心，以rr/

l為半徑，作一系列代表滾子的圓。3）作包絡(luò)線。該曲線為所需廓線，稱為實際廓線

`。53以滾子推桿為例已知：r0、rr、、運動規(guī)律。設(shè)計步驟：與對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)設(shè)計步驟相同，注意：表示導(dǎo)路的直線與偏置圓相切2.3偏置直動推桿盤形凸輪機構(gòu)(g-d035)541）以滾子中心為參照點，按尖底推桿設(shè)計（導(dǎo)路與偏置圓相切），所得輪廓線為理論廓線。2）以理論廓線上各點為圓心，以rr/

l為半徑，作一系列代表滾子的圓。3）作包絡(luò)線。該曲線為所需廓線，稱為實際廓線

`。設(shè)計步驟：55已知：r0、、運動規(guī)律。設(shè)計步驟：1）選取比例尺μs作位移線圖；2）以平底與導(dǎo)路交點為參照點，按尖底推桿設(shè)計，得出各點位置；3）通過各點作表示導(dǎo)路的直線的垂線；4）作各垂線的包絡(luò)線。該曲線為所需廓線。2.4對心直動平底推桿盤形凸輪機構(gòu)(g-d040)562.5擺動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)(g-d41)已知：r0、、運動規(guī)律（-線圖）。1)選取比例尺μψ做位移線圖；2）選取比例尺μl作基圓；3）作機架相對回轉(zhuǎn)圓;574)按-線圖及其各分點，以回轉(zhuǎn)圓上一點為起點，沿-

方向分回轉(zhuǎn)圓，并在各分點作代表推桿初始位置的直線。5）根據(jù)-線圖，作各位置代表推桿的線段。6）將各代表推桿尖端位置的線段端點用光滑的曲線聯(lián)接起來。所得曲線是所需輪廓線。582。6直動推桿圓柱凸輪機構(gòu)設(shè)計原理：將圓柱凸輪展成移動凸輪進行設(shè)計；固定凸輪，讓基架沿-V=-

R運動（R為圓柱凸輪中半徑），同時讓推桿沿導(dǎo)路按以給運動規(guī)律移動，滾子中心的軌跡為理論廓線，以理論廓線上的點為圓心，作代表滾子的一系列圓，其包絡(luò)線為實際廓線。設(shè)計步驟（略）593.用解析法設(shè)計凸輪輪廓曲線如圖，以偏置滾子直動推桿盤形凸輪機構(gòu)為例：（1）理論廓線式中：60(2)實際廓線方程為：式中：注意：式中“-”號用于內(nèi)等距線，“+”號用于外等距線。61（3）刀具中心線軌跡方程刀具半徑為rC刀具中心軌跡也應(yīng)為其理論廓線的一條等距線，求解時,只需將實際廓線方程中的rr用│rr-rC│代換即可,但應(yīng)注意：當(dāng)rC>

rr時，應(yīng)為距理論廓線為（rC-rr

）的一條外等距線（用銑刀或砂輪時常為這種情況）；當(dāng)rC

<

rr時，應(yīng)為距理論廓線為（rr-rC

）的一條內(nèi)等距線（用銑鎢絲加工時常為這種情況）；625-4凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定一.凸輪機構(gòu)的壓力角及其許用值.1.壓力角與作用力的關(guān)系.2.自鎖3.許用壓力角631.壓力角與作用力的關(guān)系642.自鎖當(dāng)壓力角

太大時,從動推桿無論所受的驅(qū)動力有多大,都不能被推動.發(fā)生自鎖與不發(fā)生自鎖的臨界狀態(tài)下的壓力角稱為臨界壓力角用

c表示.65壓力角是機構(gòu)位置的函數(shù),為了保證凸輪機構(gòu)的傳力性能,規(guī)定了壓力角的最大