第6章 凸輪機(jī)構(gòu)(OK)

1、第六章第六章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計一、基本要求一、基本要求二、基本概念和基礎(chǔ)知識二、基本概念和基礎(chǔ)知識三、學(xué)習(xí)重點及難點三、學(xué)習(xí)重點及難點四、例題精選四、例題精選五、試題自測及答案五、試題自測及答案 一、基本要求一、基本要求 1 . 了解凸輪機(jī)構(gòu)的組成、類型及應(yīng)用。了解凸輪機(jī)構(gòu)的組成、類型及應(yīng)用。3 . 深刻理解相對運(yùn)動（也稱深刻理解相對運(yùn)動（也稱“反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法”）原理，并能利用）原理，并能利用該原理設(shè)計盤形凸輪的輪廓曲線（圖解法）。該原理設(shè)計盤形凸輪的輪廓曲線（圖解法）。4 . 學(xué)會用解析法設(shè)計盤形凸輪的輪廓曲線。學(xué)會用解析法設(shè)計盤形凸輪的輪廓曲線。2 . 了解從動件常用的運(yùn)動規(guī)

2、律及特點，并學(xué)會如何選擇了解從動件常用的運(yùn)動規(guī)律及特點，并學(xué)會如何選擇或設(shè)計從動件的運(yùn)動規(guī)律?；蛟O(shè)計從動件的運(yùn)動規(guī)律。5. 學(xué)會確定凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角、基圓半徑和滾子半徑學(xué)會確定凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角、基圓半徑和滾子半徑 等基本尺寸。等基本尺寸。二、基本概念和基礎(chǔ)知識二、基本概念和基礎(chǔ)知識 1. 基本概念基本概念3. 反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)法原理2. 運(yùn)動規(guī)律的選擇與設(shè)計原則運(yùn)動規(guī)律的選擇與設(shè)計原則4. 基本尺寸的確定基本尺寸的確定F 基本概念基本概念u 基本名詞術(shù)語基本名詞術(shù)語u 從動件運(yùn)動規(guī)律從動件運(yùn)動規(guī)律u 壓力角壓力角F 基本名詞術(shù)語基本名詞術(shù)語（1）基圓基圓 以凸輪轉(zhuǎn)動中心為圓心，以凸輪理論輪廓曲線

3、上的以凸輪轉(zhuǎn)動中心為圓心，以凸輪理論輪廓曲線上的 最小半徑為半徑所畫的圓。半徑用最小半徑為半徑所畫的圓。半徑用r0表示。表示。（2）推程推程 從動件從距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最近點向最遠(yuǎn)點的運(yùn)動過程。從動件從距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最近點向最遠(yuǎn)點的運(yùn)動過程。（3）回程回程 從動件從距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最遠(yuǎn)點向最近點的運(yùn)動過程。從動件從距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最遠(yuǎn)點向最近點的運(yùn)動過程。（4）行程行程 從動件的最大運(yùn)動距離。常用從動件的最大運(yùn)動距離。常用 h 表示行程。表示行程。F 基本名詞術(shù)語基本名詞術(shù)語（5）推程角推程角 從動件從距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最近點運(yùn)動到最遠(yuǎn)點時，從動件從距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最近點運(yùn)動到最遠(yuǎn)點時， 凸輪所

4、轉(zhuǎn)過的角度。用凸輪所轉(zhuǎn)過的角度。用表示。表示。（6）回程角回程角 從動件從距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最遠(yuǎn)點運(yùn)動到最近點時，從動件從距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最遠(yuǎn)點運(yùn)動到最近點時， 凸輪轉(zhuǎn)過的角度。用凸輪轉(zhuǎn)過的角度。用表示。表示。（7）遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角 從動件在距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最遠(yuǎn)點靜止不動時，從動件在距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最遠(yuǎn)點靜止不動時， 凸輪轉(zhuǎn)過的角度。用凸輪轉(zhuǎn)過的角度。用s表示。表示。（8）近休止角近休止角 從動件在距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最近點靜止不動時，從動件在距凸輪轉(zhuǎn)動中心的最近點靜止不動時， 凸輪轉(zhuǎn)過的角度。用凸輪轉(zhuǎn)過的角度。用s 表示。表示。2.轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 分別以分別以各行程開始時各行程開始時凸輪的位置凸輪的位置

5、作為度量基準(zhǔn)，一般也在基圓上度量；作為度量基準(zhǔn)，一般也在基圓上度量；（9）從動件的位移從動件的位移s ：凸輪轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)角 時，時，從動件運(yùn)動的距離。從動件運(yùn)動的距離。1. 位移位移s 的度量基準(zhǔn)，一律從升程的最低的度量基準(zhǔn)，一律從升程的最低位置開始度量（無論升程、回程）；位置開始度量（無論升程、回程）；hstst ，時時，回回程程：時時間間，時時，推推程程：時時間間00000h0 F 基本名詞術(shù)語基本名詞術(shù)語3.初始條件：初始條件：幾條規(guī)定幾條規(guī)定F 從動件運(yùn)動規(guī)律從動件運(yùn)動規(guī)律 從動件的位移從動件的位移s、速度、速度v、加速度、加速度a與凸輪轉(zhuǎn)角與凸輪轉(zhuǎn)角 （或時間（或時間t）之間的

6、函數(shù)關(guān)系。）之間的函數(shù)關(guān)系。2222dddddddddddddddddd)(stvtvtsaststsvss 不計摩擦?xí)r，凸輪與從動件在不計摩擦?xí)r，凸輪與從動件在某瞬時接觸點處的公法線方向與從某瞬時接觸點處的公法線方向與從動件運(yùn)動方向之間所夾的銳角。動件運(yùn)動方向之間所夾的銳角。 壓力角設(shè)計要求壓力角設(shè)計要求max 0ABFnPr0=rbFxFynnttF 壓力角壓力角l 從動件的最大速度從動件的最大速度vmax應(yīng)盡量小應(yīng)盡量小l 從動件的最大加速度從動件的最大加速度amin應(yīng)盡量小，且無突變應(yīng)盡量小，且無突變l 從動件的最大躍度從動件的最大躍度jmax應(yīng)盡量小應(yīng)盡量小F 從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇與

7、設(shè)計原則從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇與設(shè)計原則 F凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法原理凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法原理)()(s- 從動件尖頂相對凸輪的從動件尖頂相對凸輪的運(yùn)動軌跡形成了凸輪的輪廓運(yùn)動軌跡形成了凸輪的輪廓曲線。曲線。結(jié)論結(jié)論120B1BO1B32B2B3B3B)()(s1- -02121B2B1B2BO0B1A2A0AF凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計F 基圓半徑的設(shè)計基圓半徑的設(shè)計F 滾子半徑的設(shè)計滾子半徑的設(shè)計F 平底長度的設(shè)計平底長度的設(shè)計F 偏距的設(shè)計偏距的設(shè)計 F 基圓半徑的設(shè)計基圓半徑的設(shè)計 220)tandd(esesr凸輪基圓半徑凸輪基圓半徑 最小基圓半徑最小基圓半徑220min)ta

8、ndd(esesr直動滾子從動件盤直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)形凸輪機(jī)構(gòu)式中式中22222/322dd.dddd.dd)dd()ddxyyxyx（條件條件min22min0ddssr凸輪基圓半徑凸輪基圓半徑 直動平底從動件盤直動平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)形凸輪機(jī)構(gòu)考慮運(yùn)動失真：考慮運(yùn)動失真： minr8 . 0r考慮強(qiáng)度要求：考慮強(qiáng)度要求：0r)5 . 01 . 0(rr F 滾子半徑的設(shè)計滾子半徑的設(shè)計 平底的長度：平底的長度： lslOPlmaxmax)dd(22式中：式中： mm75lF 平底長度的設(shè)計平底長度的設(shè)計 偏距偏距e 的計算公式的計算公式 )(ddtan00220ssevssevs

9、eres式中式中 )(tan0maxmaxssev0maxevmaxmaxve條件條件 F 偏距的設(shè)計偏距的設(shè)計 三、學(xué)習(xí)重點及難點三、學(xué)習(xí)重點及難點反轉(zhuǎn)法原理反轉(zhuǎn)法原理應(yīng)用反轉(zhuǎn)法求解凸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角、位移和應(yīng)用反轉(zhuǎn)法求解凸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角、位移和壓力角等參數(shù)壓力角等參數(shù)凸輪機(jī)構(gòu)的基本概念凸輪機(jī)構(gòu)的基本概念從動件常用的運(yùn)動規(guī)律及其特性從動件常用的運(yùn)動規(guī)律及其特性設(shè)計平面凸輪輪廓曲線的圖解法與解析法設(shè)計平面凸輪輪廓曲線的圖解法與解析法確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸學(xué)習(xí)難點學(xué)習(xí)難點學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)重點重點四、例題精選四、例題精選( (例例1 1、例、例2 2、例、例3 3）解解 （1）圖示位置的）

10、圖示位置的 解解2201220OPtanersevserel（2） 解解O五、試題自測及答案五、試題自測及答案(1(1、2 2、3 3、4 4、5 5）1. 一對心直動尖頂從動件偏心圓凸輪機(jī)構(gòu)，一對心直動尖頂從動件偏心圓凸輪機(jī)構(gòu)，O為凸輪幾何中心，為凸輪幾何中心，O1為為凸輪轉(zhuǎn)動中凸輪轉(zhuǎn)動中 心，直線心，直線AC BD，O1O= OA，圓圓 盤盤 半半 徑徑 R=60 mm。 試計算：試計算：21（1）根據(jù)圖）根據(jù)圖(a)及上述條件確定基圓半及上述條件確定基圓半徑徑r0、行程、行程h，C點壓力角點壓力角C和和D點接觸點接觸時的位移時的位移sD 、壓力角、壓力角D 。（a）（b）（2）若偏心圓凸

11、輪的幾何尺寸不變，僅）若偏心圓凸輪的幾何尺寸不變，僅將從動件由尖頂改為滾子（圖將從動件由尖頂改為滾子（圖(b)），滾），滾子半徑子半徑rT=10mm。試問上述參數(shù)。試問上述參數(shù)r0 、h、 C和和sD 、D有無改變？如有改變，計算有無改變？如有改變，計算其數(shù)值。其數(shù)值。（1）圖（）圖（a）解解mm3010AOrmm6011AOCOh0Cmm08.371221DAOODOOs57.26)(arctan1DODOO（2）圖（）圖（b）mm40T10rAOr（不不變變）mm6011AOCOh（不不變變）0 C mm16.36)(02r21DrrROOh20.23)(arctan1DODOO2. 如圖

12、所示凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪為一偏心圓盤，圓盤半徑如圖所示凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪為一偏心圓盤，圓盤半徑R=80mm，圓盤幾何中心圓盤幾何中心O到到 回轉(zhuǎn)中心回轉(zhuǎn)中心A的距離的距離OA=30mm，偏距，偏距e=15mm，平，平底與導(dǎo)路間的夾角底與導(dǎo)路間的夾角45，凸輪，凸輪 以等角速度以等角速度w=1 rad/s逆時針回轉(zhuǎn)逆時針回轉(zhuǎn)。試計算：試計算：（1）凸輪實際廓線的基圓半徑）凸輪實際廓線的基圓半徑 rb；（2）從動件的行程）從動件的行程 h；（3）該機(jī)構(gòu)的最大壓力角）該機(jī)構(gòu)的最大壓力角max與最小壓與最小壓力角力角min；（4）從動件的推程運(yùn)動角）從動件的推程運(yùn)動角 和回程運(yùn)動和回程運(yùn)動角角 ；（5）從動

13、件的最大速度）從動件的最大速度vmax。 解解50mm3080bOARrmm85.840011 BABAh56.140152)215110(11BA71.55152)21550(00BA45minmax =180（1）（2）（3）（4）（5）當(dāng)凸輪從從動件最低位置轉(zhuǎn)過）當(dāng)凸輪從從動件最低位置轉(zhuǎn)過90時，時，從動件與凸輪的相對瞬心從動件與凸輪的相對瞬心P至至A點的距點的距離達(dá)到最大離達(dá)到最大 2302 OAAPmm/s426.422301maxAPv3. 圖示為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為偏心圓盤，圖示為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為偏心圓盤，其直徑其直徑D=42mm，滾子

14、半徑，滾子半徑 rT=5 mm，偏距，偏距 e=6 mm 試求：試求：（1）畫出基圓，并計算基圓半徑；）畫出基圓，并計算基圓半徑；（2）畫出凸輪的理論廓線；）畫出凸輪的理論廓線；（3）確定從動件的行程）確定從動件的行程 h；（4）確定從動件的推程運(yùn)動角）確定從動件的推程運(yùn)動角 及回程及回程運(yùn)動角運(yùn)動角 ；（5）說明該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動中有無失真現(xiàn)）說明該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動中有無失真現(xiàn)象，為什么？象，為什么？ 解解（1）mm202/T0 erDr（2）理論廓線如圖示）理論廓線如圖示（3）2222maxmaxeres322/rmax reD mm35.12max sh（4）615.186)2/()arccos(1

15、80max22max2rhr385.173360（5）無失真現(xiàn)象。因凸輪）無失真現(xiàn)象。因凸輪廓線外凸且處處曲率半徑相廓線外凸且處處曲率半徑相等，均為等，均為R=21mm，并有，并有rT=5mmR，故不會發(fā)生失，故不會發(fā)生失真現(xiàn)象。真現(xiàn)象。4. 圖示為一擺動滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu)。圖示為一擺動滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu)。 試在圖上標(biāo)出：試在圖上標(biāo)出： （1）從）從C點接觸到點接觸到D點接觸過程中，凸輪轉(zhuǎn)角點接觸過程中，凸輪轉(zhuǎn)角 和從動件擺角和從動件擺角 ； （2）在）在D點接觸時的壓力角點接觸時的壓力角。 解解D點壓力角點壓力角凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角從動件擺角從動件擺角5. 圖示為擺動滾子從動件圓盤凸輪機(jī)構(gòu)，現(xiàn)已知：圓盤半徑圖示為擺動滾子從動件圓盤凸輪機(jī)構(gòu)，現(xiàn)已知：圓盤半徑R、圓心與轉(zhuǎn)軸中心的距離、圓心與轉(zhuǎn)軸中心的距離LOAR/2和滾子半徑和滾子半徑 rT 。試求：試求： （1）標(biāo)出在圖示位置的壓力角）標(biāo)出在圖示位置的壓力角