機械設(shè)計基礎(chǔ)第3章 凸輪機構(gòu)

第７次課授課計劃

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程(kèchéng)環(huán)境本071-2班級09年9月21日章節(jié)名稱第3章凸輪機構(gòu)§3-1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和類型§3-2從動件的常用運動規(guī)律§3-3凸輪機構(gòu)的壓力角教學(xué)內(nèi)容1、凸輪機構(gòu)的種類；2、凸輪機構(gòu)的特點；3、常用從動件運動規(guī)律；4、壓力角與作用力、凸輪尺寸的關(guān)系教學(xué)目的與要求1、了解凸輪機構(gòu)的種類和特點；2、掌握從動件的常用的運動規(guī)律；3、理解高副的壓力角；重點1.從動件的常用的運動規(guī)律；2.壓力角與作用力、凸輪尺寸的關(guān)系難點1.從動件的常用的運動規(guī)律；作業(yè)P52：3-1；3-2；教學(xué)手段多媒體參考資料《機械設(shè)計基礎(chǔ)知識要點及習(xí)題解析》精品資料第3章凸輪(tūlún)機構(gòu)及其設(shè)計§3－1凸輪(tūlún)機構(gòu)的應(yīng)用和類型§3－2從動件的常用運動規(guī)律§3－4圖解法設(shè)計凸輪輪廓§3－3凸輪機構(gòu)的壓力角精品資料§3－1凸輪(tūlún)機構(gòu)的應(yīng)用和類型

一、凸輪(tūlún)機構(gòu)的特點和應(yīng)用1、組成：凸輪從動件機架2、特點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；可精確實現(xiàn)從動件任意的運動規(guī)律；設(shè)計方法簡單；高副接觸易磨損；制造較連桿機構(gòu)困難。3、應(yīng)用：用于實現(xiàn)運動規(guī)律有特殊要求，載荷不大、行程較小的場合，廣泛用于各種機械，特別是控制裝置、儀器儀表、自動機械中。精品資料§3－1凸輪(tūlún)機構(gòu)的應(yīng)用和類型從動件運動(yùndòng)形式分

按運動形式分直動從動件對心直動從動件偏置直動從動件擺動從動件

1)直動推桿。即往復(fù)直線運動的推桿。在直動推桿中，若其軸線通過凸輪的回轉(zhuǎn)軸心，則稱其為對心直動推桿，否則稱為偏置直動推桿。

2)擺動推桿。即作往復(fù)擺動的推桿,分為：擺動尖頂推桿、擺動滾子推桿和擺動平底推桿。

精品資料§3－1凸輪機構(gòu)(jīgòu)的應(yīng)用和類型1、按凸輪(tūlún)的形狀分盤形凸輪盤狀凸輪：凸輪的最基本型式。這種凸輪是一個繞固定軸線轉(zhuǎn)動并且具有變化半徑的盤形零件精品資料§3－1凸輪(tūlún)機構(gòu)的應(yīng)用和類型

精品資料§3－1凸輪(tūlún)機構(gòu)的應(yīng)用和類型

精品資料移動(yídòng)凸輪移動凸輪：當(dāng)盤狀凸輪的回轉(zhuǎn)(huízhuǎn)中心趨于無窮遠時，凸輪相對機架作直線運動，這種凸輪稱為移動凸輪精品資料§3－1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用(yìngyòng)和類型圓柱(yuánzhù)凸輪圓柱凸輪：將移動凸輪卷成圓柱體即成為圓柱凸輪精品資料§3－1凸輪機構(gòu)(jīgòu)的應(yīng)用和類型精品資料盤形凸輪和移動凸輪與從動件之間的相對運動為平面(píngmiàn)運動；而圓柱凸輪與從動件之間的相對運動為空間運動，所以前兩者屬于平面(píngmiàn)凸輪機構(gòu)，后者屬于空間凸輪機構(gòu)。

精品資料§3－1凸輪(tūlún)機構(gòu)的應(yīng)用和類型2、按從動件的運動形式(xíngshì)和接觸形式(xíngshì)分尖端從動件滾子從動件平底從動件精品資料§3－1凸輪(tūlún)機構(gòu)的應(yīng)用和類型接觸(jiēchù)形式比較接觸形式優(yōu)點缺點應(yīng)用尖端滾子平底結(jié)構(gòu)緊湊，能與任意形狀的輪廓接觸，實現(xiàn)任意運動規(guī)律。易磨損，承載能力低低速、輕載耐磨損結(jié)構(gòu)復(fù)雜中載，應(yīng)用最廣易形成油膜，潤滑好，耐磨損；=C，一般=0，受力好，效率高凸輪廓線不能內(nèi)凹，運動規(guī)律受限制高速精品資料§3－1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用(yìngyòng)和類型3、按凸輪與從動件保持接觸(jiēchù)的方法分力封閉：重力、彈簧力重力封閉彈簧力封閉精品資料§3－1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用(yìngyòng)和類型3、按凸輪與從動件保持(bǎochí)接觸的方法分力封閉：重力、彈簧力幾何封閉：凹槽、等寬、等徑、主回凹槽凸輪凹槽凸輪機構(gòu):其凹槽兩側(cè)面間的距離等于滾子的直徑，故能保證滾子與凸輪始終接觸。顯然這種凸輪只能采用滾子從動件。精品資料§3－1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用(yìngyòng)和類型B等寬凸輪(tūlún)B精品資料§3－1凸輪(tūlún)機構(gòu)的應(yīng)用和類型等徑凸輪r1r2r1+r2=const（常數(shù)(chángshù)）等徑凸輪機構(gòu)和等寬凸輪機構(gòu):其從動件上分別裝有相對位置不變的兩個滾子和兩個平底，凸輪運動時，其輪廓能始終與兩個滾子或平底同時保持接觸。顯然，這兩種凸輪只能在1800范圍內(nèi)自由設(shè)計其廓線，而另1800的凸輪廓線必須按照等徑或等寬的條件來確定，因而其從動件運動規(guī)律的自由選擇受到一定限制精品資料§3－1凸輪機構(gòu)(jīgòu)的應(yīng)用和類型幾何(jǐhé)封閉的優(yōu)缺點：免除彈簧附加的力，效率較高；機構(gòu)外廓尺寸較大，設(shè)計較復(fù)雜。主回凸輪也稱共軛凸輪共軛凸輪機構(gòu):利用固定在同一軸上但不在同一平面內(nèi)的主、回兩個凸輪來控制一個從動件，主凸輪驅(qū)使從動件逆時針方向擺動；而回凸輪驅(qū)使從動件順時針方向返回。

精品資料2、偏置(piānzhì)距e偏置(piānzhì)圓3、行程h（或φmax）——從動件的最大位移（或角位移）1、基圓半徑rmin——凸輪轉(zhuǎn)動中心到輪廓曲線的最短距離§3—2從動件的運動規(guī)律一、名詞術(shù)語rminrmin精品資料§3—2從動件的運動(yùndòng)規(guī)律4、運動(yùndòng)過程凸輪轉(zhuǎn)角廓線從動件行程推程推程運動角升h遠休止程遠休止角停止回程回程運動角降h近休止程近休止角停止位移曲線精品資料┛┛動畫§3—2從動件的運動(yùndòng)規(guī)律精品資料§3—2從動件的運動(yùndòng)規(guī)律二、從動件常用(chánɡyònɡ)運動規(guī)律1、等速運動規(guī)律邊界條件：在行程的始、末點，速度有突變，a∞，慣性力很大，引起剛性沖擊；適用于低速。討論方程：精品資料§3—2從動件的運動(yùndòng)規(guī)律回程(huíchéng)二、從動件常用運動規(guī)律1、等速運動規(guī)律邊界條件：在行程的始、末點，速度有突變，a∞，慣性力很大，引起剛性沖擊；適用于低速。討論精品資料精品資料精品資料第8次課授課計劃

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程環(huán)境(huánjìng)本071-2班級09年9月24日章節(jié)名稱§3-4圖解法設(shè)計凸輪輪廓

教學(xué)內(nèi)容1、反轉(zhuǎn)法設(shè)計偏置尖頂直動從動件盤形凸輪輪廓；2、反轉(zhuǎn)法設(shè)計滾子直動從動件盤形凸輪輪廓；3、反轉(zhuǎn)法設(shè)計平底直動從動件盤形凸輪輪廓；4、反轉(zhuǎn)法設(shè)計擺動從動件盤形凸輪輪廓教學(xué)目的與要求1.掌握反轉(zhuǎn)法設(shè)計凸輪輪廓。重點反轉(zhuǎn)法設(shè)計凸輪輪廓難點反轉(zhuǎn)法設(shè)計凸輪輪廓作業(yè)教學(xué)手段多媒體參考資料《機械設(shè)計基礎(chǔ)知識要點及習(xí)題解析》精品資料一、凸輪廓線設(shè)計(shèjì)方法的基本原理基本(jīběn)方法：反轉(zhuǎn)法給整個凸輪機構(gòu)施以“-”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)合運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線。O§3—４圖解法設(shè)計凸輪輪廓基本問題：已知：rmin、（方向）、e（大小、方向），從動件的類型及運動規(guī)律，求凸輪廓線。凸輪-----靜止機架-----以“-”繞o點轉(zhuǎn)動從動件隨機架以“-”反轉(zhuǎn)相對機架按s=f()運動反轉(zhuǎn)法顯然：反轉(zhuǎn)后跡點的軌跡即是凸輪的理論廓線。精品資料已知：rmin，（方向(fāngxiàng)），e，s=f()，設(shè)計凸輪廓線1.直動尖頂(jiāndǐng)從動件盤形凸輪二、用作圖法設(shè)計凸輪廓線S-δ線圖Oμsμl精品資料2、直動滾子(ɡǔnzǐ)從動件盤形凸輪已知：rmin，（方向(fāngxiàng)），e，rr，s=f()，設(shè)計凸輪廓線。S-δ線圖μsμl把滾子中心A當(dāng)作尖端精品資料2、直動滾子(ɡǔnzǐ)從動件盤形凸輪O理論(lǐlùn)廓線

以理論廓線上各點為圓心，作滾子圓族，其包絡(luò)線即為實際廓線。實際廓線已知：rmin

，（方向），e，rr，s=f()，設(shè)計凸輪廓線。動畫S-δ線圖μsμl精品資料3、對心直動平底從動件盤形凸輪(tūlún)已知：rmin，（方向(fāngxiàng)），s=f()，設(shè)計凸輪廓線。在理論廓線上各點作出相應(yīng)的平底直線族，其包絡(luò)線即為實際廓線。動畫S-δ線圖精品資料4、擺動從動件盤形凸輪(tūlún)機構(gòu)已知：rmin，（方向(fāngxiàng)），機架長LOA，擺桿長LAB，=f()，設(shè)計凸輪廓線。…φ-δ線圖μφ精品資料4、擺動從動件盤形凸輪(tūlún)機構(gòu)已知：rmin，（方向(fāngxiàng)），機架長LOA，擺桿長LAB，=f()，設(shè)計凸輪廓線。討論若為滾子從動件，則作滾子圓族的包絡(luò)線為實際廓線；若為平底從動件，則作平底族的包絡(luò)線為實際廓線；反轉(zhuǎn)角度的度量——擺桿中心A繞O的轉(zhuǎn)角；精品資料一、凸輪機構(gòu)中的壓力(yālì)角與作用力的關(guān)系壓力(yālì)角：不計摩擦?xí)r，從動件受力方向與速度方向的夾角。也就是接觸處法線方向與從動件運動方向的夾角17FF"F′F"=F′tanF′一定，↑

→F"↑

→↓甚至自鎖∴max≤[]=30°——直動=45°——擺動精品資料

P與e在輪心O點的同側(cè)，取“－”，異側(cè)取“＋”。討論(tǎolùn)與s有關(guān)，各點不同；與e的大小(dàxiǎo)和方位有關(guān)；當(dāng)s、ds/dδ、e一定時，二、凸輪機構(gòu)中的壓力角與基圓半徑rmin的關(guān)系偏置的目的：減小推程壓力角精品資料確定(quèdìng)r0的原則：在結(jié)構(gòu)(jiégòu)尺寸允許的條件下，盡可能使減??；在不超過的條件下，選較小的r0。確定r0的方法①初選r0驗算方法：初選r0，計算出各點的，使max≤；③由求出r0min的圖解安全區(qū)法；④諾模圖法。②根據(jù)計算設(shè)計法：在上式中代入δ的一系列值，可求出對應(yīng)的一系列r0值r01、

r02、、

r0n，應(yīng)使：精品資料三、滾子半徑(bànjìng)的確定設(shè)：當(dāng)理論(lǐlùn)廓線內(nèi)凹時，當(dāng)理論廓線外凸時，輪廓變尖輪廓失真精品資料輪廓變尖輪廓失真為避免運動(yùndòng)失真，常?。夯騧in的求法：①圖解近似(jìnsì)確定---三圓法②解析法逐點計算、比較，確定min。注意從結(jié)構(gòu)、強度方面考慮，滾子半徑rT不能太小，通常取若rT不能減小而又出現(xiàn)運動失真，怎么辦？精品資料舉例(jǔlì)例、圖示凸輪機構(gòu)中，從動件的起始