机械原理电子学习教案

1、会计学1机械机械(jxi)原理电子原理电子第一页，共58页。第五章第五章 凸轮凸轮(tln)(tln)机构机构5-1 凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类5-2 推杆的运动规律推杆的运动规律(gul)5-3 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计5-4 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定本章本章(bn zhn)教学内教学内容容第1页/共57页第二页，共58页。一、凸轮一、凸轮(tln)机构的组成与应用机构的组成与应用5-15-1凸轮机构的应用凸轮机构的应用(yngyng)(yngyng)和分类和分类第2页/共57页第三页，共58页。一、凸轮机构的组成一、凸轮机构的组成(z chn)

2、与应用与应用(续续)内内燃燃机机配配汽汽机机构构自动机床的进刀机构自动机床的进刀机构5-15-1凸轮机构凸轮机构(jgu)(jgu)的应用的应用和分类和分类内燃机动画内燃机动画第3页/共57页第四页，共58页。小结小结(xioji)：组成凸轮机构的基本构件组成凸轮机构的基本构件 凸轮、推杆（从动件）、机架凸轮、推杆（从动件）、机架凸轮机构的应用领域凸轮机构的应用领域 凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生产凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生产线中。线中。凸轮机构的优点凸轮机构的优点 结构简单、紧凑，通过适当设计凸轮廓线可以使推杆实结构简单、紧凑，通过适当设计凸轮廓线可以使推

3、杆实现各种预期运动规律，同时现各种预期运动规律，同时(tngsh)还可以实现间歇运动。还可以实现间歇运动。 凸轮机构的优点凸轮机构的优点 接触为高副，易于磨损，多用于传力不大的场合。接触为高副，易于磨损，多用于传力不大的场合。第4页/共57页第五页，共58页。1. 按凸轮按凸轮(tln)形状分：形状分：二、凸轮二、凸轮(tln)机构的分类机构的分类盘形凸轮盘形凸轮(tln)机构机构移动凸轮机构移动凸轮机构圆柱凸轮机构圆柱凸轮机构第5页/共57页第六页，共58页。2. 按推杆的形状按推杆的形状(xngzhun)来分来分尖顶尖顶(jindng)推杆推杆滚子滚子(n z)推杆推杆平底推杆平底推杆 其

4、优点是凸轮与平底接触面间其优点是凸轮与平底接触面间容易形成油膜，润滑较好，所以容易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中。常用于高速传动中。 由于滚子与凸轮之间为滚由于滚子与凸轮之间为滚动摩擦，所以磨损较小，故动摩擦，所以磨损较小，故可用来传递较大的动力。可用来传递较大的动力。 构造简单，但易于磨损，构造简单，但易于磨损，所以只适用于作用力不大和速所以只适用于作用力不大和速度较低的场合。度较低的场合。第6页/共57页第七页，共58页。3. 按从动件的运动按从动件的运动(yndng)方式分方式分 摆动摆动(bidng)从动从动件：从动件绕某一固件：从动件绕某一固定轴摆动定轴摆动(bidng)。

5、直动从动件：从动件只直动从动件：从动件只能沿某一导路做往复能沿某一导路做往复(wngf)移动；移动； 对心直动推杆对心直动推杆 偏置直动从动件偏置直动从动件第7页/共57页第八页，共58页。力封闭方法：力封闭方法：利用推杆的重力、弹利用推杆的重力、弹簧力或其它外力使推杆始簧力或其它外力使推杆始终与凸轮终与凸轮(tln)保持接触保持接触；几何封闭法：几何封闭法： 利用凸轮与推杆利用凸轮与推杆构成的高副元素的特殊构成的高副元素的特殊(tsh)几何结构使凸轮几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。与推杆始终保持接触。 常用的有如下几种：常用的有如下几种：4. 按凸轮与从动件保持按凸轮与从动件保持(boch

6、)接触的方法分接触的方法分槽凸轮机构槽凸轮机构等宽凸轮机构等宽凸轮机构等径凸轮等径凸轮共轭凸轮共轭凸轮第8页/共57页第九页，共58页。一、基本一、基本(jbn)术语术语5-2 5-2 推杆的运动推杆的运动(yndng)(yndng)规律规律凸轮凸轮(tln)概念概念基圆：以凸轮最小半径基圆：以凸轮最小半径r0所作的圆，所作的圆，r0称为凸轮的称为凸轮的基圆半径。基圆半径。推程、推程运动角：推程、推程运动角：d d00d02d推杆的运动规律：是指推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间移、速度和加速度随时间变化的规律。变化的规律。01d远休、远休止

7、角：远休、远休止角：回程、回程运动角：回程、回程运动角：近休、近休止角：近休、近休止角：行程：行程：h第9页/共57页第十页，共58页。二、从动件常用运动二、从动件常用运动(yndng)规律规律 多项式运动规律多项式运动规律 一次多项式运动规律一次多项式运动规律等速运动等速运动 二次多项式运动规律二次多项式运动规律等加速等减速运动等加速等减速运动 五次多项式运动规律五次多项式运动规律三角函数运动规律三角函数运动规律 余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律简谐运动规律简谐运动规律 正弦正弦(zhngxin)加速度运动加速度运动摆线运动规律摆线运动规律组合运动规律组合运动规律重点：重点： 掌握各种掌

8、握各种( zhn)运动规律的运动规律的运动特性运动特性说明：说明： 凸轮一般为等速运动，有凸轮一般为等速运动，有 推杆运动规律常推杆运动规律常表示为推杆运动参数随凸轮转角表示为推杆运动参数随凸轮转角变化的规律。变化的规律。, td第10页/共57页第十一页，共58页。多项式运动多项式运动(yndng)规律规律1. 一次多项式运动规律一次多项式运动规律(gul)等速运动等速运动0/110dtdvaCdtdsvCCsd0/00ahvhsddd运动运动(yndng)方程式一方程式一般表达式：般表达式：推程运动方程：推程运动方程：运动始点：运动始点：d d=0, s=0运动终点运动终点：hs ,0dd

9、推程运动方程式：推程运动方程式：边界条件边界条件推程运动线图推程运动线图 在起始和终止点速度有突变，在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而产使瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无穷大惯性力，引起生无穷大惯性力，引起刚性冲击。刚性冲击。第11页/共57页第十二页，共58页。回程回程(huchng)运动方程运动方程,0,0sdd回程回程(huchng)运动运动方程式：方程式：0/)1(00ahvhsddd运动运动(yndng)始点：始点：d=0, s=h运动终点运动终点：边界条件边界条件0/110dtdvaCdtdsvCCsd一次多项式一般表达式：一次多项式一般表达式：回程运动角回程运

10、动角是从回程起是从回程起始位置计量的始位置计量的等速运动规律运动特性等速运动规律运动特性 推杆在运动起始和终止点会产生刚性冲击。推杆在运动起始和终止点会产生刚性冲击。1. 一次多项式运动规律一次多项式运动规律等速运动等速运动第12页/共57页第十三页，共58页。 为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h中的中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动前半段作等加速运动，后半段作等减速运动(jin s yn dn)，且加速度和减速度的绝对值相等。，且加速度和减速度的绝对值相等。2. 二次多项式运动规律二次多项式运动规律等加速等加速(ji s)等减速

11、运动规律等减速运动规律ddd22122102/2/CdtdvaCCdtdsvCCCs运动运动(yndng)方程式一般表达方程式一般表达式：式：推杆的等加速等减速运动规律推杆的等加速等减速运动规律注意：注意：第13页/共57页第十四页，共58页。等减速等减速( j i n s ) 段段运动方运动方程为程为2. 等加速等加速(ji s)等减速运动规律等减速运动规律2022002020/4/)(4/)(2dddddddhahvhhs20220202/4/4/2dddddhahvhs推程等加速推程等加速(ji s)段边界段边界条件：条件： 加速段加速段运动方程运动方程式为：式为：运动始点：运动始点：d

12、 d=0, s=0，v=0运动终点运动终点：2/,2/0hs ddddd22122102/2/CdtdvaCCdtdsvCCCs运动方程式一般表达式运动方程式一般表达式：推程等减速段边界条件推程等减速段边界条件：运动始点：运动始点：运动终点：运动终点： d d= d d 0, s=h，v=02/,2/0hs dd推程运动方程推程运动方程第14页/共57页第十五页，共58页。20220220442dddddhahvhhs20202020204)(4)(2dddddddhahvhs 在起点、中点和终点时，因加速度有突变而引起推在起点、中点和终点时，因加速度有突变而引起推杆惯性力的突变，且突变为有限

13、值，在凸轮杆惯性力的突变，且突变为有限值，在凸轮(tln)机构中机构中由此会引起柔性冲击。由此会引起柔性冲击。等加速等加速(ji s)等减速运动规律等减速运动规律回程运动方程回程运动方程等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律(gul)运动特性运动特性： 回程加速段运动方程式：回程加速段运动方程式： 回程减速段运动方程式：回程减速段运动方程式：d d：0 d d 0/2d d： d d 0/2 d d 02. 等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律第15页/共57页第十六页，共58页。3. 五次多项式运动五次多项式运动(yndng)规律规律五次多项式的一般五次多项式的一般(ybn)表达式为表

14、达式为3252242322453423215544332210201262/5432/ddddddddddddCCCCdtdvaCCCCCdtdsvCCCCCCs推程边界条件推程边界条件 在始点处：在始点处：d1=0, s1=0, v1=0, a1=0； 在终点在终点(zhngdin)处：处：d2=d0, s2=h, v2=0, a2=0；505404303210/6,/15,/10, 0, 0, 0dddhChChCCCC位移方程式为位移方程式为55044033061510ddddddhhhs解得待定系数为解得待定系数为第16页/共57页第十七页，共58页。五次多项式运动五次多项式运动(yn

15、dng)规律的运动规律的运动(yndng)线图线图五次多项式运动规律五次多项式运动规律(gul)的运动特性的运动特性 即无刚性冲击也无柔性冲击即无刚性冲击也无柔性冲击3. 五次多项式运动五次多项式运动(yndng)规律规律第17页/共57页第十八页，共58页。三角函数三角函数(snjihnsh)运动规律运动规律1. 余弦加速度运动余弦加速度运动(yndng)规律规律简谐运动简谐运动(yndng)规律规律简谐运动：当一点简谐运动：当一点(y din)在圆周上等速运动时，其在在圆周上等速运动时，其在直径上的投影的运动即为简谐运动。直径上的投影的运动即为简谐运动。推杆推程运动方程式：推杆推程运动方程

16、式：dddddddd02022000cos2sin2cos12hahvhs推杆回程运动方程式：推杆回程运动方程式：dddddddd0022000cos2sin2cos12hahvhs第18页/共57页第十九页，共58页。余弦加速度运动规律的余弦加速度运动规律的运动特性：运动特性： 推杆加速度在起点推杆加速度在起点(qdin)和终点有突变和终点有突变，且数值有限，故有柔，且数值有限，故有柔性冲击。性冲击。余弦加速度运动余弦加速度运动(yndng)规律推程规律推程运动运动(yndng)线图线图1. 余弦余弦(yxin)加速度运动规律加速度运动规律简谐运动规律简谐运动规律第19页/共57页第二十页，

17、共58页。推程运动推程运动(yndng)方方程式为程式为2. 正弦正弦(zhngxin)加速度运动规律加速度运动规律摆线运动规律摆线运动规律dddddddddd022000002sin22cos12sin21hahvhs回程回程(huchng)运动方程为运动方程为 dddddddddd022000002sin212cos2sin211hahvhs摆线运动：一圆在直线上作纯滚动时，其上任一点在直摆线运动：一圆在直线上作纯滚动时，其上任一点在直线上的投影运动为摆线运动。线上的投影运动为摆线运动。第20页/共57页第二十一页，共58页。正弦加速度运动规律运正弦加速度运动规律运动特性：动特性：推杆作正

18、弦加速度运动推杆作正弦加速度运动时，其加速度没有突变时，其加速度没有突变(tbin)，因而将不产生，因而将不产生冲击。适用于高速凸轮冲击。适用于高速凸轮机构，机构，推程运动线图推程运动线图2. 正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律(gul)摆线运动规律摆线运动规律(gul)第21页/共57页第二十二页，共58页。采用组合采用组合(zh)运动规律的目的：运动规律的目的： 避免有些运动规律引起的冲击，改善推杆其运动特性。避免有些运动规律引起的冲击，改善推杆其运动特性。构造组合构造组合(zh)运动规律的原则：运动规律的原则： 组合组合(zh)运动规律运动规律组合组合(zh)运动规律示例运动规律示例主

19、运动：等加等减运动规律主运动：等加等减运动规律组合运动：在加速度突变处以组合运动：在加速度突变处以正弦加速度曲线过渡。正弦加速度曲线过渡。例例1：改进梯形加速度运动规律：改进梯形加速度运动规律、根据工作要求选择主体运动规律，然后用其它运动、根据工作要求选择主体运动规律，然后用其它运动规律组合；规律组合；、保证各段运动规律在衔接点上的运动参数是连续的；、保证各段运动规律在衔接点上的运动参数是连续的；、 在运动始点和终点处，运动参数要满足边界条件。在运动始点和终点处，运动参数要满足边界条件。第22页/共57页第二十三页，共58页。组合方式组合方式(fngsh)：主运动：等速运动规律主运动：等速运动

20、规律组合运动：等速运动的组合运动：等速运动的行程两端与正弦加速度行程两端与正弦加速度运动规律组合起来。运动规律组合起来。组合组合(zh)运动规律示例运动规律示例2：组合运动组合运动(yndng)规律规律第23页/共57页第二十四页，共58页。 只对推杆工作行程有要求，而对运动规律无特殊要求只对推杆工作行程有要求，而对运动规律无特殊要求 推杆一定规律选取应从便于加工和动力特性推杆一定规律选取应从便于加工和动力特性(txng)来考虑来考虑。 低速轻载凸轮机构：采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为低速轻载凸轮机构：采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。 高速凸轮机构：首先考虑动

21、力特性高速凸轮机构：首先考虑动力特性(txng)，以避免产生过，以避免产生过大的冲击。大的冲击。1. 选择推杆运动规律选择推杆运动规律(gul)的基本要求的基本要求 满足机器的工作要求；满足机器的工作要求； 使凸轮机构具有良好的动力特性；使凸轮机构具有良好的动力特性； 使所设计的凸轮便于加工。使所设计的凸轮便于加工。2. 根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况第24页/共57页第二十五页，共58页。 机器机器(j q)工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求 凸轮转速不高，按工作要求选择运动规律；凸轮转速较凸轮转速不

22、高，按工作要求选择运动规律；凸轮转速较高时，选定主运动规律后，进行组合改进。高时，选定主运动规律后，进行组合改进。2. 根据根据(gnj)工作条件确定推杆运动规律几种常见情况工作条件确定推杆运动规律几种常见情况小结小结(xioji)：等速运动规律：等速运动规律： 有刚性冲击有刚性冲击 低速轻载低速轻载等加速等减速运动：等加速等减速运动： 柔性冲击柔性冲击 中速轻载中速轻载余弦加速度运动规律：柔性冲击余弦加速度运动规律：柔性冲击 中低速重载中低速重载正弦加速度运动规律：无冲击正弦加速度运动规律：无冲击 中高速轻载中高速轻载五次多项式运动规律：无冲击五次多项式运动规律：无冲击 高速中载高速中载运动

23、规律运动规律 运动特性运动特性 适用场合适用场合第25页/共57页第二十六页，共58页。5-3 5-3 凸轮轮廓凸轮轮廓(lnku)(lnku)曲线的设计曲线的设计二、凸轮廓线设计二、凸轮廓线设计(shj)方法的基本原理方法的基本原理 假想给整个机构假想给整个机构(jgu)加一公共角速度加一公共角速度-w,则凸轮相对静止不动，则凸轮相对静止不动，而推杆一方面随导轨以而推杆一方面随导轨以-w绕凸轮轴心转动，另一方绕凸轮轴心转动，另一方面又沿导轨作预期的往复面又沿导轨作预期的往复移动。推杆尖顶在这种复移动。推杆尖顶在这种复合运动中的运动轨迹即为合运动中的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。一、

24、凸轮廓线的设计方法一、凸轮廓线的设计方法 图解法图解法 解析法解析法反转法原理：反转法原理：动画动画第26页/共57页第二十七页，共58页。5-3 凸轮轮廓凸轮轮廓(lnku)曲线的设计曲线的设计三、图解法设计凸轮轮廓三、图解法设计凸轮轮廓(lnku)曲线曲线1. 对心尖顶直动推杆盘形凸轮对心尖顶直动推杆盘形凸轮(tln)机机构构已知已知: 凸轮基圆半径凸轮基圆半径r0,凸轮以等角速度凸轮以等角速度逆时针回转。推杆运动规律为：逆时针回转。推杆运动规律为：d d01：0120，推杆等速上升，推杆等速上升h；d d02：120 180 ，推杆在最高位，推杆在最高位置静止不动；置静止不动；d d03

25、时：时： 180 270，推杆以正弦加，推杆以正弦加速度运动回到最低位置；速度运动回到最低位置；d d03时：时： 180 270，推杆在最低位，推杆在最低位置静止不动。置静止不动。作图步骤：作图步骤：动画演示动画演示第27页/共57页第二十八页，共58页。2. 偏置直动尖端推杆盘形凸轮偏置直动尖端推杆盘形凸轮(tln)机构机构作图步骤作图步骤(bzhu)：动画：动画演示演示应注意的不同点：应注意的不同点： 先作出基圆和偏距圆，根据推先作出基圆和偏距圆，根据推杆偏置方向确定其起始杆偏置方向确定其起始(q sh)位位置。置。设计步骤与对心直动相同。设计步骤与对心直动相同。偏距圆：以凸轮轴心偏距圆

26、：以凸轮轴心O为圆心，为圆心，以偏距以偏距e为半径作的圆。为半径作的圆。偏距圆偏距圆与位移线图对应等分与位移线图对应等分推杆在反转运动中依次占据推杆在反转运动中依次占据的位置都是偏距圆的切线；的位置都是偏距圆的切线；第28页/共57页第二十九页，共58页。设计说明：设计说明：1) 将滚子中心看作尖顶，然后将滚子中心看作尖顶，然后(rnhu)按尖顶推杆凸轮廓线的按尖顶推杆凸轮廓线的设计方法确定滚子中心的轨迹，设计方法确定滚子中心的轨迹，称其为凸轮的理论廓线；称其为凸轮的理论廓线；3. 直动滚子直动滚子(n z)推杆盘形凸轮机构推杆盘形凸轮机构作图步骤作图步骤(bzhu)：动画演示：动画演示注意：

27、凸轮基圆半径指理论注意：凸轮基圆半径指理论廓线的最小半径廓线的最小半径2)以理论廓线上各点为圆心，以以理论廓线上各点为圆心，以滚子半径滚子半径rr为半径，作一系列圆；为半径，作一系列圆；3) 再作此圆族的包络线，即为凸再作此圆族的包络线，即为凸轮轮工作廓线（实际廓线）工作廓线（实际廓线）。第29页/共57页第三十页，共58页。设计说明：设计说明：1) 将平底与推杆导路与推杆将平底与推杆导路与推杆的交点的交点A视为推杆尖顶视为推杆尖顶, 然后然后确定确定(qudng)出点出点A在反转在反转中各位置中各位置1、2、。2) 过过1、2、 作一系列作一系列代表推杆平底的直线；代表推杆平底的直线；3)

28、作出该直线族的包络线，作出该直线族的包络线，即为凸轮的实际轮廓曲线。即为凸轮的实际轮廓曲线。4. 直动平底推杆盘形凸轮直动平底推杆盘形凸轮(tln)机构机构设计步骤设计步骤(bzhu)：动画演：动画演示示第30页/共57页第三十一页，共58页。5. 摆动摆动(bidng)推杆盘形凸轮机推杆盘形凸轮机构构设计要求：设计要求：运动运动(yndng)规律与直规律与直动推杆的运动动推杆的运动(yndng)规律相同，所不同的是规律相同，所不同的是将从动件的位移改为角将从动件的位移改为角位移。位移。作图步骤作图步骤(bzhu)：演：演示动画示动画第31页/共57页第三十二页，共58页。将圆柱凸轮的外表面展

29、在平面上将圆柱凸轮的外表面展在平面上,则得到一个移动凸轮；则得到一个移动凸轮；根据反转法作出推杆滚子中心在复合根据反转法作出推杆滚子中心在复合(fh)运动中轨迹，即为运动中轨迹，即为凸轮的理论廓线；据此再作实际廓线；凸轮的理论廓线；据此再作实际廓线；6. 直动推杆圆柱凸轮直动推杆圆柱凸轮(tln)机构机构第32页/共57页第三十三页，共58页。1）确定基圆和推杆的起始）确定基圆和推杆的起始(q sh)位置；位置；2）作出推杆在反转运动中依次占据的各位置线；）作出推杆在反转运动中依次占据的各位置线；3）根据推杆运动规律，确定推杆在反转所占据的各位置线中的尖顶位置，即复）根据推杆运动规律，确定推杆

30、在反转所占据的各位置线中的尖顶位置，即复合运动后的位置；合运动后的位置；4）在所占据的各尖顶位置作出推杆高副元素所形成的曲线族；）在所占据的各尖顶位置作出推杆高副元素所形成的曲线族；5）作推杆高副元素所形成的曲线族的包络线，即是所求的凸轮轮廓曲线。）作推杆高副元素所形成的曲线族的包络线，即是所求的凸轮轮廓曲线。用图解法设计凸轮轮廓用图解法设计凸轮轮廓(lnku)曲线小结：曲线小结：第33页/共57页第三十四页，共58页。凸轮理论廓线方程式：凸轮理论廓线方程式：滚子滚子(n z)中心在初始点中心在初始点B0处：处： 坐标为：坐标为：(e,s0)ddddsincos)(cossin)(00essy

31、essx此式即为凸轮此式即为凸轮(tln)理论廓线方程式。理论廓线方程式。四、用解析四、用解析(ji x)法设计凸轮的轮廓曲线法设计凸轮的轮廓曲线1. 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构2200ers其中滚子中心到达滚子中心到达B点时：点时：凸轮转过凸轮转过d d，推杆产生位移，推杆产生位移s理论廓线上理论廓线上B点坐标为点坐标为第34页/共57页第三十五页，共58页。凸轮凸轮(tln)工作廓线方程工作廓线方程式：式：分析：实际廓线与理论廓线在分析：实际廓线与理论廓线在法线方向的距离处处相等，且法线方向的距离处处相等，且等于等于(dngy)滚子半径滚子半径rr。已知理论已

32、知理论(lln)廓线任一点廓线任一点B(x,y),(yxB工作廓线上相应点工作廓线上相应点沿理论廓线取沿理论廓线取该点法向距离该点法向距离rrddddyddxdydxtg2222)/()/(/)/(sin)/()/(/)/(cosddddddddxddxddyddxddxddxsincosrrryyrxx凸轮工作廓线方程式凸轮工作廓线方程式式中：式中：“” 号用于内等距曲线号用于内等距曲线，“+”号为外等距曲线。号为外等距曲线。ddddddddsin)(cos/cos)(sin/00sseddsddysseddsddx注意：凸轮逆时针转，推杆右注意：凸轮逆时针转，推杆右偏置时偏置时e值为正，反

33、之为负；值为正，反之为负；凸轮顺时针转时则相反。凸轮顺时针转时则相反。第35页/共57页第三十六页，共58页。分析：取坐标系的分析：取坐标系的y轴与推杆轴线重合；轴与推杆轴线重合；推杆反转与凸轮在推杆反转与凸轮在B点相切：凸轮转过点相切：凸轮转过d，推杆产生，推杆产生(chnshng)位移位移sOPvvPddddddsincos)(cossin)(00ddssryddssrx2. 对心平底推杆对心平底推杆(平底与推杆轴线平底与推杆轴线(zhu xin)垂直垂直)盘形凸盘形凸轮机构轮机构P点为凸轮点为凸轮(tln)与推杆相与推杆相对瞬心对瞬心推杆的速度为推杆的速度为dddsvOPB点坐标点坐标为

34、凸轮工作廓线方程式为凸轮工作廓线方程式第36页/共57页第三十七页，共58页。设计分析：取摆动设计分析：取摆动(bidng)推杆轴心推杆轴心A0与凸轮轴心与凸轮轴心O之之连线为连线为y轴；轴；推杆反转处于推杆反转处于AB位置：凸轮转过位置：凸轮转过d角，推杆角位移为角，推杆角位移为f。)cos(cos)sin(sin00ddddlaylax3. 摆动摆动(bidng)滚子推杆盘形凸轮机构滚子推杆盘形凸轮机构则点之坐标则点之坐标(zubio)为为为理论廓线方程式为理论廓线方程式sincosrrryyrxx凸轮工作廓线方程式凸轮工作廓线方程式第37页/共57页第三十八页，共58页。一、凸轮机构一、

35、凸轮机构(jgu)中的作用力与凸轮机构中的作用力与凸轮机构(jgu)的压力角的压力角0cos)(cos0sin)()cos(0cos)()sin(212222112211bRblRMRRPQFRRPFByx211)sin(/21)cos(/tglbQP5-45-4凸轮机构基本凸轮机构基本(jbn)(jbn)尺寸尺寸的确定的确定1、压力角：、压力角： 指推杆沿凸轮廓线接指推杆沿凸轮廓线接触点的法线方向触点的法线方向(fngxing)与推与推杆速度方向杆速度方向(fngxing)之间所夹之间所夹的锐角。的锐角。根据力的平衡条件可得根据力的平衡条件可得消去消去R1、R2压力角压力角 力力P无穷无穷大

36、大机构发机构发生自锁生自锁临界压力角临界压力角 c第38页/共57页第三十九页，共58页。12tg21/1arctglbc凸轮机构要正常凸轮机构要正常(zhngchng)运运转：转：amaxac 2. 临界压力角临界压力角增大导轨长度增大导轨长度l，减少，减少悬臂尺寸悬臂尺寸b，可以，可以(ky)提高临界压力角提高临界压力角ac3. 许用压力许用压力(yl)角角a推程时：推程时： 对于直动推杆取对于直动推杆取 300； 对于摆动推杆对于摆动推杆 350450；回程时：通常取回程时：通常取700800。 max 第39页/共57页第四十页，共58页。1. 基圆半径和压力基圆半径和压力(yl)角的

37、关系角的关系：dddsvOP二、凸轮基圆半径二、凸轮基圆半径(bnjng)的确定的确定P机构在该位置的相对机构在该位置的相对(xingdu)瞬心瞬心a机构在该位置的压力角机构在该位置的压力角BCPsereddstg220d220/)( estgeddsrd r0增大增大减小减小偏置方向偏置方向sereddstg220d“”规定：凸轮逆时针转，推杆右规定：凸轮逆时针转，推杆右偏置或凸轮顺时针转，推杆左偏偏置或凸轮顺时针转，推杆左偏置取置取 “”；反之取；反之取 “”号。号。第40页/共57页第四十一页，共58页。3. 从动件偏置方向从动件偏置方向(fngxing)的选择的选择220/)( est

38、geddsrd2. 凸轮凸轮(tln)基圆半径的确定：基圆半径的确定：r0在满足在满足amaxa条件下，要满足结构和强度条件下，要满足结构和强度(qingd)要求。要求。基圆半径和压力角的关系：基圆半径和压力角的关系：为获得较小的推程压力角，可适当选取推杆偏置方向：为获得较小的推程压力角，可适当选取推杆偏置方向： 当凸轮逆时针转，推杆右偏置；当凸轮逆时针转，推杆右偏置； 当凸轮顺时针转，推杆左偏置。当凸轮顺时针转，推杆左偏置。正偏置正偏置第41页/共57页第四十二页，共58页。外凸轮廓外凸轮廓(lnku)： ra=r-rr。三、滚子推杆的滚子半径三、滚子推杆的滚子半径(bnjng)的选择的选择

39、实际廓线的曲率半径实际廓线的曲率半径ra与滚子与滚子(n z)半径的关系半径的关系rr ：r rrr，则，则r ra为零，实际廓为零，实际廓线将出现线将出现尖点现象尖点现象rrrr， r raRrr， r ra0动画演示动画演示第42页/共57页第四十三页，共58页。最小曲率半径最小曲率半径(bnjng)的确定：的确定：222/321dxyddxdyr可用求极值可用求极值(j zh)的方法求得的方法求得rmin。rmin一般不小于一般不小于15mm 对于对于(duy)外凸廓线：外凸廓线： rr rmin滚子半径的选择：滚子半径的选择：0)51 . 0(rmmrr常取常取曲线的曲率半径计算公式为曲线的曲率半径计算公式为出现尖点或失真应采取的措施出现尖点或失真应采取的措施 适当减少滚子半径或增大基圆半径；适当减少滚子半径或增大基圆半径； 修改推杆的运动规律，以廓线尖点处代以合适的曲线。修改推杆的运动规律，以廓线尖点处代以合适的曲线。第43页/共57页第四十四页，共58页。1. 推