第六讲 凸轮机构及其设计2013分解

1、图图7-11图图7-117-77-7第六讲凸轮机构及其设计（一）凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构1组成：凸轮，推杆，机架。2优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。二、凸轮机构的分类1按凸轮的形状分：盘形凸轮圆柱凸轮2按推杆的形状分尖顶推杆：结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合滚子推杆：滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。平底推杆：不考虑摩擦时，凸轮对推

2、杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。3按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。4根据凸轮与推杆接触方法不同分：（1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。等宽凸轮机构等径凸轮机构共轭凸轮（二）推杆的运动规律一、基本名词：以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮的最小半径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆半径。推程：当凸轮以

3、角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。休止：推杆处于静止不动的阶段。推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角二、推杆常用的运动规律1刚性冲击：推杆在运动开始和终止时，速度突变，加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆产生非常大的惯性力，因而使凸轮受到极大冲击，这种冲击叫刚性冲击。.柔性冲击：加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，因而引起有限冲

4、击，叫柔性冲击。.掌握等速运动规律和等加速等减速运动规律的推程的速度、位移、加速度的方程：推杆运动规律一推杆在推程或回程时，其位移s、速度v和加速度。随时间t变化的规律。多项式运动规律：一般表示为：sCC6C6C6（）一次多项式运动规律（等速运动规律）推程：sh66vhac6avh(jO6回程：svh(jO6图示为其推程运动线图。由图可知，有刚性冲击。（2）二次多项式运动规律（等加等减速运动规律）推程增速段：推程减速段：s=h622推程增速段：推程减速段：s=h622/620vh(jo660a=hj42/620s=h-h2(6-60v=hj4(6-60a=hj-24/62由图知，有柔性冲击。（

5、3）五次多项式运动规律10h15h6h-34其位移方程式为：s00o5既没有柔性冲击，也没有刚性冲击。（1）余弦加速度运动规律（又称简谐运动规律）推程运动方程式为图（1）余弦加速度运动规律（又称简谐运动规律）推程运动方程式为图7-10三2角函数运动规律sh1cos，)/2vhsin(ll)/2.ooa2h2cos()/21oo回程运动方程式为TOC o 1-5 h zsh1cos(H)/2vHUhsin(H)/21.00a2h2cos()/2H200由图知，亦有柔性冲击，只是冲击的次数有所减少。(2)正弦加速度运动规律(又称摆线运动规律)推程运动方程式为sh(/)sin(2H)/2周TOC o

6、 1-5 h z00vh1cos(2)/00a22sin(2)/2100回程运动方程式为sh1(/)sin(2)/200vhcos(2)1/00aKlh-2sin(2)/200 图示雎机机健为露周盅，已珈R=30图示雎机机健为露周盅，已珈R=30岬打40mm,觥”,15mm,好程、=5皿(I)求力犍期银r州从耶桁程项教优(2)配椭觥曲蹄I露椰外帏曲酬懒溺粼蒯翻就.从动件触最尬力自喝桐程最大压力加港股件旅程最植力角骑,I。)当日轮转庐山.%：九、屿3的推程遨境前回程运腕*从动件揖B-力蒯岛从动件繇最小压力角/妙*,u*(4)mi和协商的用礼彳为核掘魏择合理舶蜘/TTX仙战咻制廊炉5,4融.7麻为

7、-林直螂臃植册期斯明端的般也就翻上翻:（2）机触际迷啪班力加（3）在新处嘘椭也册及版厢曲制?nFI。匕（2）处触搬示处脓献方向，山肥睡翻在拗峋蝴蟒M甑媚麻。翅示睚厮越解耦丽麟装导皓靴般焉可触如卿b）麻俅得此时雏雕帏件1与构件2的速期心心蜒麻赧出姬麻为功出二此旧尹、卜I四HJ八国/八历四1IHJ八5四fUU叼卵欢W比网比W。W燃上躁静心的最豌蒯催麻施加此峨机酗蝇也耿理螭耻鼬.解觥味如神好B苒以A据心口.AB力半&醐博知脚b）麻,在图3所示的偏置式移动平底从动件盘形凸轮机构中，凸轮为一偏心网,圆心在0点，半径氏=80nmi,凸轮以角速度诙10mM逆时针方向转动，工QA=50mi从动件的导路与GA垂

8、宜且平分OA.L在图中画出凸轮的偏距圆；（2分）2,计算凸轮的基圆半径年并在图中画出凸轮的基圆；Q分）士在图中标出从动件在该位置时的位移门（2分）4.在图中标出机构该位置的压力角力并说明通常籽从动件的平底设计成与导路庭直的原因；13分）5,若将凸轮半径E改为60皿D，从动件的运动规律有无变化？（2分）6,计算出机构处于图示位置时放动件的移动速度*（2分）7,若招从动件的平底改为尖顶，将带来哪些不足？（2分）般败施（2分）（2）四轮的基圆半部为工R-OATOmm；（2分；标出从动件该位置的位移$加图所示；（2分）邳中标出该谴的乐力仙奴，:将平底设计成T导科垂直可使乐力献终加度,传力特性圾口分）胪

9、轮监席为何即从动件族切规律似但2分）（6）此轮4从动斗廨心叁几何中心所以机构处于由示他翱从加那动鲸二加M=500nu血（2分）着底改为尖顶，颊容易被磨摭也增大了推程的压力氟（2分）以触如朔针方向照就松匕翩瓶麻M都睫运赫心标螭示谑雌神搬处触神蚓山标蜩示凝肺如力做标跳杆的麟角前E0.4解：在阁配4上。中连接Clk并作B点的速度皴,两线之何的夹角色即为图不拉优凸跄机构的压力角.在图43)中.连OC并延长与凸轮廓统交与则鼠=OD-rr=JC-OC+rr=4020-1030mm”以口为圆心丁=30mni为半荏作圆-则该圆为凸轮的基圆口以八为H心以AE为半径画弧交基圆.；一连A3则AB与AH之间的夹角中即

10、为私动件的挖角.延长。门与基圆交于乩,以垃为圆心、AE长为半程画弧.与以O为圆心、04长为半径:所画的圆相交.；A一连人,B八儿,0,NO2u等；/0/kHj等于、称为AH提杆的起始用.布触角/人CM即为凸轮相应的茜角0M图中可以看出从动件处于网程中.故随着凸轮君角的变化.提杆的提角卬从零变到力前值熟后继续增大到卯”最后再从中心.减小到力前值，故相应的凸轮的特角成为独用/人0只.而,II;锐用/4CH0锐角/儿,（1）验懿南狮翘半径孙（2）图就置从动件角位蓟那轮转箫;0）标配轮转角同0时从动件摆角的槌谢清的压力角.（共12分=4+4+4）年、填充题）凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动

11、开始和终止的位置，加速度有突变，会产生柔性冲击。2）根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。写出两种几何形状封闭的凸轮机构槽道凸轮和等径凸轮。）为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用从动件自身的重力，弹簧力，或依靠凸轮上的几何形状来实现。）凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线，就可以是从动件可以各种预期的运动规律。主要缺点为从动件与凸轮之间是高副（点接触、线接触），易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。为减小凸轮机构的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的正偏置侧上）凸轮机构的从动件按等加

12、速等减速运动规律运动，在运动过程中，加速度将发生突变，从而引起柔性冲击。）当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时，可采取以下措施来减小压力角增大基圆半径、改变偏置方向。凸轮基圆半径是从凸轮转动中心到理论廓线的最短距离。）平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于00在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中，等速运动运动规律有刚性冲击;等加速等减速、余弦加速度运动规律有柔性冲击；正弦加速度运动规律无冲击。1凸轮机构推杆运动规律的选择原则为首先要满足机器的工作要求，同时还应使机器具有良好的动力特性和使所设计的凸轮便于加工。2设计滚子推杆盘形凸轮机构凸轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数

13、上应采取的措施是适当增大基圆半径或适当减小滚子半径。2选择题及简答）滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间的关系为（）两条廓线相似两条廓线相同两条廓线之间的径向距离相等两条廓线之间的法向距离相等2）何谓凸轮机构的压力角？其在凸轮机构的设计中有何重要意义？一般是怎样处理的？3）设计直动推杆盘形凸轮机构时，在推杆运动规律不变的条件下，要减小推程压力角，可采用哪两种措施？措施1、将对心只动从动件改为偏置只动从动件措施2、增大凸轮基圆半径试标出图（a）在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过90后推杆的位移；标出图（b）推杆从图示位置升高位移s时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。如下图（a）所示，用直线连接圆盘凸轮圆心人和滚子中心8,则直线AB与推杆导路之间所夹的锐角为图示位置时凸轮机构的压力角。以A为圆4,AB为半径作圆，得凸轮的理论廓线圆。连接A与凸轮的转动中心0并延长，交于凸轮的理论廓线于C点。以。为圆心，以0C为半径作圆得凸轮的基圆。以。为圆心，以。点到推杆导路间的距离0D为半径作圆得推杆的偏距圆。延长推杆导路线交基圆于G点，以直线连接0G。过。点作0G的垂线，交基圆于E点。过E点在偏距圆的