机械原理考研-第四章

反转法的基本原理例偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构(

1

)1将整个机构加上一个公共角速度-ω1，保证各构件间的相对运动不变。相当于将凸轮固定在纸面上；而从动件则一方面随导轨以-ω1做反转运动，另一方面又按运动规律在导路中移动，作出从动件在这种复合运动中的一系列位置，则从动件尖点的运动轨迹就是所求的凸轮廓线。1.偏置尖顶直动从动件盘形凸轮廓线的设计已知：从动件运动规律，基圆半径ro,偏距e(导路偏在转轴左侧），凸轮以ω1顺时针转动。求：满足上述要求的凸轮廓线。，回程h00~1200:匀速，升程h1200~1500:远休止1500~2700:匀加速匀2700~3600:近休止§4-3作图法设计凸轮轮廓曲线（Design

of

cam

profile

curve

)0o120o150

o270o

360ohero1h已知：从动件运动规律，基圆半径ro,偏距e(导路偏在转轴左侧），凸轮以ω1顺时针转动。求：满足上述要求的凸轮廓线。，回程h00~1200:匀速，升程h1200~1500:远休止1500~2700:匀加速匀2700~3600:近休止SS点连成光滑曲线，便得到所求的凸轮的廓线。0K(C0)1()90o12030C5C4

oC3C2C9C7C61

2

3

4

5

6

7

8

91234

5678(B9)C8B8B7

oB6B5B4B3120Bo

1

B0C1B2120150270360设计步骤：1）画出基圆，偏心圆及导路线,B0(C0)为从动件尖顶的起始点。2)将位移线图与基圆分别等分成相对应的若干等份，1，2，3...9；C1,C2,C3...C9.3)过C1,C2,C3...C9各点作偏心圆的切线，沿各切线自基圆起量取从动件位移量即：CiBi=ii,得反转后从动件尖点复合运动的位置

Bi点（i=1,2,3...9)4）将B0,B1,B2...B9各2.偏置滚子直动从动件盘形凸轮廓线的设计0o120o150

o270o

360ohero1h已知：从动件运动规律，基圆半径ro,滚子半径rr,偏距e(导路偏在转轴左侧），凸轮以1顺时针转动。求：满足上述要求的凸轮廓线。00~1200:匀速，升程h1200~1500:远休止1500~2700:匀加速匀

，回程h2700~3600:近休止S2.偏置滚子直动从动件盘形凸轮廓线的设计S4）将B0,B1,B2...B9各点0K(C0)1

求的凸轮的理论廓线。30C5C4

oC2C3C9C61234

5678(B9)C8B8C7

(B7B6B5B4B3120Bo

1

BC1B21206

7

8

9360设计步骤：1）画出基圆，偏心圆及导路线,B0(C0)为从动件中

心的起始点。2)将位移线图与基圆分别等分成相对应的若干等份，1，2，3...9；C1,C2,C3...C9.3)过C1,C2,C3...C9各点作偏心圆的切线，沿各切线自基圆起量取从动件位移量即：CiBi=ii,得反转后从动件尖点复合运动的位置

Bi点（i=1,2,3...9)9

理论廓线实际廓线连)成光滑曲线，便得到所5）再以rr为半径，以理论廓线上各点为圆心画圆包络实际廓线。可见，凸轮的基圆半径

廓线的最小半径3、平底从动件盘形凸轮廓线设计3、平底从动件盘形凸轮廓线设计已知:从动件运动规律,凸轮转向为顺时针,基圆半径ro。求:凸轮廓线。180o0oS1ro360o00~1800:余弦加速度，升程h1800~3600:正弦加速度，回程h解:选

,画l出从动件运动规律和凸轮的起始位置.以下步骤同上.180o0oS360o1ro(1

)实际廓线4、摆动尖顶(滚子)从动件盘形凸轮廓线设计已知:从动件运动规律,ro,凸轮与从动件的中心距O1O2=a,从动件杆长O2B0=L,滚子半径为rr,凸轮顺时针转动,从动件摆动方向如图.求:凸轮廓线。0

o360

omax180

oaLO2130B0r0O1max300O21(

)O2(3)O2(

4)01

2

3

4

56

7

8 9

10O2(5)解:选1比/m例m画出从动件运动规律和凸轮的起始位置.以下步骤同上.O2(

6)O2(7)O2(8)O2(9)B2

B1O1B3B4B5B7B8B0

B9O2(2)理论廓线2(1)B实际廓线理论廓线:滚子中心的轨迹线.实际廓线:凸轮的可见轮廓线.尖顶从动件:理论廓线与实际廓线重合。滚子从动件:理论廓线与实际廓线在法线方向上互为等距曲线.平底从动件:理论廓线与实际廓线是两条不同的曲线。§4-5

凸轮机构基本尺寸的确定(Determination

elementary

dimensions

of

cam

mechanism)一、凸轮机构的压力角和自锁二、压力角α与基圆半径r0的关系三、滚子半径rT的选择四、平底推杆平底尺寸一、凸轮机构的压力角和自锁1、压力角尖顶直动从动件盘形凸轮机构，受力分析

。ALbQ1

F1R2不计摩擦计摩擦时t2tR12

nn根据力平衡条件，可得：F

sin(

1

)

(R1

R2

)

cos2

0Q

F

cos(

1

)

(R1

R2

)

sin

2

0R2

cos2

(l

b)

R1

cos2

b

0F

Q

/

[cos(

1

)

(1

2b

/

L)

sin(

1

)

tan

2

](1)凸轮机构中的作用力F

Q

/

[cos(

1

)

(1

2b

/

L)

sin(

1

)

tan

2

](2)凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角是指从动件所受正压力的方向与推杆上点A的速度方向之间所夹的锐角，常以α表示。它是影响凸轮机构受力情况的一个重要参数。在其他情况不变的情况下，α越大，F越大，若α增大至使F增至无穷大时，机构将发生自锁。此时机构的压力角称为临界压力角αll

arctan{1/

(1

2b

/

L)

tan

2

}

1为保证凸轮机构正常运转，应使其最大压力角αmax小于临界压力角αl，增大L，减小b,可以使αl值提高。生产实际中，为了提高机构的效率，改善其受力情况，通常规定：凸轮机构的最大压力角αmax应小于某一许用压力角[α],即许用压力角[α]的一般取值为：αmax

<[α], [α]

<<αl升程段：回程段：直动从动件：[α]=30°~38°摆动从动件：[α]=40°~50°对力封闭的凸轮机构：

[α]=70°~80°对几何封闭的凸轮机构：[α]同升程段二、按许用压力角确定基圆半径（尖顶、滚子直动从动件）eO11Aronnttv

PS0S凸轮基圆的尺寸和压力角有直接关系，如左图所示，从动件与凸轮在任意一点Ａ接触。－瞬心、－压力角1

＝

＝

ds

d220r

ee

stg＝

BeO11Aross0Pv

ωe1Aross0O1Pv

ωυωtgα＝r

s20

e2

e此式中e前的符号判定：当瞬心点P与导路线在转轴同侧时取“-”号当瞬心点P与导路线在转轴异侧时取“+”号tgαr

022

e

v

ω

s

e当e与s确定后，r

0

与成反比。

，r

0

，结构紧凑，传力性能差;

，r

0

，结构增大，传力性能好。为了解决这对求得r0

min

。，常取值代入上式，确定r

时需考虑的问题：01与[]有关；2要考虑凸轮强度；3安装时要考虑基圆与轮毂的尺寸协调，一般r0应大于轮毂半径，取r0

(0.8

~

1)轮毂半径。

rr

a理论廓线实际廓线三、滚子半径与平底尺寸的确定1、滚子半径选择1)内凹凸轮廓线a

＋rr从图中可见a

总可以求出。rra2)外凸轮廓线：

a

rrI)当ρ>rr时，ρa

>0，廓线可求；II)当ρ=rr时，ρa

=0，廓线变尖，磨损严重；.III)当ρ<rr时，ρa

<0，廓线被切除，运动失真规定：r

r

0.8

min

或r

r

0.1

~

0.15

r0

;minmin一般要求:1

~

5mm

,若太小,应将r0

。2、平底长度尺寸的确定dsL

2max

5

~

7mmd平底从动件盘形凸轮机构，当r0过小时也会产生“运动失真现象”，这时应将r0来避免运动失真现象。v

1321r0B本章小结凸轮类型和应用从动件运动规律图解法设计凸轮机构解析法设计凸轮机构凸轮机构的基本尺寸确定基圆导路偏心圆(

1

)1基圆从动件转轴的轨迹圆机架线从动件杆长(

1

)1例1：图示为滚子从动件盘形凸轮机构。试用图解法作出：1）凸轮的基圆；2）图示位置的压力角α