機械原理 課件 第9章 凸輪機構

§9-1凸輪機構的類型(lèixíng)和應用第9章凸輪(tūlún)機構優點：實現各種復雜的運動規律結構簡單、緊湊設計方便分類缺點：點、線接觸，易磨損，不適合高速、重載，一般用于傳力不大的場合，常作為控制機構用。精品資料凸輪機構(jīgòu)分類1、按照(ànzhào)凸輪的形狀分類盤狀凸輪圓柱凸輪2、按照從動件型式分類尖頂、滾子、平底精品資料凸輪機構(jīgòu)分類3、按照從動件運動(yùndòng)分類直動擺動4、按從動件的布置形式分對心直動偏置直動精品資料從動件運動(yùndòng)規律凸輪機構(jīgòu)的命名1、按照凸輪的形狀分類盤狀凸輪圓柱凸輪2、按照從動件型式分類尖頂滾子平底3、按照從動件運動分類直動擺動4、按從動件的布置形式分對心直動偏置直動5、按照凸輪副保持方式分類力封閉幾何封閉滾子擺動從動件圓柱凸輪機構凸輪機構分類精品資料ts0A凸輪轉動(zhuàndòng)與推桿運動基圓(以凸輪輪廓(lúnkuò)最小向徑為半徑的圓)，基圓半徑r00010'02r00推程01遠休止0'回程02近休止BCDhA’推程，推程運動角0遠休止，遠休止角01

回程，回程運動角0'

近休止，近休止角02

行程（升程），h運動線圖:

從動件的位移、速度、加速度隨時間t或凸輪轉角變化的關系圖推桿位移凸輪轉角推桿運動規律精品資料從動件運動(yùndòng)規律s00'0hv0a0-++-等加等減速(jiǎnsù)一次多項式運動規律（等速運動）0推程01遠休止0'回程02近休止特性：始點、末點剛性沖擊適用場合：低速輕載精品資料從動件運動(yùndòng)規律sva二次多項式運動規律(等加速(jiāsù)等減速運動)特性：起、中、末點柔性沖擊適用場合：速度和載荷稍高精品資料從動件運動(yùndòng)規律三角函數(sānjiǎhánshù)運動規律1）余弦加速度（簡諧運動規律）2）正弦加速度柔性沖擊無沖擊選用精品資料*需要(xūyào)設計（如精壓機上模運動規律）表9-1常用運動規律(guīlǜ)的特性(p.158)凸輪角速度、推程運動角，從動件升程相同的情況下，對比最大速度、最大加速度、最大躍度1）無特殊要求3）有嚴格要求2）高速凸輪（§9-5）上模例：電話筒支架從動件運動規律*僅適合某種規律（如等速運動）修正的等速運動規律精品資料有解？設計(shèjì)精壓機上模的運動規律上模移動總行程為280mm，壓延行程置于總行程的中部，約100mm；制成品生產率不小于每分鐘30件勻速運動段的速度(sùdù)控制在0.1-0.2m/s，其余段最大速度(sùdù)不大于1m/s上模下行后迅速返回機構運動循環時間間隔不大于2秒行程速比系數K應大于1

某方案：機構運動循環時間2秒K=1.25上模下行對應時間為：2秒（1.25/2.25）=1.1秒一、確定壓延速度是否可以實現（關鍵）

下行平均速度為0.28/1.1=0.255米/秒上行平均速度為0.28/(2-1.1)=0.31米/秒研究計算結果，上行平均速度較小，實現“最大速度不大于1m/s”的要求有足夠余地；下行平均速度稍大于拉延要求的速度范圍，可以實現所規定的壓延速度；因此，“機構運動循環時間間隔為2秒，行程速比系數為1.25”可行

.條件之間有無相互矛盾主要影響因素有無窮解運動規律設計通過平均速度來估算可行性精品資料1）取坐標系S-，其中表示上模驅機構(jīgòu)原動件的轉角；

S360°(2秒)200°

46°154°108°(0.6秒)280二、設計上模位移(wèiyí)運動線圖2）下行對應原動件轉角200度，上行對應原動件轉角160度；（k=1.25）3）確定壓延行程的位置（多解）壓延時間=0.1/0.15=0.6667s計算壓延角度取壓延速度0.15m/s取壓延時間0.6s.壓延速度0.1/0.6=0.167m/s運動循環間隔2秒，行程速比系數1.25壓延行程置于中部，下行時間1.1秒，壓延速度0.1-0.2m/ss's'精品資料4）設計(shèjì)上模其余時間的運動規律

S360°(2秒)200°46°154°108°(0.6秒)280選取位移線圖上較陡峭的位置做切線，檢查其斜率(xiélǜ)（代表運動速度）位移線圖確定后，可以進一步求出速度、加速度線圖（求導數，或數值微分）勻速運動段的速度0.1-0.2m/s，其余段最大速度不大于1m/s例：s=-0.08米δ=40(0.222秒)..最大速度滿足要求廓線設計精品資料凸輪輪廓曲線(qūxiàn)設計1、尖頂(jiāndǐng)直動從動件盤形凸輪機架（靜止）凸輪（）從動件（平動）新機架

-（凸輪回轉中心）平面運動

已知：基圓半徑r0，推桿運動規律，凸輪逆時針方向轉動設計：凸輪廓線-整個機構繞凸輪回轉中心-反轉隨原機架-轉動，相對原機架平動凸輪廓線設計的關鍵問題：實現從動件某點在新機架下的運動軌跡中心問題：滿足從動件運動規律精品資料已知：r0，推桿運動規律，凸輪逆時針方向轉動(zhuàndòng)。設計：凸輪廓線解：1）畫出從動件運動(yùndòng)規律S-3）等分S-圖s0h5）從基圓開始沿導軌方向量取從動件位移（推桿平面運動）6)光滑連接各點得凸輪廓線偏置2）畫基圓4）-等分基圓（機架反轉）原機架反轉時從動件導軌依次到達的位置步驟1）-3）畫已知條件4）機架變換5）接觸點的軌跡，凸輪廓線上的點找從動件某點在新機架下的運動軌跡精品資料e機架（靜止）凸輪（）從動件（移動）機架

-平面運動

對心直動從動件盤形凸輪廓線設計與偏置(piānzhì)直動從動件盤形凸輪廓線設計對比從動件導軌通過(tōngguò)凸輪回轉中心從動件導軌與凸輪回轉中心有固定距離與偏距圓相切原理相同精品資料解：1）畫出從動件運動(yùndòng)規律S-2）畫基圓和偏距圓3）等分S-圖

5）從基圓開始沿導軌方向量取從動件位移(wèiyí)（推桿平面運動）6)光滑連接各點得凸輪廓線s0h4）-等分偏距圓，在分點上做切線（導軌位置）機架（靜止）凸輪（）從動件（移動）機架

-平面運動

對心直動從動件盤形凸輪廓線設計與偏置直動從動件盤形凸輪廓線設計對比

例精品資料典型(diǎnxíng)例題s0h已知：r0，e，推桿運動(yùndòng)規律，凸輪逆時針方向轉動求：理論廓線上對應凸輪轉角60度處的轉動半徑ReR例精品資料凸輪是偏心(piānxīn)圓盤，求D點與從動件接觸時的壓力角接觸點上從動件的受力方向和速度(sùdù)方向的夾角求D點接觸時從動件的位移SD

sD

并在S-圖上標出D點s0sD185°

典型例題滾子精品資料理論輪廓實際輪廓考慮(kǎolǜ)從動件形狀首先(shǒuxiān)以滾子中心為參考點設計得凸輪理論廓線然后在理論廓線上取點為圓心，以滾子半徑做圓做滾子的內包絡線得實際廓線與每個滾子都相切滾子例精品資料1、求圖示位置(wèizhi)的壓力角2、凸輪轉90度后推桿位移(wèiyí)的變化找推桿的位置找理論廓線、基圓S2

S1

位移的變化S=S2-S1

壓力角？作業：9-7、9-14平底考慮從動件形狀精品資料s0h然后在理論(lǐlùn)廓線上取點為從動件底部中心，做從動件平底做平底的內包絡線得實際(shíjì)廓線平底從動件運動失真首先以推桿底部中心為參考點設計得凸輪理論廓線考慮從動件形狀精品資料a凸rra=-rr若<rr平底理論(lǐlùn)廓線若=rra=0凹理論rr實際aa=+rr運動(yùndòng)失真處理運動失真方法減小滾子半徑增加基圓半徑不存在由滾子半徑引起的運動失真基圓半徑r0與滾子半徑rr凸輪機構的運動失真精品資料理論(lǐlùn)廓線某些點被架空引起的運動失真平底的尺寸(chǐcun)不恰當引起的運動失真解決方法：增加基圓半徑基本尺寸基圓半徑、平底長解決方法：增加平底長度凸輪機構的運動失真精品資料