1、第四章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計（8學(xué)時）、教學(xué)目的和教學(xué)要求1、教學(xué)目的：使學(xué)生掌握凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)知識，并能根據(jù)生產(chǎn)實際需要的運動規(guī)律設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)。2、教學(xué)要求1）了解凸輪機(jī)構(gòu)的分類和應(yīng)用2）了解推桿常用的運動規(guī)律及推桿運動規(guī)律的選擇原則。由于現(xiàn)代機(jī)器的 速度提高，幾種常用的運動規(guī)律已不能滿足實際工作需要，因此，除常 用運動規(guī)律外，應(yīng)簡單介紹一些改進(jìn)型的運動規(guī)律。3）掌握在確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸時應(yīng)考慮的主要問題（包括壓力角對尺寸的影響，壓力角對凸輪受力狀況、效率和自鎖的影響）4）能根據(jù)選定的凸輪類型和推桿的運動規(guī)律設(shè)計凸輪的輪廓曲線。設(shè)計時應(yīng)以解析法為主。、本章重點教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)難點重點1、推桿

2、常用運動規(guī)律的特點及其選擇原則；2、凸輪機(jī)構(gòu)運動過程的分析；3、凸輪輪廓曲線的設(shè)計；4、凸輪機(jī)構(gòu)壓力角與機(jī)構(gòu)基本尺寸的關(guān)系。難點1、凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本方法凸輪設(shè)計的基本方法是反轉(zhuǎn)法，所依據(jù)的是相對運動原理。其求解的關(guān)鍵是確定推桿在復(fù)合運動中其尖頂?shù)奈恢谩４_定時應(yīng)注意以下幾占：八、1）要注意推桿反轉(zhuǎn)方向。先要明確凸輪的實際轉(zhuǎn)向，然后在圖上用箭頭及“一”標(biāo)出推桿的反轉(zhuǎn)方向，以避免搞錯反轉(zhuǎn)方向。2）要正確確定推桿在反轉(zhuǎn)運動中占據(jù)的位置。推桿反轉(zhuǎn)前后兩位置線的夾角應(yīng)等于凸輪的轉(zhuǎn)角。3） 要正確確定推桿的位移 s。推桿在復(fù)合運動中，對應(yīng)的位移量 s 應(yīng)在對應(yīng)的反轉(zhuǎn)位置上從基圓上開始向外量取。2、凸輪機(jī)構(gòu)

3、的運動分析方法反轉(zhuǎn)法不僅是凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本方法，而且是凸輪機(jī)構(gòu)分析常用 的方法。凸輪機(jī)構(gòu)分析常涉及的問題，如給定一凸輪機(jī)構(gòu)，即已知凸輪 機(jī)構(gòu)的尺寸及其位置、凸輪角速度大小及方向，求解推程角、遠(yuǎn)休止角01、回程角、近休止角02以及推桿行程h ；或求解當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過某 一個 角時，推桿所產(chǎn)生的相應(yīng)位移 s、速度v等運動參數(shù)及凸輪與從 動件在該位置接觸時的壓力角等。這時，如果讓凸輪轉(zhuǎn)過角后來求解，顯然是很不方便的。即利用反轉(zhuǎn)法求解，這實際上與凸輪設(shè)計的反 轉(zhuǎn)法原理相同。三、教學(xué)過程思路（一）、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用與分類1、先舉幾個凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用的例子，并用動畫指出什么是凸輪機(jī)構(gòu)，說明凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動桿和

4、機(jī)架三個構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。然后與連桿機(jī)構(gòu)比較，說明凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，設(shè)計容易，且能實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律，但因凸輪與推桿之間是點線接觸，故在受力不大的控制機(jī)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。2、在講述按凸輪形狀分類時，應(yīng)指出：盤形凸輪、移動凸輪、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的運動特點及其內(nèi)在聯(lián)系（即移動凸輪可看作回轉(zhuǎn)軸心在無窮遠(yuǎn)的盤形凸輪機(jī)構(gòu)，而把移動凸輪卷成一圓筒則為圓柱凸輪）講述推桿型式分類時，應(yīng)說明尖頂推桿雖然容易磨損，在生產(chǎn)實際中很少應(yīng)用，但可把尖頂作為中心，加一圓滾子，即得到滾子推桿，并由此說明理論廓線與實際廓線的概念，同 時說明尖頂推桿凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計是其它形式的凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計基礎(chǔ)。應(yīng)該說明各種推桿的運動形式既可

5、以是往復(fù)直線運動，也可以是往復(fù)擺動。直動推桿還可以是對心式的或偏置式，由此將不同形式的推桿和不同形式的凸輪組合起來就可以得到各種不同類型的凸輪機(jī)構(gòu)。這樣講述，不僅可以使學(xué)生了解不同形式的凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用的場合， 還可使學(xué)生掌握各種凸輪機(jī)構(gòu)命名的一般規(guī)律。保持推桿與凸輪始終接觸的方法分類，只需作簡單介紹，但應(yīng)使學(xué)生知道等寬、 等徑和共軛凸輪機(jī)構(gòu)等。（二）推桿運動規(guī)律及其特性1、在講述推桿運動規(guī)律之前，應(yīng)該講清楚凸輪機(jī)構(gòu)中有關(guān)的名詞和術(shù)語，務(wù)必使學(xué)生 建立起推桿與凸輪之間的相對運動關(guān)系，明確推桿位移與凸輪轉(zhuǎn)角或時間之間的坐標(biāo)關(guān)系。2、推桿的運動規(guī)律是指推桿在運動過程中，其位移 s、速度V、加速度a隨時

6、間t的變化規(guī)律。由于凸輪一般以等角速度轉(zhuǎn)動，故其轉(zhuǎn)角 與時間t成正比。所以推桿運動規(guī)律更常表示為凸輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系。Vv對心直動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)對于推桿的運動規(guī)律，著重掌握以下三點：（1 ）、常用的四種運動規(guī)律的位移、速度及加速度線圖，以及曲線變化情況；（2 ）、各運動規(guī)律的特點，如 Vmax及amax值的大小，哪些運動規(guī)律存在剛性沖擊，哪些 運動規(guī)律存在柔性沖擊，以及它們發(fā)生的位置等；（3 ）、各運動規(guī)律適用的場合，并初步掌握運動規(guī)律選擇的原則。3、最后簡要介紹一下改進(jìn)型運動規(guī)律。只需介紹改進(jìn)型運動規(guī)律一般可通過采用多種 運動規(guī)律的組合和采用多項式運動規(guī)律來得到，特別是多項式運動規(guī)律有多次連

7、續(xù)求導(dǎo)后仍是連續(xù)函數(shù)的特點。因此，高速凸輪機(jī)構(gòu)最宜采用這種運動規(guī)律，然后可介紹其運動方程的 建立方法。（三）、凸輪輪廓曲線的設(shè)計1、由于凸輪機(jī)構(gòu)的類型多，內(nèi)容復(fù)雜，講授時要注意突出重點，考慮以下幾方面：第一、應(yīng)以滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)和平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)為主，講深講透。第二、滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)有直動桿和擺動桿兩種，在生產(chǎn)實際中應(yīng)用較多，因此都要講到。但因其輪廓曲線設(shè)計方法是相同的，故應(yīng)著重講授直動推桿盤形凸輪輪廓曲線設(shè)計。第三、滾子直動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)的推桿有對心和偏心之分，且凸輪與推桿相對位置的布局及凸輪的轉(zhuǎn)向也有不同，講授時有所交待，實際上是偏心的特例。第四、由于凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本方

8、法是根據(jù)“反轉(zhuǎn)法”來進(jìn)行的，因此，無論講授哪種凸輪輪廓曲線， 都應(yīng)著重講清楚反轉(zhuǎn)法， 只有學(xué)生真正掌握反轉(zhuǎn)法，才能靈活應(yīng)用到凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計中。2、凸輪廓線設(shè)計方法的基本原理凸輪輪廓曲線設(shè)計方法有圖解法和解析法。無論用哪種方法，其所依據(jù)的原理是相同的。凸輪廓線設(shè)計的基本方法是反轉(zhuǎn)法，所依據(jù)的是相對運動原理。以對心直動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例，在設(shè)計凸輪輪廓線時，設(shè)想給整個凸輪機(jī)構(gòu)以一個與凸輪角速度大小相等而方向相反(即)的角速度，使其繞軸心 0轉(zhuǎn)動。這時凸輪將靜止不動，而推桿一方面隨機(jī)架相對凸輪以角速度反轉(zhuǎn)運動，另一方面又以原有的運動規(guī)律(即 s s()相對于機(jī)架運動。由于推桿的尖頂始終與凸輪的

9、輪廓保持接觸，所以推桿在這種復(fù)合運動中，其尖頂?shù)倪\動軌跡即為凸輪輪廓曲線。根據(jù)這一方法，求出推桿尖頂在推桿作這種復(fù)合運動中所占據(jù)的一系列位置點，并將它們連接成光滑曲線，即得所求的凸輪輪廓曲線。凸輪輪廓線設(shè)計的反轉(zhuǎn)法原理3、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓線（1 ）、對心直動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓線設(shè)計，用圖解法設(shè)計的具體步驟如下： 適當(dāng)選取尺寸比例尺i，做出基圓及推桿的初始位置； 根據(jù)推桿的運動規(guī)律按選定的分度值（通常在1 15之間選取，當(dāng)凸輪精度要求高時取小值）計算出推桿各分點的位移值； 求出推桿在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的各個位置； 反轉(zhuǎn)法求出推桿尖頂在復(fù)合運動中依次占據(jù)的位置； 將推桿尖頂?shù)母魑恢命c

10、連成一條光滑曲線，即為所要設(shè)計的凸輪輪廓線。（2）、其他類型凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓線設(shè)計特點 偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓線的設(shè)計特點為：首先根據(jù)已知的偏距e作出偏距圓；其推桿在反轉(zhuǎn)運動中依次所占據(jù)的各位置不再是過凸輪軸心的徑向線，而始終是偏距圓的切線；推桿的位移則是沿著這些切線，并從基圓上開始向外量取。 擺動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓線的設(shè)計特點為：其推桿運動規(guī)律要用角位移來表達(dá)，即需將相應(yīng)直動推桿的位移方程中位移s改為角位移，行程h改為角行程；其推桿在反轉(zhuǎn)運動中的復(fù)合運動是轉(zhuǎn)動加擺動， 擺動推桿的回轉(zhuǎn)軸心 A，將沿著以凸輪軸心 O為圓心，以O(shè)A為半徑的圓上作圓周運動。擺桿的角位移是以

11、擺桿軸心A的各反轉(zhuǎn)位置點為頂點，以擺桿相應(yīng)反轉(zhuǎn)位置為起始邊向外轉(zhuǎn)量取一對應(yīng)的擺動量。至于滾子推桿和平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓線的設(shè)計，可首先將滾子中心或推桿導(dǎo)路的中心線與推桿平底的交點視為尖頂推桿的尖頂，按尖頂推桿凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計方法，求出尖頂推桿的凸輪輪廓線， 以此為理論廓線，在理論廓線上的各點作一系列滾子圓或作一系列 垂直于各導(dǎo)路的平底，最后做出其包絡(luò)線，便可求得相應(yīng)的凸輪工作曲線。4、用解析法設(shè)計凸輪輪廓線用解析法設(shè)計凸輪輪廓線的關(guān)鍵是根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理建立凸輪理論廓線和工作廓線的方程式。解析法的特點是從凸輪機(jī)構(gòu)的一般情況入手來建立其廓線方程的。女口：對心直動推桿可看作是偏置直動推桿偏距 e

12、=0的情況；尖頂推桿可看作是滾子推桿其滾子半徑為零的情 況。建立凸輪輪廓線直角坐標(biāo)方程的一般步驟為：（1 ）、畫出基圓及推桿起始位置，即可標(biāo)出滾子推桿滾子中心B的起始位置點Bo，并取直角坐標(biāo)系（或極坐標(biāo)系）。（2）、根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，求出推桿反轉(zhuǎn)角時其滾子中心 B點的坐標(biāo)方程式，即為凸輪理論廓線方程式。（3） 、作理論廓線在 B點處的法線nn，標(biāo)出凸輪實際廓線上與 B對應(yīng)的點B的位置, 并求出其法線傾角與的求解關(guān)系式。（4）、求出凸輪實際廓線上 B點的坐標(biāo)方程式，即為凸輪實際廓線方程式。（四）、凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定1、本講要解決的問題是如何正確地選擇凸輪機(jī)構(gòu)地基本尺寸，講授時要注意不要孤立地去

13、講各個基本尺寸如何確定，而應(yīng)把它們之間地相互關(guān)系自始至終地貫穿起來，并進(jìn)一步闡述在凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中如何全面地考慮這些因素。使學(xué)生能較全面地掌握一般凸輪機(jī)構(gòu)各基 本尺寸的選擇問題。（1 ）、在講述時可先提出：在講述凸輪廓線設(shè)計時，都假定凸輪的基圓半徑、滾子半徑 等是已知的，對于平底推桿平底的確定、直動推桿導(dǎo)軌的長度等尺寸卻未加以討論，但是具體進(jìn)行凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計使，這些尺寸顯然都是必須加以確定的。那么這些尺寸彼此之間有什么關(guān)系，在設(shè)計時應(yīng)該根據(jù)什么條件和原則，考慮哪些因素，采用什么方法確定？（2）、提出：在確定凸輪機(jī)構(gòu)尺寸時，首先要考慮凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力，下面就分析凸輪機(jī)構(gòu)的作用力和尺寸的關(guān)系，“凸輪

14、機(jī)構(gòu)的作用力與凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角”，可用一尖底直動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)來進(jìn)行分析。（3）、上面講到，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角對凸輪機(jī)構(gòu)受力有較大的影響，而且凸輪廓線上不同點處的壓力角的大小一般也不相同，那么如何計算凸輪廓線上任一點處的壓力角，壓力角又取決于哪些因素呢？2、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角推桿與凸輪接觸點處所受正壓力的方向（即凸輪輪廓線在接觸點處的法線方向）與推桿上對應(yīng)點速度方向所夾的銳角，并用表示。（1 ）凸輪機(jī)構(gòu)壓力角與受力的關(guān)系：壓力角是影響凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的一個重要參數(shù)。當(dāng)壓力角增大時，凸輪對從動件的有效分力將減小，即凸輪機(jī)構(gòu)在同樣載荷Q下所需的推動力P將增大；當(dāng)壓力角接近臨界壓力角 c （即凸輪機(jī)構(gòu)

15、出現(xiàn)自鎖時的壓力角）時，驅(qū)動力 P急劇增加，將導(dǎo)致機(jī)械效率降低和輪廓嚴(yán)重磨損，凸輪機(jī)構(gòu)處在惡劣的工作 條件下；當(dāng) c時，凸輪機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。因此，從減小推力和避免自鎖的觀點來看，壓力角愈小愈好。一般說來，凸輪廓線上不同點處的壓力角是不同的，為保證凸輪機(jī)構(gòu)能正常運轉(zhuǎn)，應(yīng)使其最大壓力角 max小于臨界壓力角 c。在實際生產(chǎn)中，為了提高機(jī)械效率和改善受力情況， 通常規(guī)定了凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角max ,為許用壓力角，其值遠(yuǎn)小于臨界壓力角c o 一般取值為：推程時，直動推桿30，擺動推桿35 45 ;回程時,70 80。3、凸輪基圓半徑的確定(1)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑的關(guān)系：如圖 5-1所示的偏置

16、直動尖頂推桿盤形OP v /凸輪，由瞬心知識可知，P點為推桿與凸輪的相對速度瞬心。故Vp vOP，則有:ds / d 。又由圖中直角三角形 BCP可知，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑ro和偏距e之間的關(guān)系為2(5-2)ds / d e s tan由式(5-1 )和(5-2 )可知:、當(dāng)其他條件不變時，壓力角愈大，基圓半徑r0愈小，即凸輪尺寸愈小。故從機(jī)構(gòu)尺寸緊湊的觀點來看，壓力角大好。、當(dāng)其他條件不變時，推桿偏置方向使e前為減號，可使壓力角減小，從而改善 其受力情況。(2) 基圓半徑r的確定。在偏距一定，推桿的運動規(guī)律已知的條件下，加大基圓半徑r，可減小壓力角，從而改善機(jī)構(gòu)的傳力特性；凸輪的基圓半

17、徑愈小，凸輪尺寸則愈小，凸輪機(jī)構(gòu)愈緊湊。然而，基圓半徑的減小受到了壓力角的限制，而且在實際設(shè)計工作中，還要受到凸輪結(jié)構(gòu)尺寸及強(qiáng)度條件的限制。因此，在實際設(shè)計工作中，基圓半徑的確定必須從凸但僅從機(jī)構(gòu)尺寸緊湊和改善受力的觀點來看，基圓半徑 r。確定的原則是：在保證max 的條件下，應(yīng)使基圓半徑盡可能小。四、例題精解例4-1用作圖法求出圖示兩凸輪機(jī)構(gòu)從圖示位置轉(zhuǎn)過45時的壓力角。圖解：用反轉(zhuǎn)法原理，從動件以方向倒轉(zhuǎn)45 ，即為凸輪轉(zhuǎn)動45時與從動件的相對輪機(jī)構(gòu)的尺寸、受力、安裝、強(qiáng)度等方面予以綜合考慮。位置。(1)圖a)壓力角。圖b)壓力角例4-1圖解其直徑例4-2已知一對心直動尖頂從動件盤狀凸輪機(jī)

18、構(gòu)的凸輪輪廓曲線為一偏心圓,D=50 mm，偏心距 e=5 mm。要求：（1）畫出此機(jī)構(gòu)的簡圖（自取比例尺）；（2）畫出基圓并計算r0 ；（3）在從動件與凸輪接觸處畫出壓力角。解：（1）凸輪機(jī)構(gòu)如圖示。（2）r0 = D/2 e 50 2 520 mm 。（3）壓力角 如圖示。例4-2圖解例4-3 圖示為一偏心圓盤凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪的回轉(zhuǎn)方向如圖所示。要求:(1) 說明該機(jī)構(gòu)的詳細(xì)名稱；(2) 在圖上畫出凸輪的基圓，并標(biāo)明圖示位置的凸輪機(jī)構(gòu)壓力角和從動件2的位移;(3) 在圖上標(biāo)出從動件的行程 h及該機(jī)構(gòu)的最小壓力角的位置。例4-3圖解解：(1) 偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。0, s如圖所示。

19、(3) h及min發(fā)生位置如圖示。例4-4圖示的凸輪為偏心圓盤。圓心為 O,半徑R = 30mm，偏心距l(xiāng)OA = 10mm , rT=10mm，偏距e = 10mm。試求(均在圖上標(biāo)注出)：(1) 推桿的行程h和凸輪的基圓半徑r。;(2) 推程運動角0、遠(yuǎn)休止角01、回程運動角0和近休止角 02 ;(3 )最大壓力角max的數(shù)值及發(fā)生的位置；(4 )從接觸點B到接觸點C凸輪所轉(zhuǎn)過的角度和推桿的位移s ;(5 ) C點接觸時凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角C。例4-4圖解：取尺寸比例尺 |0.001m/mm作圖，得(1)推桿的行程h 20.5mm，基圓半徑r 30mm ；(2) 推程運動角 187，回程運動角

20、 173，遠(yuǎn)休止角0! 0 ,近休止角02 0 ；(3) 當(dāng)滾子與凸輪廓線在D點接觸時壓力角最大，其值為max 30 ；(4) 從接觸點B到接觸點C凸輪所轉(zhuǎn)過的角度為3130，推桿的位移為s 17mm ；(5) 在C點接觸時凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角為c 20。例4-4圖解例4-5直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，已知：行程h= 40mm，從動件運動規(guī)律如圖所示，其中AB段和CD段均為正弦加速度運動規(guī)律。試寫出從坐標(biāo)原點量起的AB和CD段的位移方程。解:(1)推程AB段hSab 例4-5圖Lsin(2式中,為從坐標(biāo)原點量起的凸輪轉(zhuǎn)過的角度，則3h /、 h . rozSab2 (6)2 Sin 3(回程CD段S

21、CDh rhhh 2sin() 11727式中，則663 ，63h7h7Scdh (-)sin3()2626例4-6有一偏置直動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪等速沿順時針方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過180時，從動件從最低位上升 16mm，再轉(zhuǎn)過180時，從動件下降到原位置。從動件的加速度線圖如圖示。若凸輪角速度1 = 10rad/s，試求:(1)畫出從動件在推程階段的 v 線圖;(2) 畫出從動件在推程階段的 S 線圖;(3)求出從動件在推程階段的加速度a 和 max ；(4) 該凸輪機(jī)構(gòu)是否存在沖擊？若存在沖擊，屬何種性質(zhì)的沖擊。例4-6圖解:V 線圖如圖示。2(2) S線圖如圖示。在0 和 為2次曲

22、線。33一 2 2以等減速上升，(3) 從動件在0以等加速上升，在以等速上升，在3333故 h 16 hi h2 hs。2 2 2等加速上升段hi1 1 a (23) a 2a2 2 22 4 22 4 10218 102等速上升段h24h19 102等減速上升段 h3 h12a 2，則18 102h 162 2a9 10216 9 1020.7295 m/s 24h1Vmax2a18 1020.076 m/s(4)凸輪轉(zhuǎn)至?xí)r,3位移Si4mm，之位移也為4mm。在凸輪轉(zhuǎn)至23時存在柔性沖擊。52?5-. 1卜L AO =例4-6圖解例4-7圖所示的直動平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為R = 30

23、mm的偏心圓盤,20mm，試求：(1) 基圓半徑和升程；(2) 推程運動角、回程運動角、遠(yuǎn)休止角和近休止角；(3) 凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角和最小壓力角；(4) 推桿的位移 s、速度 和加速度a方程；(5) 若凸輪以3= 10rad/s回轉(zhuǎn)，當(dāng)AO成水平位置時推桿的速度。IF7M例4-7圖例4-7圖解解:(1) r0 10mm , h 2AO 40mm。(2)推程運動角o 180，回程運動角o 180，遠(yuǎn)休止角oi 0o，近休止角020。(3) 由于平底垂直于導(dǎo)路的平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角恒等于零，所以minmax(4 )如圖所示，取AO連線于水平線的夾角為凸輪的轉(zhuǎn)角，則:推桿的位移方程為s AO

24、 AO sin20 (1 sin )推桿的速度方程為20 cos2推桿的加速度方程為a 20 sin(5 )當(dāng)10rad/s, AO處于水平位置時,0o或180o，所以推桿的速度為20 10cos = 200mm/smm例4-8圖示為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為偏心圓盤。其直徑，滾子半徑 rr=5 mm，偏距 e=6 mm，試:(1)確定基圓半徑，并畫出基圓;畫出凸輪的理論輪廓曲線;(3)求出從動件的行程h ；(4)確定從動件的推程運動角及回程運動角；(5)說明該機(jī)構(gòu)在運動中有無失真現(xiàn)象，為什么?例4-8圖解:D/2 r e 20mmD=42理論廓線如圖示。hsmax , s2e2

25、r。2e22 2smax max er。2e2maxD/2e rr32mm ， h=12.35 mm 1802r,rarccos(r2 2max h ) /(2romax)r 6.615 ,186.615 ,180 r 173.385(5)無失真現(xiàn)象。因凸輪廓線為一圓， 處處曲率半徑相等， 均為R=21mm ,且rr=5mmv R，故無失真現(xiàn)象。例4-8圖解例4-9根據(jù)圖中所示的位移曲線和有關(guān)尺寸，試用解析法求解該盤形凸輪廓線的坐標(biāo)解：(1) 畫出解題示意圖。(2) 列出解析方程式xBcossinxB0ssinyBsincosYb0scos由已知條件可知：Xbo 20, yB040Xb(40s

26、)si n20 cosYb(40s) cos20si n(3)求解凸輪廓線坐標(biāo)值1 )當(dāng) 60 時，s 406020 mmxB 60si n 60 20cos6061.96 mm , yB 60cos60 20si n 6012.68mm2）當(dāng)轉(zhuǎn)到150時，s h40 mmXb2268 mm ，Yb7928 mm3）當(dāng)轉(zhuǎn)到270時，s hh“4040 9010 mm120Xb50 mm ，Yb20mm例4-9圖解例4-10女口圖所示凸輪機(jī)構(gòu)，已知各部分尺寸，凸輪以1等速轉(zhuǎn)動，在 A點與從動件接觸轉(zhuǎn)至B點與從動件接觸時，試在圖上標(biāo)出：（1 ）凸輪轉(zhuǎn)過的角度ab。（2）凸輪B點處與從動件接觸的壓力

27、角，并推導(dǎo)出計算該點壓力角的表達(dá)式。例4-10圖例4-10圖解解:(1 )AB與如圖示。OP e ds d e s So s r0 e20,中心例4-11試求導(dǎo)擺動平底從動件盤形凸輪的廓線方程。已知凸輪基圓半徑為距為L,凸輪和從動件推程時的轉(zhuǎn)向如圖示，從動件的運動規(guī)律為()。解：(1) 畫出解題示意圖(2)推導(dǎo)解析方程式OP 1Ldd 丄d設(shè)B點坐標(biāo)為ABL(1d d) cos(1 d dADL(1d d )cos2(1 d dL L(11 d dd d)COS2( 0五、習(xí)題5-1填空1.凸輪常用運動規(guī)律中,運動規(guī)律既不會產(chǎn)生柔性沖擊也不會產(chǎn)生剛性沖擊，可用于高速場合。2 .滾子推桿盤形凸輪

28、的基圓半徑是從的最短距離。3 平底垂直于導(dǎo)路的直動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，其壓力角等于4 .凸輪的輪廓曲線取決于 。5 平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中基圓半徑應(yīng)由 條件來確定。6 設(shè)計滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)時，若發(fā)現(xiàn)工作廓線有變尖現(xiàn)象，則在尺寸參數(shù)改變上應(yīng)采用的措施是 , 。7 在設(shè)計直動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)的工作廓線時發(fā)現(xiàn)壓力角超過了許用值，且廓線出現(xiàn)變尖現(xiàn)象，此時應(yīng)采用的措施是 。&設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)時，若量得其中某點的壓力角超過許用值，可以用使壓力角減小。5-2試在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中,(1) 標(biāo)出從動件與凸輪從接觸點C到接觸點D時，該凸輪轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角(2) 標(biāo)出從動件與凸輪在D點接觸時的壓力角；(3) 標(biāo)出在D

29、點接觸時的從動件的位移s。題5-2圖5-3凸輪機(jī)構(gòu)中，已知從動件的速度曲線如圖所示，它由4段直線組成。試求:(1)示意畫出從動件的加速度曲線;(2) 判斷哪幾個位置有沖擊存在，是柔性沖擊還是剛性沖擊;(3 )在圖上的F位置時，凸輪機(jī)構(gòu)中有無慣性力作用？有無沖擊存在。Vi 1AB C DFE0T2/題5-3圖5-4圖為偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪廓線為漸開線，漸開線的基圓半徑r。= 40mm，凸輪以3 = 20rad/s逆時針旋轉(zhuǎn)。試求：(1) 在B點接觸時推桿的速度V B；(2) 推桿的運動規(guī)律(推程)；(3) 凸輪機(jī)構(gòu)在 B點接觸時的壓力角；(4) 試分析該凸輪機(jī)構(gòu)在推程開始時有無沖擊

30、？是哪種沖擊?題5-4圖s 曲線5-5已知偏置式滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，試用圖解法求出推桿的運動規(guī)律（要求清楚標(biāo)明坐標(biāo)（S ）與凸輪上詳細(xì)對應(yīng)點號位置，可不必寫步驟）題5-5圖5-6圖示的凸輪機(jī)構(gòu)，其凸輪廓線的AB段是以C為圓心的一段圓弧。(1) 寫出基圓半徑ro的表達(dá)式；(2) 在圖中標(biāo)出圖示位置時凸輪的轉(zhuǎn)角、推桿位移s、機(jī)構(gòu)的壓力角題5-6圖圓心在A滾子半徑5-7在圖示對心直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的實際廓線為一個圓,點，其半徑 R 40 mm，凸輪繞軸心線 0逆時針方向轉(zhuǎn)動， lOA 25 mm rr= 10mm ，試問：（1）該凸輪的理論廓線為何種廓線？（2 ）基圓半徑ro為多少？（3）從動件的行程h為多少？（4 ）推程中的最大壓力角為多少？（5）若把滾子半徑改為 rr= 15mm，