1、第七章第七章 常用機構(gòu)常用機構(gòu)運動副、機構(gòu)與機構(gòu)運動簡圖運動副、機構(gòu)與機構(gòu)運動簡圖平面連桿機構(gòu)平面連桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu)凸輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu)間歇運動機構(gòu)間歇運動機構(gòu)機構(gòu)的擴展與組合機構(gòu)的擴展與組合凸輪機構(gòu)應(yīng)用舉例凸輪機構(gòu)應(yīng)用舉例凸輪機構(gòu)的概述凸輪機構(gòu)的概述內(nèi)燃機配氣機構(gòu)內(nèi)燃機配氣機構(gòu) 內(nèi)燃機配氣機構(gòu)內(nèi)燃機配氣機構(gòu)凸輪機構(gòu)的概述凸輪機構(gòu)的概述自動車床走刀機構(gòu)自動車床走刀機構(gòu) 自動車床走刀機構(gòu)自動車床走刀機構(gòu)凸輪機構(gòu)的概述凸輪機構(gòu)的概述沖床凸輪機構(gòu)沖床凸輪機構(gòu)繞線機凸輪機構(gòu)繞線機凸輪機構(gòu)自動車床凸輪機構(gòu)自動車床凸輪機構(gòu)圓柱凸輪輸送機圓柱凸輪輸送機靠模車削機構(gòu)靠模車削機構(gòu) 靠模車削機構(gòu)靠模車削機構(gòu)

2、凸輪機構(gòu)的概述凸輪機構(gòu)的概述 凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)依靠凸輪輪廓直接與從動件接觸，迫使從動件作有規(guī)律的直線往復(fù)運動（直動）或擺動。 1凸輪2從動件3機架 凸輪機構(gòu)示意凸輪機構(gòu)示意凸輪機構(gòu)的概述凸輪機構(gòu)的概述一、凸輪機構(gòu)的分類 二、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用特點 凸輪機構(gòu)的分類與特點凸輪機構(gòu)的分類與特點 一、凸輪機構(gòu)的分類 按形狀分按從動件端部形狀和運動形式分盤形凸輪移動凸輪圓柱凸輪尖頂從動件滾子從動件平底從動件凸輪機構(gòu)的分類與特點凸輪機構(gòu)的分類與特點 尖頂移動從動桿盤形凸輪機構(gòu)尖頂移動從動桿盤形凸輪機構(gòu)尖頂擺動從動桿盤形凸輪機構(gòu)尖頂擺動從動桿盤形凸輪機構(gòu)滾子移動從動桿盤形凸輪機構(gòu)滾子移動從動桿盤形凸輪機構(gòu)滾子擺

3、動從動桿盤形凸輪機構(gòu)滾子擺動從動桿盤形凸輪機構(gòu)l 盤形凸輪平底移動從動桿盤形凸輪機構(gòu)平底移動從動桿盤形凸輪機構(gòu)平底擺動從動桿盤形凸輪機構(gòu)平底擺動從動桿盤形凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的分類與特點凸輪機構(gòu)的分類與特點 移動從動桿移動凸輪機構(gòu)移動從動桿移動凸輪機構(gòu)擺動從動桿移動凸輪機構(gòu)擺動從動桿移動凸輪機構(gòu)l 移動凸輪凸輪機構(gòu)的分類與特點凸輪機構(gòu)的分類與特點 圓柱凸輪機構(gòu)圓柱凸輪機構(gòu)l 圓柱凸輪自動車床走刀機構(gòu)自動車床走刀機構(gòu)凸輪機構(gòu)的分類與特點凸輪機構(gòu)的分類與特點 ( (二二) ) 按從動件運動副元素的形狀分按從動件運動副元素的形狀分尖頂從動件尖頂從動件滾子從動件滾子從動件凸輪機構(gòu)的分類與特點凸輪機構(gòu)的分類

4、與特點 平底從動件平底從動件( (三三) ) 按從動件的運動形式分按從動件的運動形式分擺動從動件擺動從動件移動從動件移動從動件凸輪機構(gòu)的分類與特點凸輪機構(gòu)的分類與特點 ( (四四) )按凸輪與從動件維持高副接觸按凸輪與從動件維持高副接觸( (封閉封閉) )的方式分的方式分力封閉型凸輪機構(gòu)力封閉型凸輪機構(gòu)彈簧力封閉彈簧力封閉重力封閉重力封閉 凸輪機構(gòu)的分類與特點凸輪機構(gòu)的分類與特點 形封閉型凸輪機構(gòu)形封閉型凸輪機構(gòu)凹槽凸輪機構(gòu)凹槽凸輪機構(gòu)等寬凸輪機構(gòu)等寬凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的分類與特點凸輪機構(gòu)的分類與特點 形封閉型凸輪機構(gòu)形封閉型凸輪機構(gòu)等徑凸輪機構(gòu)等徑凸輪機構(gòu)共軛凸輪機構(gòu)共軛凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的分類

5、與特點凸輪機構(gòu)的分類與特點 二、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用特點 優(yōu)點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，工作可靠，設(shè)計適當?shù)耐馆嗇喞€，可使從動件獲得任意預(yù)期的運動規(guī)律。凸輪機構(gòu)的分類與特點凸輪機構(gòu)的分類與特點 缺點：缺點：凸輪與從動件（桿或滾子）之間以點或線接觸，不便于潤滑，易磨損。 應(yīng)用：應(yīng)用：多用于傳力不大的場合，如自動機械、儀表、控制機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)中。 1)根據(jù)工作要求，合理地選擇凸輪機構(gòu)的型式。 2 )根據(jù)機構(gòu)工作要求、載荷情況及凸輪轉(zhuǎn)速等，確定從動件的運動規(guī)律。 3)根據(jù)凸輪在機器中安裝位置的限制、從動件行程、許用壓力角及凸輪種類等，初步確定凸輪基圓半徑。4)根據(jù)從動件的運動規(guī)律，用圖解法或解析法設(shè)計凸輪輪

6、廓線。 5 )校核壓力角及輪廓的最小曲率半徑。凸輪機構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容與步驟凸輪機構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容與步驟一、凸輪機構(gòu)工作過程 二、從動件常用的運動規(guī)律 凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律一、凸輪機構(gòu)工作過程 凸輪機構(gòu)中最常用的運動形式為凸輪作等速回轉(zhuǎn)運動，從動件作往復(fù)移動 凸輪回轉(zhuǎn)時，從動件作“升停降停”的運動循環(huán)。 凸輪機構(gòu)工作過程凸輪機構(gòu)工作過程凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律rbh S S S S DD0B0B sO ,t360基圓基圓 基圓半徑基圓半徑rb推程推程推程角推程角 升距升距h遠休遠休 遠休止角遠休止角 s回程回程回

7、程角回程角 近休近休近休止角近休止角 s B 位移曲線凸輪機構(gòu)基本名詞術(shù)語凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律二、從動件常用運動規(guī)律 位移線圖 凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律1等速運動規(guī)律 從動件上升（或下降）的速度為一常數(shù)。 等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律s ,t v ,ta ,th位移線圖加速度線圖速度線圖0 ahvhs 推程推程 速度曲線不連續(xù)，機速度曲線不連續(xù)，機構(gòu)將產(chǎn)生構(gòu)將產(chǎn)生剛性沖擊剛性沖擊。等速。等速運動規(guī)律適用于低速輕載運動規(guī)律適用于低速輕載場合。場合。2等加

8、速等減速運動規(guī)律 從動件在行程中先作等加速運動，后作等減速運動。 等加速等減速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律 h 2h 2 ,ta ,ts4h 2 2 ,tv2h 推程推程22222442 hahvhs 222224)(4)(2 hahvhhs 后半程后半程前半程前半程 加速度曲線不連續(xù)，機構(gòu)將產(chǎn)加速度曲線不連續(xù)，機構(gòu)將產(chǎn)生生柔性沖擊柔性沖擊。等加速等減速運動規(guī)。等加速等減速運動規(guī)律適用于中速輕載場合。律適用于中速輕載場合。等加速等減速運動規(guī)律位移曲線畫法 凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律 余弦加速度

9、運動規(guī)律余弦加速度運動規(guī)律 ,ts ,ta ,tvvmax 1.57h 推程推程 cos2sin2cos12222hahvhs加速度曲線不連續(xù)，存在加速度曲線不連續(xù)，存在柔性沖擊。余弦加速度運動柔性沖擊。余弦加速度運動規(guī)律適用于中速中載場合。規(guī)律適用于中速中載場合。h amax 4.93h 2 2凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律 正弦加速度運動規(guī)律正弦加速度運動規(guī)律速度曲線和加速度曲速度曲線和加速度曲線連續(xù)，無剛性沖擊和柔線連續(xù)，無剛性沖擊和柔性沖擊。正弦加速度運動性沖擊。正弦加速度運動規(guī)律適用于高速輕載場規(guī)律適用于高速輕載場合。合。s ,t ,ta ,tvh

10、vmax 2h amax 6.28h 2 2推程推程 2sin22cos12sin2122hahvhs凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律345345次多項式運動規(guī)律次多項式運動規(guī)律 32224325431201806030603061510 hahvhs推程推程 ,tsvah 速度曲線和加速度曲線連續(xù)，無剛性沖擊和柔性沖擊。速度曲線和加速度曲線連續(xù)，無剛性沖擊和柔性沖擊。3-4-5次運動規(guī)律適用于高速中載場合。次運動規(guī)律適用于高速中載場合。凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律 為了克服單一運動規(guī)律的某為了克服單一運動規(guī)律的某些缺陷，獲得

11、更好的運動和動力些缺陷，獲得更好的運動和動力特性，可以把幾種運動規(guī)律拼接特性，可以把幾種運動規(guī)律拼接起來，構(gòu)成起來，構(gòu)成組合運動規(guī)律組合運動規(guī)律。組合原則組合原則位移曲線、速度曲線必須連位移曲線、速度曲線必須連續(xù)，高速凸輪機構(gòu)加速度曲線也續(xù)，高速凸輪機構(gòu)加速度曲線也必須連續(xù)。必須連續(xù)。各段運動規(guī)律的位移、速度各段運動規(guī)律的位移、速度和加速度曲線在連接點處其值應(yīng)和加速度曲線在連接點處其值應(yīng)分別相等。分別相等。vs a ,t,t,thOOO vs a ,t,t,thOOO 正弦加速度曲線與直線組合正弦加速度曲線與直線組合凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律本章小結(jié)本章小

12、結(jié) 1凸輪機構(gòu)的類型及其應(yīng)用特點。2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律的工作特點。 凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律1 滿足機器的工作要求3 使凸輪輪廓易于加工從動件運動規(guī)律的選擇與應(yīng)用從動件運動規(guī)律的選擇與應(yīng)用1 滿足機器的工作要求2 使凸輪機構(gòu)具有良好的動力性能從動件常用運動規(guī)律比較從動件常用運動規(guī)律比較如圖 ，若給整個機構(gòu)加一個與凸輪角速度。大小相等方向相反的公共角速度 ，于是，凸輪靜止不動，而從動件和導(dǎo)路一方面以角速度 繞 D 點轉(zhuǎn)動，另一方面從動件又以一定的運動規(guī)律相對導(dǎo)路往復(fù)運動。由于從動件尖底始終與凸輪輪廓接觸，所以從動件尖底的運動軌跡即為凸輪的輪廓曲線。

13、根據(jù)這一原理便可作出各種類型凸輪機構(gòu)的凸輪輪廓曲線。反轉(zhuǎn)法用圖解法設(shè)計凸輪輪廓曲線用圖解法設(shè)計凸輪輪廓曲線rbOs 1 3 5 7 8 60120909060120 1 2 90A909 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 101. 對心尖頂移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計對心尖頂移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計 選比例尺選比例尺 l，作位移曲線和作位移曲線和基圓基圓rb。 等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點的從動件的位移通道。于各等分點的從動件的位移通道。3 4 5 6 7 8 1876543210 11 9

14、 12 13 14 1413121110915 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分通道上的位置。各等分通道上的位置。設(shè)計步驟設(shè)計步驟 將各尖頂點連接成一條光滑曲線。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。已知凸輪的基圓半徑rb，凸輪角速度和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。凸輪輪廓設(shè)計凸輪輪廓設(shè)計w 作業(yè)：w 設(shè)計一對心尖頂移動從動件盤形凸輪廓線已知凸輪的基圓半徑rb=2h=20mm，凸輪角速度順時針，從動件的運動規(guī)律自擬凸輪輪廓設(shè)計凸輪輪廓設(shè)計eA2 2. 偏置尖頂移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計偏置尖頂移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑rb，角速度角速度

15、 和從動件的運動規(guī)律及偏心距和從動件的運動規(guī)律及偏心距e，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計該凸輪輪廓曲線。 選比例尺選比例尺 l，作位移作位移曲線、基圓曲線、基圓rb和偏距圓和偏距圓e。 等分位移曲線及反向等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點的從動件的對應(yīng)于各等分點的從動件的位移通道。位移通道。O6 1 2 3 4 5 7 8 14 13 12 11 10 9 s 1 3 5 7 8 6012090909 1113151 3 5 7 8 9 11 1312 14 10 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分通道上的位置頂在各等分通道上的位置。 將各尖

16、頂點連接成一將各尖頂點連接成一條光滑曲線。條光滑曲線。設(shè)計步驟設(shè)計步驟k1k2k3k5k4k6k7k812345678k9k10k11k12k13k14k159101112131415凸輪輪廓設(shè)計凸輪輪廓設(shè)計rbOA3 3. 對心滾子移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計對心滾子移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑rb，滾子半徑滾子半徑rr、凸輪、凸輪角速度角速度 和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。該凸輪輪廓曲線。 選比例尺選比例尺 l，作位移曲線和作位移曲線和基圓基圓rb。 等分位移曲線及反向等分各等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)

17、于各等分點運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點的從動件的位移通道。的從動件的位移通道。理論輪廓曲線實際輪廓曲線s 1 3 5 7 8 6012090909 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 1060120 1 2 90903 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 確定反轉(zhuǎn)后從動件滾子中心在確定反轉(zhuǎn)后從動件滾子中心在各等分位移通道上的位置。各等分位移通道上的位置。 將各點連接成一條光滑曲線。將各點連接成一條光滑曲線。 作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)( (外外) )包絡(luò)線。包絡(luò)線。設(shè)計步驟設(shè)計步驟凸

18、輪輪廓設(shè)計凸輪輪廓設(shè)計rbOA 4 4. 對心平底移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計對心平底移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計 已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑rb，角速度角速度 和從和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。 選比例尺選比例尺 l，作位移曲線和作位移曲線和基圓基圓rb。設(shè)計步驟設(shè)計步驟 等分位移曲線及反向等分各等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點的從動件的位置。點的從動件的位置。s 1 3 5 7 8 6012090909 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 1060120 1

19、 2 90903 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 確定反轉(zhuǎn)后平底與導(dǎo)路中心確定反轉(zhuǎn)后平底與導(dǎo)路中心線的交點線的交點A在各等分點占據(jù)的位置。在各等分點占據(jù)的位置。 作平底直線族及平底直線作平底直線族及平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。族的內(nèi)包絡(luò)線。凸輪輪廓設(shè)計凸輪輪廓設(shè)計rbO 1 2 345 6 7 8 6012090 90 5. 尖頂擺動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計尖頂擺動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑rb，角速度角速度 ，擺桿長度擺桿長度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離輪回轉(zhuǎn)中心的距離

20、L，擺擺桿角位移曲線，桿角位移曲線，設(shè)計該設(shè)計該凸輪輪廓曲線。凸輪輪廓曲線。1 2 3 4 5 6 7 120B 1 1B1B2B3B4B5B6B7B86090 dB 2 2B 3 3B 4 4B 5 5B 6 6B 7 7A1A2A3A4A5A6A7A8 A Bl 選比例尺選比例尺 ，作作位移曲線，作基圓位移曲線，作基圓rb和轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)軸圓軸圓OA。 等分位移曲線及等分位移曲線及反向等分各運動角，確反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點的轉(zhuǎn)軸點的轉(zhuǎn)軸A的位置。的位置。 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分點占據(jù)的位置。頂在各等分點占據(jù)的位置。設(shè)計步驟設(shè)計步驟 將

21、各尖頂點連接成一條光滑曲線。滾子直動從動件圓柱凸輪輪廓設(shè)計滾子直動從動件圓柱凸輪輪廓設(shè)計nnO Berb vvP1. 壓力角 凸輪機構(gòu)中，從動件運動方向與從動件所受凸輪作用力（不計摩擦）方向之間所夾的銳角稱為壓力角2.壓力角的許用值一、壓力角的確定及校核 凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定Cnn22bddtanerses O Bes0sDrb ds d P為相對瞬心為相對瞬心 dd/dd/ddsttsvOP 由由 BCP得得22b0ers vvP 對心移動從動件盤形凸輪機構(gòu)對心移動從動件盤形凸輪機構(gòu)e 0。結(jié)論結(jié)論移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的壓力角移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的壓力角 與基圓半

22、徑與基圓半徑rb、從動件偏置方位和偏距從動件偏置方位和偏距e有關(guān)。有關(guān)。3 壓力角的計算及校核凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定1. 滾子半徑的確定滾子半徑的確定 rr a rr 0結(jié)論結(jié)論對于外凸輪廓，要保證凸輪正常工作，應(yīng)使對于外凸輪廓，要保證凸輪正常工作，應(yīng)使 min rr。 輪廓失真輪廓失真 a rr rr a rr 0輪廓正常輪廓正常輪廓變尖輪廓變尖內(nèi)凹輪廓內(nèi)凹輪廓 a rr rr a rr輪廓正常輪廓正常外凸輪廓外凸輪廓a理論輪廓曲線 實際輪廓曲線 rrrrrr從動件滾子半徑及平底寬度的確定從動件滾子半徑及平底寬度的確定 2. 平底寬度的確定平底寬度的確定 1234567

23、88 7 6 5 4 3 2 1 9 10 11 12 13 14 1514131211109 rblmax 作圖法確定作圖法確定 l 2lmax ( (5 7) )mm從動件滾子半徑及平底寬度的確定從動件滾子半徑及平底寬度的確定 計算法確定計算法確定 vCds d s0sPv CB OP v ( (ds dt) ) d dt) ) ds d v OP lmax |ds d | max l 2 |ds d | max ( (5 7) ) mm|ds d | max根據(jù)推程和回程根據(jù)推程和回程分別計算，取其最大值。分別計算，取其最大值。rbOxyB0B從動件滾子半徑及平底寬度的確定從動件滾子半徑及平底寬度的確定 3. 平底從動件凸輪機構(gòu)的失真現(xiàn)象平底從動件凸輪機構(gòu)的失真現(xiàn)象 Orbrb解決措施解決措施