1、機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計凸輪機構設計的基本任務：凸輪機構設計的基本任務： 選定合適的凸輪機構型式；選定合適的凸輪機構型式； 合理選擇有關的結構尺寸；合理選擇有關的結構尺寸； 選定推桿的運動規律；選定推桿的運動規律； 設計凸輪輪廓曲線。設計凸輪輪廓曲線。機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計1、凸輪機構中作用力凸輪機構中作用力和凸輪機構的壓力角和凸輪機構的壓力角以推桿為受力分離體，推桿在推程受力：以推桿為受力分離體，推桿在推程受力： G：推桿所受載荷（包括自重）：推桿所受載荷（包括自重） F：凸輪給推桿的作用力：凸輪給推桿的作用力 FR1

2、，FR2：導軌兩側給推桿的總反力：導軌兩側給推桿的總反力 1、 2：當量摩擦角：當量摩擦角000 BMFyFx211)sin()21()cos( tglbGF 根據力的平衡條件根據力的平衡條件， ：凸輪機構的壓力角（推桿所受正壓力方向：凸輪機構的壓力角（推桿所受正壓力方向與推桿受力點的速度方向所夾的銳角）與推桿受力點的速度方向所夾的銳角）機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計211)sin()21()cos(tglbGF機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計討論壓力角：討論壓力角：（1）壓力角是推桿與凸輪接觸點處）壓力角是推桿與凸輪接觸點處凸輪法線方

3、向與推桿該點的速度凸輪法線方向與推桿該點的速度方向所夾的銳角；方向所夾的銳角；（2）當凸輪廓線的不同點與推桿接）當凸輪廓線的不同點與推桿接觸時，壓力角也不同；觸時，壓力角也不同；（3）壓力角是對應于凸輪的理論廓）壓力角是對應于凸輪的理論廓線的。線的。不同機構壓力角的標定：不同機構壓力角的標定：機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計基圓半徑與壓力角的關系：基圓半徑與壓力角的關系： P點為凸輪與推桿此時的相對瞬心點為凸輪與推桿此時的相對瞬心 220estgeddsr當凸輪型式一定（當凸輪型式一定（e一定），運動規律一

4、定（一定），運動規律一定（Op一一定），定），r0增大，增大， 減小。但減小。但r0過大，結構不緊湊，過大，結構不緊湊，工程上，滿足工程上，滿足 的前提下，的前提下，r0越小越好，結越小越好，結構越緊湊。構越緊湊。 由于推桿由于推桿s是變化的，是變化的，由此式算出的由此式算出的r0也不同，也不同，取其最大者為凸輪機構的取其最大者為凸輪機構的r0。將將 代入上式代入上式 ，得：，得：機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計滾子半徑的選擇原則：滾子半徑的選擇原則： 滾子的結構和強度；滾子的結構和強度； 推桿運動不失真。推桿運動不失真。0)5 . 01 . 0(rrr （2）保證

5、結構強度要求，）保證結構強度要求，一般一般 。mmrra51min （1） ，094J03凸輪輪廓曲線與滾子半徑的關系.swf094J04凸輪輪廓曲線與滾子半徑的關系2.swf機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計 平底從動件也會出現運動失平底從動件也會出現運動失真的情況：一方面，要保證從真的情況：一方面，要保證從動件平底動件平底 與凸輪總是相切接觸，與凸輪總是相切接觸，則平底的尺寸需要足夠大，否則平底的尺寸需要足夠大，否則就會出現運動失真；另一方則就會出現運動失真；另一方面，具有平底從動件的凸輪機面，具有平底從動件的凸輪機構，其凸輪輪廓的向徑不能變構，其凸輪輪廓的向徑不

6、能變化太快，否則也會出現運動失化太快，否則也會出現運動失真，可加大基圓半徑來消除這真，可加大基圓半徑來消除這種失真。種失真。平底尺寸：平底尺寸： maxmaxmaxmax)()()75(2 ddsllmmllop 機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計主要內容：主要內容： 推桿運動規律及其特性；推桿運動規律及其特性； 凸輪輪廓曲線的設計；凸輪輪廓曲線的設計； 凸輪機構基本尺寸的確定。凸輪機構基本尺寸的確定。 （壓力角、基圓半徑、滾子（壓力角、基圓半徑、滾子半徑、平底尺寸）半徑、平底尺寸）難點：反轉法難點：反轉法 1 1。要注意推桿反轉的方向（與凸。要注意推桿反轉的方向（與

7、凸輪轉動方向相反）；輪轉動方向相反）； 2 2。要注意推桿在反轉運動中占據。要注意推桿在反轉運動中占據的位置（推桿在反轉時，前后兩位的位置（推桿在反轉時，前后兩位置的夾角與凸輪的轉角相等）；置的夾角與凸輪的轉角相等）； 3 3。要注意推桿在反轉時的位移。要注意推桿在反轉時的位移（是指從基圓向外量起的到理論廓（是指從基圓向外量起的到理論廓線的線段）。線的線段）。 機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計1。在設計直動推桿盤形凸輪機構的凸輪廓線時，若。在設計直動推桿盤形凸輪機構的凸輪廓線時，若機構的最大壓力角超出了許用值，試問可采用哪機構的最大壓力角超出了許用值，試問可采用哪幾

8、種措施來減小最大壓力角或增大許用壓力角？幾種措施來減小最大壓力角或增大許用壓力角？2。設計凸輪基圓半徑時應考慮哪些因素？。設計凸輪基圓半徑時應考慮哪些因素？3。若用滾子推桿的凸輪機構，當出現運動失真時，。若用滾子推桿的凸輪機構，當出現運動失真時，應采取哪些措施？應采取哪些措施？4。同一個凸輪廓線，采用尖頂從動件、滾子從動件。同一個凸輪廓線，采用尖頂從動件、滾子從動件及平底從動件，所實現的從動件的運動規律是否及平底從動件，所實現的從動件的運動規律是否相同？相同？5。同一理論廓線，采用不同的滾子半徑的推桿，所。同一理論廓線，采用不同的滾子半徑的推桿，所實現的運動規律是否相同？實現的運動規律是否相同

9、？6。凸輪實際廓線的最小向徑即為基圓半徑，對否？。凸輪實際廓線的最小向徑即為基圓半徑，對否？機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計7。圖示為平底從動件盤形凸。圖示為平底從動件盤形凸輪機構：輪機構：（1）圖示位置機構的瞬心？）圖示位置機構的瞬心？（2）圖示位置時凸輪的轉角？）圖示位置時凸輪的轉角？（3）圖示位置時推桿位移？）圖示位置時推桿位移？8。圖示為擺動滾子推桿盤形。圖示為擺動滾子推桿盤形凸輪機構：凸輪是一個半凸輪機構：凸輪是一個半徑為徑為R的偏心圓盤，滾子半的偏心圓盤，滾子半徑為徑為r, （1）基圓半徑）基圓半徑r0? (2)當滾子從當滾子從C到到D點接觸過點接觸過程

10、中，凸輪轉過多大角度？程中，凸輪轉過多大角度？機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計9。為什么要對凸輪機構的壓力角加以限制（應對推程和。為什么要對凸輪機構的壓力角加以限制（應對推程和回程分別討論）？回程分別討論）？10。當直動尖頂推桿盤形凸輪機構發生自鎖現象時，應。當直動尖頂推桿盤形凸輪機構發生自鎖現象時，應采取哪些措施？采取哪些措施？11。如何保證平底推桿運動不失真？。如何保證平底推桿運動不失真？機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計 12.圖示為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構，凸輪為偏心圓盤，其直圖示為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構，凸輪為偏

11、心圓盤，其直徑徑D=42mm，滾子半徑，滾子半徑 rr=5 mm，偏距，偏距 e=6 mm，（1）確定基圓半徑，并畫出基圓；）確定基圓半徑，并畫出基圓；（2）畫出凸輪的理論輪廓曲線；圖示位置壓力角，推桿位移；）畫出凸輪的理論輪廓曲線；圖示位置壓力角，推桿位移；（3）求出從動件的行程）求出從動件的行程 h；推桿在最高位置時的壓力角；推桿在最高位置時的壓力角；（4）確定從動件的推程運動角）確定從動件的推程運動角 及回程運動角及回程運動角 ；（5）說明該機構在運動中有無失真現象，為什么？）說明該機構在運動中有無失真現象，為什么？機械原理機械原理第第9章章 凸輪機構及其設計凸輪機構及其設計13。在圖示擺動滾子從動件盤形凸輪機構中，凸輪為偏心圓盤，且逆時針。在圖示擺動滾子從動件盤形凸輪機構中，凸輪為偏心圓盤，且逆時針方向方向 回