機(jī)械基礎(chǔ)—凸輪機(jī)構(gòu)

機(jī)械基礎(chǔ)—凸輪機(jī)構(gòu)案例導(dǎo)入凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中的一種常用機(jī)構(gòu)，常用于將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)，能使從動(dòng)件獲得預(yù)先給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因而廣泛用于自動(dòng)化和半自動(dòng)化機(jī)械中。自動(dòng)車床中的轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置機(jī)械工業(yè)出版社案例導(dǎo)入凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中的一種常用機(jī)構(gòu)，常用于將主2案例導(dǎo)入問題：（1）凸輪的類型有幾種，可以實(shí)現(xiàn)何種運(yùn)動(dòng)？（2）如何設(shè)計(jì)凸輪的輪廓以實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？（3）如何設(shè)計(jì)可以保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳動(dòng)性能？自動(dòng)車床中的轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置機(jī)械工業(yè)出版社案例導(dǎo)入問題：自動(dòng)車床中的轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置機(jī)械工業(yè)出版社3凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和分類

1從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)3凸輪工作輪廓的校核4課堂練習(xí)7凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和材料5綜合案例分析6機(jī)械工業(yè)出版社凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和分類1從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律4學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理、分類和應(yīng)用2掌握從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)特性3

熟練掌握用圖解法設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓機(jī)械工業(yè)出版社學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理、分類和應(yīng)用2掌握從5學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)2凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)特性

3圖解法設(shè)計(jì)尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件凸輪輪廓

1

凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理、類型和特點(diǎn)機(jī)械工業(yè)出版社學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)2凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)特性3611.1凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和分類

凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理：借助凸輪的輪廓實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和分類凸輪機(jī)構(gòu)711.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類

1.凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

經(jīng)分析可知：凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類1.凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用機(jī)811.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類

2.凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：（1）與連桿機(jī)構(gòu)相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。

（2）從動(dòng)件便于準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡。

缺點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件為點(diǎn)線接觸、壓強(qiáng)大、易磨損，所以常用于傳力不大的機(jī)械、儀表及控制機(jī)構(gòu)中。自動(dòng)車床靠模機(jī)構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類2.凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)自911.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類11.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類

1.按凸輪形狀分類（1）盤形凸輪

（2）移動(dòng)凸輪（3）圓柱凸輪盤形凸輪圓柱凸輪移動(dòng)凸輪機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類11.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的1011.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類2.按從動(dòng)件結(jié)構(gòu)形狀分類

（1）尖頂從動(dòng)件（2）滾子從動(dòng)件（3）平底從動(dòng)件尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類2.按從動(dòng)件結(jié)構(gòu)形狀分1111.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類

此外，為了使凸輪與從動(dòng)件始終保持接觸，還可以利用重力、彈簧力或依靠凸輪上不凹槽來實(shí)現(xiàn)。

力鎖合形鎖合機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類此外，為了使凸12

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律11.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程及有關(guān)名稱

1.凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程

基圓（r0）：以凸輪最小向徑作的圓稱為基圓，其半徑稱為基圓半徑，用表示r0。

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律11.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的13

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件尖端被凸輪輪廓由最低點(diǎn)推至最高點(diǎn)的過程。

行程（h）:從動(dòng)件由最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的距離稱為行程，用h表示。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：當(dāng)凸輪連14

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

推程運(yùn)動(dòng)角Φ0

：在推程中，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角稱為推程運(yùn)動(dòng)角，用Φ0表示。

遠(yuǎn)休止：當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件尖端被在最高點(diǎn)位置不動(dòng)的過程。

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)角Φ15

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律遠(yuǎn)程休止角Φ

s：在遠(yuǎn)休止時(shí)，當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度，用Φ

s表示。

回程：當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件尖端由最高點(diǎn)回到最低點(diǎn)的過程。

回程運(yùn)動(dòng)角Φ

0

′：在回程中，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度，用Φ

0

′表示。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律16

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

近休止：當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件尖端被在最低點(diǎn)位置不動(dòng)的過程。

近休止角Φ

sˊ：在近休止時(shí)，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度，用Φ

sˊ表示。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律17

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

想一想練一練

如圖11-5所示凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，凸輪的實(shí)際輪廓線為一圓，其圓心為A點(diǎn)，半徑R=40mm，

LOA=25mm。試確定凸輪的基圓半徑和從動(dòng)件的行程。答案：基圓半徑r0=15mm;從動(dòng)件的行程h=50mm。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律想一想練一練18

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律11.2.2

從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：是指從動(dòng)件位移s、速度v、加速度a隨凸輪轉(zhuǎn)角φ的變化規(guī)律。

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律11.2.2從動(dòng)件常用19

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（1）概念：當(dāng)凸輪以等角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程或回程中的速度保持不變的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱之為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)20

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律（2）運(yùn)動(dòng)方程

位移方程:s=hφ

/Φ0

(0≤φ≤Φ0

)

速度方程:v=hω/Φ0(0≤φ≤Φ0)

加速度方程:a=0

(0≤φ≤Φ0)（3）運(yùn)動(dòng)線圖

位移線圖－斜直線速度線圖－水平線加速度線圖－與水平坐標(biāo)軸重合機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律（2）運(yùn)動(dòng)方程機(jī)械工業(yè)出版21

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

（4）運(yùn)動(dòng)特性分析

剛性沖擊：從動(dòng)件的瞬時(shí)加速度趨于無窮大時(shí)，慣性力也趨于無窮大，致使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，這種沖擊稱為剛性沖擊。（5）適用范圍：由于產(chǎn)生剛性沖擊，故只適用低速、輕載的凸輪機(jī)構(gòu)。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律（4）運(yùn)動(dòng)特性分22

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

(1)概念：當(dāng)凸輪以等角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程或回程中，前半程為等加速運(yùn)動(dòng)，后半程為等減速運(yùn)動(dòng)，且加速度的絕對(duì)值相等的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱之為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律2.等加速等減23

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

(2)運(yùn)動(dòng)方程

位移方程:

s=(2h/Φ0

2

)φ2——加速段

(0≤φ≤Φ

0

/2)s=h-2h/Φ

02

（Φ0

–φ）2—減速段

(Φ/2≤φ≤Φ0)

速度方程：

v=4hωφ

/Φ0

2——加速段

(0≤φ≤Φ0/2)

v=4hω/Φ0

2

（Φ0–φ）

—減速段

(Φ0/2≤φ≤Φ0)機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律(2)運(yùn)動(dòng)方程機(jī)械工24

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

(2)運(yùn)動(dòng)方程

加速度方程:a=4hω/Φ02

——加速段

(0≤φ≤Φ0/2)a=-4hω/Φ02—減速段

(Φ0/2≤φ≤Φ0)機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律(2)運(yùn)動(dòng)方程機(jī)械工25

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

（3）運(yùn)動(dòng)特性分析：

柔性沖擊：從動(dòng)件的瞬時(shí)加速度發(fā)生有限值變化，慣性力也發(fā)生有限值變化，機(jī)構(gòu)由此受到的沖擊稱為柔性沖擊。

（４）適用范圍：由于存在柔性沖擊，故僅適用中、低速場(chǎng)合。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律（3）運(yùn)動(dòng)特性分析：26

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移線圖繪制

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移27

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)11.3.1凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法有圖解法和解析法

解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)11.3.1凸輪輪廓曲線的28

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)11.3.1圖解法設(shè)計(jì)凸輪的原理

反轉(zhuǎn)法原理：假設(shè)給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度“-ω”繞凸輪軸心O轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變。機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)11.3.1圖解法設(shè)計(jì)凸輪29

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)

11.3.2對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)1.尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的導(dǎo)路通過凸輪的軸心，稱為對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。

機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)11.3.2對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)30

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)

案例11-1

試用圖解法設(shè)計(jì)一尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)（圖11-9）。已知凸輪的基圓半徑r0=30mm，凸輪以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件的位移運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：凸輪轉(zhuǎn)角φ0°~180°180°~210°210°~330°330°~360°從動(dòng)件位移s等速上升h=15mm停止等加速等減速下降h=15mm停止機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)案例11-1試用31

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)作圖步驟：（1）繪制從動(dòng)件的位移圖選取位移比例尺μl和角度比例尺μφ，作從動(dòng)件的位移線圖。（2）確定凸輪機(jī)構(gòu)的初始位置機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)作圖步驟：機(jī)械工業(yè)出版社32

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（3）等分位移曲線，得各等分點(diǎn)位移量。

機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（3）等分位移曲線33

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)

（4）作從動(dòng)件尖頂軌跡；（5）繪制凸輪輪廓。結(jié)論：凸輪的理論輪廓：按設(shè)計(jì)尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓的方法作出的輪廓曲線，稱為凸輪的理論輪廓。機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（4）作從動(dòng)件尖34

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)2.實(shí)際輪廓的設(shè)計(jì)

實(shí)際輪廓是指凸輪上與從動(dòng)件直接接觸的輪廓。

實(shí)際輪廓的作法是：以理論輪廓為基礎(chǔ)，作從動(dòng)件未端形狀的曲線族，再作與曲線族中所有曲線相切的包絡(luò)線，此包絡(luò)線便是凸輪的工作輪廓。

機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)2.實(shí)際輪廓的設(shè)計(jì)機(jī)械35

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)3.滾子對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制（簡(jiǎn)介）（1）已知條件相同，附加條件：滾子半徑rT。（2）對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制

機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)3.滾子對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤36

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（3）凸輪工作輪廓的作法機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（3）凸輪工作輪廓的作法機(jī)械工37

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)

(4)概念凸輪的理論輪廓：按設(shè)計(jì)尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓的方法作出的輪廓曲線，稱為凸輪的理論輪廓凸輪的工作輪廓：是指凸輪上與從動(dòng)件直接接觸的輪廓。凸輪工作輪廓的作法是：以理論輪廓為基礎(chǔ)，作從動(dòng)件末端形狀的曲線族，再作與曲線族中所有曲線相切的包絡(luò)線，此包絡(luò)線便是凸輪的實(shí)際輪廓線。機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)(4)概念機(jī)械工業(yè)38

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)4.對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的繪制（簡(jiǎn)介）機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)4.對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪3911.4凸輪工作輪廓的校核

11.4.1凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角

1.凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的概念：凸輪輪廓上，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度方向與其受凸輪作用力方向所夾的銳角，稱為凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，用α表示。

機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核11.4.1凸輪機(jī)構(gòu)的4011.4凸輪工作輪廓的校核2、壓力角與作用力的關(guān)系Fy=Fcosα--有效分力Fx=Fsinα--引起摩擦力，有害分力討論：α↑（γ↓）

→Fy↓→傳力性能差。

α↓（γ↑

）→Fy↑→傳力性能好。

結(jié)論：Fx產(chǎn)生的摩擦力＞Fy，從動(dòng)件不能運(yùn)動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象。機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核2、壓力角與作用力的關(guān)系機(jī)4111.4凸輪工作輪廓的校核

3.許用壓力角[α]

為了保證機(jī)構(gòu)正常工作，并具有良好的傳力性能，必須對(duì)壓力角的大小加以限制，即使機(jī)構(gòu)的最大壓力角αmax

≤[α]。一般設(shè)計(jì)中，直動(dòng)從動(dòng)件推程中的[α]=30o~38o，擺動(dòng)從動(dòng)件推程[α]=40o~45o。

對(duì)于回程，因載荷很小，且從動(dòng)件在鎖合力作用下返回，不易出現(xiàn)自鎖，通常只需校核推程壓力角。機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核3.許用壓力角[α]機(jī)械4211.4凸輪工作輪廓的校核11.4.2運(yùn)動(dòng)失真從減小接觸應(yīng)力的角度來看，滾子半徑越大越好，但是滾子增大后對(duì)凸輪實(shí)際輪廓線有很大的影響。

運(yùn)動(dòng)失真的概念：凸輪的實(shí)際輪廓，不能使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)期給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為凸輪的運(yùn)動(dòng)失真。機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核11.4.2運(yùn)動(dòng)失真機(jī)械工4311.4凸輪工作輪廓的校核

1.凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)失真分析

設(shè)滾子的半徑為rT，凸輪理論輪廓的最小曲率半徑為ρmin工作輪廓的曲率半徑ρ′=ρmin-rT。（1）若ρmin＞rT,ρ′＞0,則實(shí)際輪廓曲線為一光滑曲線。（2）如若ρmin=rT,ρ′=0,則實(shí)際輪廓曲線出現(xiàn)尖點(diǎn),尖點(diǎn)易磨損,磨損后從動(dòng)件將產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)“失真”。（3）若ρmin<rT,ρ′<0,從動(dòng)件將產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)“失真”。

機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核1.凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)失真分析4411.4凸輪工作輪廓的校核

2.防止凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)失真的條件

凸輪的理論輪廓的最小曲率半徑大于滾子的半徑即：

ρmin＞rT機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核2.防止凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)4511.4凸輪工作輪廓的校核11.4.3凸輪基圓半徑的確定

基圓半徑r0是凸輪的主要尺寸參數(shù)，從避免運(yùn)動(dòng)失真、降低壓力角的要求看，r0大比較好，但從結(jié)構(gòu)緊湊看，r0小比較好。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，凸輪基圓半徑的確定，除了要滿足αmax≤[α]，還要考慮凸輪的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度要求。通常對(duì)于凸輪與軸做成一體的凸輪工作輪廓的最小半徑,（r0

-rT）比軸的半徑大2~5mm，對(duì)于凸輪與軸分開做的，（r0

-rT）比輪轂半徑大30%~60%。

基圓半徑r0的大小也可按運(yùn)動(dòng)規(guī)律、許用壓力角由圖11-14的諾模圖求得。機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核11.4.3凸輪基圓半徑的4611.4凸輪工作輪廓的校核

案例11-2

一滾子對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，其行程h=13mm，推程運(yùn)動(dòng)角ф0=45°，從動(dòng)件按正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，[α]=30°，請(qǐng)按圖11-14的諾模圖確定基圓半徑r0的大小。機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核案例114711.4凸輪工作輪廓的校核

機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核機(jī)械工業(yè)出版社4811.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與材料11.5.1凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與材料

1.凸輪的結(jié)構(gòu)

基圓較小的凸輪，常與軸做成一體，稱為凸輪軸（圖11-15）；基圓較大的凸輪，則做成組合式結(jié)構(gòu)，分別制造好的凸輪和軸，再通過平鍵聯(lián)接（圖11-16a）、銷聯(lián)接（圖11-16b）及彈性開口錐套螺母聯(lián)接等方式，將凸輪安裝在軸上。機(jī)械工業(yè)出版社11.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與材料11.5.1凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)4911.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與材料組合式凸輪的結(jié)構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版社11.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與材料組合式凸輪的結(jié)構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版5011.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與材料2.從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)滾子從動(dòng)件的滾子可以是專門制造的圓柱體，也可以采用滾動(dòng)軸承，滾子與從動(dòng)件頂端可用螺栓聯(lián)接，也可用銷聯(lián)接。螺栓聯(lián)接銷聯(lián)接機(jī)械工業(yè)出版社11.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與材料2.從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)螺栓聯(lián)接銷聯(lián)5111.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與材料11.5.2凸輪和從動(dòng)件的材料選擇

工作條件：凸輪機(jī)構(gòu)屬于高副機(jī)構(gòu)，凸輪與從動(dòng)件之間的接觸應(yīng)力大，易出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，且多數(shù)凸輪機(jī)構(gòu)在工作時(shí)還承受一定的沖擊。

材料要求：工作表面具有較高的硬度，而芯部具有較好的韌性。

材料選擇：

1）低速、輕載盤形凸輪：可選用HT200、HT250、HT300、QT500-7、QT600-3等作為凸輪的材料。

從動(dòng)件：選用40、45等中碳結(jié)構(gòu)鋼，表面淬火至40~50HRC。機(jī)械工業(yè)出版社11.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與材料11.5.2凸輪和從動(dòng)件5211.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與材料

2）中速、輕載盤形凸輪：常用45材料表面淬火，也可選用15、20、20Cr20CrMn等材料滲碳淬火，使硬度達(dá)到56~62HRC。作為凸輪的材料。

從動(dòng)件：可選用20Cr，并經(jīng)滲碳淬火，使其硬度達(dá)55~60HRC。

3）高速、重載的凸輪：常用40Cr，表面高頻淬火，硬度達(dá)到56~60HRC或用38CrMoAl,經(jīng)滲氮處理硬度達(dá)到60~67HRC。

從動(dòng)件：可用T8、T10、T12等碳素工具鋼，經(jīng)表面淬火硬度達(dá)58~62HRC。機(jī)械工業(yè)出版社11.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與材料2）中速、輕載53綜合案例分析

如圖11-17所示為加工水表零件的專用自動(dòng)車床上的凸輪控制系統(tǒng)，加工零件的名義尺寸和幾何形狀如圖11-7b所示。在凸輪軸1上安裝兩個(gè)具有曲線凹槽的圓柱凸輪2、3和一個(gè)具有曲線凹槽的盤形凸輪4，由這三個(gè)凸輪和推桿5、6、7分別控制棒料、刀架和鉆頭的運(yùn)動(dòng)，從而依次實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料、車端面、割槽、鉆孔和割斷等工序，完成對(duì)該零件的自動(dòng)切削加工。機(jī)械工業(yè)出版社綜合案例分析如圖11-17所示為加工水表零件54綜合案例分析

機(jī)械工業(yè)出版社綜合案例分析機(jī)械工業(yè)出版社55凸輪機(jī)構(gòu)課堂練習(xí)

習(xí)11-5

試寫出如圖11-20所示凸輪機(jī)構(gòu)的名稱，并在圖上作出行程h，基圓半徑r0，凸輪轉(zhuǎn)角Φ0、Φ0s、Φ0′、Φs′以及A、B兩處的壓力角。

機(jī)械工業(yè)出版社凸輪機(jī)構(gòu)課堂練習(xí)習(xí)11-5試寫出如圖156凸輪機(jī)構(gòu)課堂練習(xí)

習(xí)11-8

如圖11-21所示機(jī)構(gòu)由那些典型機(jī)構(gòu)組成？若曲柄勻速旋轉(zhuǎn)，凸輪將作什么運(yùn)動(dòng)？用箭頭標(biāo)出圖示位置時(shí)從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)方向，畫出圖示位置凸輪的壓力角。

機(jī)械工業(yè)出版社凸輪機(jī)構(gòu)課堂練習(xí)習(xí)11-8如圖11-21所57ThankYou!ThankYou!機(jī)械基礎(chǔ)—凸輪機(jī)構(gòu)

機(jī)械基礎(chǔ)—凸輪機(jī)構(gòu)案例導(dǎo)入凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中的一種常用機(jī)構(gòu)，常用于將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)，能使從動(dòng)件獲得預(yù)先給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因而廣泛用于自動(dòng)化和半自動(dòng)化機(jī)械中。自動(dòng)車床中的轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置機(jī)械工業(yè)出版社案例導(dǎo)入凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中的一種常用機(jī)構(gòu)，常用于將主60案例導(dǎo)入問題：（1）凸輪的類型有幾種，可以實(shí)現(xiàn)何種運(yùn)動(dòng)？（2）如何設(shè)計(jì)凸輪的輪廓以實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？（3）如何設(shè)計(jì)可以保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳動(dòng)性能？自動(dòng)車床中的轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置機(jī)械工業(yè)出版社案例導(dǎo)入問題：自動(dòng)車床中的轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置機(jī)械工業(yè)出版社61凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和分類

1從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)3凸輪工作輪廓的校核4課堂練習(xí)7凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和材料5綜合案例分析6機(jī)械工業(yè)出版社凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和分類1從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律62學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理、分類和應(yīng)用2掌握從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)特性3

熟練掌握用圖解法設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓機(jī)械工業(yè)出版社學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理、分類和應(yīng)用2掌握從63學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)2凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)特性

3圖解法設(shè)計(jì)尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件凸輪輪廓

1

凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理、類型和特點(diǎn)機(jī)械工業(yè)出版社學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)2凸輪從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)特性36411.1凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和分類

凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理：借助凸輪的輪廓實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和分類凸輪機(jī)構(gòu)6511.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類

1.凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

經(jīng)分析可知：凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類1.凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用機(jī)6611.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類

2.凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：（1）與連桿機(jī)構(gòu)相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。

（2）從動(dòng)件便于準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡。

缺點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件為點(diǎn)線接觸、壓強(qiáng)大、易磨損，所以常用于傳力不大的機(jī)械、儀表及控制機(jī)構(gòu)中。自動(dòng)車床靠模機(jī)構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類2.凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)自6711.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類11.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類

1.按凸輪形狀分類（1）盤形凸輪

（2）移動(dòng)凸輪（3）圓柱凸輪盤形凸輪圓柱凸輪移動(dòng)凸輪機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類11.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的6811.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類2.按從動(dòng)件結(jié)構(gòu)形狀分類

（1）尖頂從動(dòng)件（2）滾子從動(dòng)件（3）平底從動(dòng)件尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類2.按從動(dòng)件結(jié)構(gòu)形狀分6911.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類

此外，為了使凸輪與從動(dòng)件始終保持接觸，還可以利用重力、彈簧力或依靠凸輪上不凹槽來實(shí)現(xiàn)。

力鎖合形鎖合機(jī)械工業(yè)出版社11.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類此外，為了使凸70

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律11.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程及有關(guān)名稱

1.凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程

基圓（r0）：以凸輪最小向徑作的圓稱為基圓，其半徑稱為基圓半徑，用表示r0。

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律11.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的71

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件尖端被凸輪輪廓由最低點(diǎn)推至最高點(diǎn)的過程。

行程（h）:從動(dòng)件由最低點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的距離稱為行程，用h表示。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：當(dāng)凸輪連72

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

推程運(yùn)動(dòng)角Φ0

：在推程中，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角稱為推程運(yùn)動(dòng)角，用Φ0表示。

遠(yuǎn)休止：當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件尖端被在最高點(diǎn)位置不動(dòng)的過程。

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)角Φ73

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律遠(yuǎn)程休止角Φ

s：在遠(yuǎn)休止時(shí)，當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度，用Φ

s表示。

回程：當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件尖端由最高點(diǎn)回到最低點(diǎn)的過程。

回程運(yùn)動(dòng)角Φ

0

′：在回程中，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度，用Φ

0

′表示。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律74

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

近休止：當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件尖端被在最低點(diǎn)位置不動(dòng)的過程。

近休止角Φ

sˊ：在近休止時(shí)，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度，用Φ

sˊ表示。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律75

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

想一想練一練

如圖11-5所示凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，凸輪的實(shí)際輪廓線為一圓，其圓心為A點(diǎn)，半徑R=40mm，

LOA=25mm。試確定凸輪的基圓半徑和從動(dòng)件的行程。答案：基圓半徑r0=15mm;從動(dòng)件的行程h=50mm。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律想一想練一練76

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律11.2.2

從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：是指從動(dòng)件位移s、速度v、加速度a隨凸輪轉(zhuǎn)角φ的變化規(guī)律。

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律11.2.2從動(dòng)件常用77

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（1）概念：當(dāng)凸輪以等角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程或回程中的速度保持不變的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱之為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)78

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律（2）運(yùn)動(dòng)方程

位移方程:s=hφ

/Φ0

(0≤φ≤Φ0

)

速度方程:v=hω/Φ0(0≤φ≤Φ0)

加速度方程:a=0

(0≤φ≤Φ0)（3）運(yùn)動(dòng)線圖

位移線圖－斜直線速度線圖－水平線加速度線圖－與水平坐標(biāo)軸重合機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律（2）運(yùn)動(dòng)方程機(jī)械工業(yè)出版79

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

（4）運(yùn)動(dòng)特性分析

剛性沖擊：從動(dòng)件的瞬時(shí)加速度趨于無窮大時(shí)，慣性力也趨于無窮大，致使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，這種沖擊稱為剛性沖擊。（5）適用范圍：由于產(chǎn)生剛性沖擊，故只適用低速、輕載的凸輪機(jī)構(gòu)。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律（4）運(yùn)動(dòng)特性分80

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

(1)概念：當(dāng)凸輪以等角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程或回程中，前半程為等加速運(yùn)動(dòng)，后半程為等減速運(yùn)動(dòng)，且加速度的絕對(duì)值相等的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱之為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律2.等加速等減81

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

(2)運(yùn)動(dòng)方程

位移方程:

s=(2h/Φ0

2

)φ2——加速段

(0≤φ≤Φ

0

/2)s=h-2h/Φ

02

（Φ0

–φ）2—減速段

(Φ/2≤φ≤Φ0)

速度方程：

v=4hωφ

/Φ0

2——加速段

(0≤φ≤Φ0/2)

v=4hω/Φ0

2

（Φ0–φ）

—減速段

(Φ0/2≤φ≤Φ0)機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律(2)運(yùn)動(dòng)方程機(jī)械工82

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

(2)運(yùn)動(dòng)方程

加速度方程:a=4hω/Φ02

——加速段

(0≤φ≤Φ0/2)a=-4hω/Φ02—減速段

(Φ0/2≤φ≤Φ0)機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律(2)運(yùn)動(dòng)方程機(jī)械工83

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

（3）運(yùn)動(dòng)特性分析：

柔性沖擊：從動(dòng)件的瞬時(shí)加速度發(fā)生有限值變化，慣性力也發(fā)生有限值變化，機(jī)構(gòu)由此受到的沖擊稱為柔性沖擊。

（４）適用范圍：由于存在柔性沖擊，故僅適用中、低速場(chǎng)合。機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律（3）運(yùn)動(dòng)特性分析：84

11.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移線圖繪制

機(jī)械工業(yè)出版社11.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移85

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)11.3.1凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法有圖解法和解析法

解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)11.3.1凸輪輪廓曲線的86

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)11.3.1圖解法設(shè)計(jì)凸輪的原理

反轉(zhuǎn)法原理：假設(shè)給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度“-ω”繞凸輪軸心O轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變。機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)11.3.1圖解法設(shè)計(jì)凸輪87

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)

11.3.2對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)1.尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的導(dǎo)路通過凸輪的軸心，稱為對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。

機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)11.3.2對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)88

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)

案例11-1

試用圖解法設(shè)計(jì)一尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)（圖11-9）。已知凸輪的基圓半徑r0=30mm，凸輪以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件的位移運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：凸輪轉(zhuǎn)角φ0°~180°180°~210°210°~330°330°~360°從動(dòng)件位移s等速上升h=15mm停止等加速等減速下降h=15mm停止機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)案例11-1試用89

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)作圖步驟：（1）繪制從動(dòng)件的位移圖選取位移比例尺μl和角度比例尺μφ，作從動(dòng)件的位移線圖。（2）確定凸輪機(jī)構(gòu)的初始位置機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)作圖步驟：機(jī)械工業(yè)出版社90

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（3）等分位移曲線，得各等分點(diǎn)位移量。

機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（3）等分位移曲線91

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)

（4）作從動(dòng)件尖頂軌跡；（5）繪制凸輪輪廓。結(jié)論：凸輪的理論輪廓：按設(shè)計(jì)尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓的方法作出的輪廓曲線，稱為凸輪的理論輪廓。機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（4）作從動(dòng)件尖92

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)2.實(shí)際輪廓的設(shè)計(jì)

實(shí)際輪廓是指凸輪上與從動(dòng)件直接接觸的輪廓。

實(shí)際輪廓的作法是：以理論輪廓為基礎(chǔ)，作從動(dòng)件未端形狀的曲線族，再作與曲線族中所有曲線相切的包絡(luò)線，此包絡(luò)線便是凸輪的工作輪廓。

機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)2.實(shí)際輪廓的設(shè)計(jì)機(jī)械93

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)3.滾子對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制（簡(jiǎn)介）（1）已知條件相同，附加條件：滾子半徑rT。（2）對(duì)心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制

機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)3.滾子對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤94

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（3）凸輪工作輪廓的作法機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)（3）凸輪工作輪廓的作法機(jī)械工95

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)

(4)概念凸輪的理論輪廓：按設(shè)計(jì)尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓的方法作出的輪廓曲線，稱為凸輪的理論輪廓凸輪的工作輪廓：是指凸輪上與從動(dòng)件直接接觸的輪廓。凸輪工作輪廓的作法是：以理論輪廓為基礎(chǔ)，作從動(dòng)件末端形狀的曲線族，再作與曲線族中所有曲線相切的包絡(luò)線，此包絡(luò)線便是凸輪的實(shí)際輪廓線。機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)(4)概念機(jī)械工業(yè)96

11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)4.對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的繪制（簡(jiǎn)介）機(jī)械工業(yè)出版社11.3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)4.對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪9711.4凸輪工作輪廓的校核

11.4.1凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角

1.凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的概念：凸輪輪廓上，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度方向與其受凸輪作用力方向所夾的銳角，稱為凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，用α表示。

機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核11.4.1凸輪機(jī)構(gòu)的9811.4凸輪工作輪廓的校核2、壓力角與作用力的關(guān)系Fy=Fcosα--有效分力Fx=Fsinα--引起摩擦力，有害分力討論：α↑（γ↓）

→Fy↓→傳力性能差。

α↓（γ↑

）→Fy↑→傳力性能好。

結(jié)論：Fx產(chǎn)生的摩擦力＞Fy，從動(dòng)件不能運(yùn)動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象。機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核2、壓力角與作用力的關(guān)系機(jī)9911.4凸輪工作輪廓的校核

3.許用壓力角[α]

為了保證機(jī)構(gòu)正常工作，并具有良好的傳力性能，必須對(duì)壓力角的大小加以限制，即使機(jī)構(gòu)的最大壓力角αmax

≤[α]。一般設(shè)計(jì)中，直動(dòng)從動(dòng)件推程中的[α]=30o~38o，擺動(dòng)從動(dòng)件推程[α]=40o~45o。

對(duì)于回程，因載荷很小，且從動(dòng)件在鎖合力作用下返回，不易出現(xiàn)自鎖，通常只需校核推程壓力角。機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核3.許用壓力角[α]機(jī)械10011.4凸輪工作輪廓的校核11.4.2運(yùn)動(dòng)失真從減小接觸應(yīng)力的角度來看，滾子半徑越大越好，但是滾子增大后對(duì)凸輪實(shí)際輪廓線有很大的影響。

運(yùn)動(dòng)失真的概念：凸輪的實(shí)際輪廓，不能使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)期給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為凸輪的運(yùn)動(dòng)失真。機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核11.4.2運(yùn)動(dòng)失真機(jī)械工10111.4凸輪工作輪廓的校核

1.凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)失真分析

設(shè)滾子的半徑為rT，凸輪理論輪廓的最小曲率半徑為ρmin工作輪廓的曲率半徑ρ′=ρmin-rT。（1）若ρmin＞rT,ρ′＞0,則實(shí)際輪廓曲線為一光滑曲線。（2）如若ρmin=rT,ρ′=0,則實(shí)際輪廓曲線出現(xiàn)尖點(diǎn),尖點(diǎn)易磨損,磨損后從動(dòng)件將產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)“失真”。（3）若ρmin<rT,ρ′<0,從動(dòng)件將產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)“失真”。

機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核1.凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)失真分析10211.4凸輪工作輪廓的校核

2.防止凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)失真的條件

凸輪的理論輪廓的最小曲率半徑大于滾子的半徑即：

ρmin＞rT機(jī)械工業(yè)出版社11.4凸輪工作輪廓的校核2.防止凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)10311.4凸輪工作輪廓的校核11.4.3凸輪基圓半徑的確定

基圓半徑r0是凸輪的主要尺寸參數(shù)，從避免運(yùn)動(dòng)失真、降低壓力角的要求看，r0大比較好，但從結(jié)構(gòu)緊湊看，r0小比較好。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，凸輪基圓半徑的確定，除了要滿足αmax≤[α]，還要考慮凸輪的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度要求。通常對(duì)于凸輪與軸做成一體的凸輪工作輪廓的最小半徑,（r0

-rT）比軸的半徑大2~5mm，對(duì)于凸輪與軸分開做的，（r0

-rT）比輪轂半徑大30%~60%。

基圓半徑r0的大小也可按運(yùn)動(dòng)規(guī)律、許用壓力角由圖11-14的諾模圖求得。機(jī)械工業(yè)出版社