精密机械设计基础-第六章凸轮机构

第六章凸轮机构第一节概述1、凸轮机构组成：凸轮、从动件、机架2、特点：（1）优点：实现任意给定的规律运动机构简单、紧凑、工作可靠（2）缺点：加工比较困难压强大、易磨损3、分类：（一）按凸轮的形状分1）盘形凸轮（图6-1）2）圆柱凸轮（二）按从动件的形状分1）尖底从动件（图6-2a）2）滚子从动件（图6-2b）3）平底从动件（图6-2c）第二节从动件常用运动规律1、齿轮的基本参数（图6-3）基圆推程运动角远休止角回程运动角近休止角理论廓线实际廓线偏距2、从动件的运动规律：1）等速运动规律（图6-4）2）等加速等减速运动规律（图6-5）3）简谐运动（图6-6）运动参数：位移、速度、加速度（1）等速运动规律：00ahvvhs（2）等加速运动规律：位移方程：如果即2020)(2121atas2,2hs220204)2(212haah将上式代入位移方程对时间t求导，得22222442hahvhs根据图象的对称性，得等减速的运动方程222224)(4)(2hahvhhs（3）简谐运动：cos2sin2)cos1(21222hahvs第三节图解法设计平面凸轮轮廓1、原理（图6-7）：反转法：使整个机构以角速度-ω绕凸轮回转轴心O回转，此时各构件之间的相对运动关系不变，凸轮固定不动，而从动件一方面绕轴线回转（-ω），同时又按给定的运动规律在导路中作相对运动。2、直动从动件盘形凸轮轮廓（图6-7）已知从动件导路凸轮回转中心的偏距为e凸轮的基圆半径为r凸轮以等角速度逆时针转动从动件的位移线图（图6－7b）作偏置尖底从动件盘形凸轮机构（图6-7a）作图步骤：1）将从动件的位移线图横坐标分成若干等分2）以O为圆心，以rb和e作为半径分别作基圆及偏距圆3）自点A将偏距圆沿-ω方向分成与位移线图横坐标相对应的等分点4）光滑曲线联接3、摆动从动件盘形凸轮轮廓（图6-8）已知凸轮轴心与从动件的回转中心距为a基圆半径为rb从动件长度为l从动件的位移线图如图6－8b所示凸轮以等角速度ω沿过时针转动求作凸轮的轮廓曲线作图步骤：1）将从动件位移线图φ=f（ψ）的横坐标分成若干等分2)依照给定的中心距a决定凸轮的回转中心O和从动件的转动中心O。3）以O1为圆心、摆动从动件长度l为半径作弧，交基圆于A0点。4）各等分点用光滑曲线联接，此曲线即为所求凸轮的轮廓曲线。第四节解析法设计平面凸轮轮廓1、尖底直动从动件盘形凸轮轮廓（图6-9）已知偏距e基圆半径rb从动件的运动规律s=f（ψ）求凸轮轮廓曲线上各点的坐标A点的极角θAθA=δ0+ψ–δ式中：δ0和δ可由△A0OC0及△AOC求得esereerbb22220arctanarctan由A0C中求得向径rA为即凸轮轮廓曲线的极坐标参数方程θA=δ0+ψ–δ2222)(eserrbA2222)(eserrbA2、摆动从动件盘形凸轮轮廓（图6-10）已知基圆半径中心距凸轮以等角速度逆时针方向转动摆杆长度及其运动规律用解析法求盘形凸轮轮廓曲线aOO1)(fbrl步骤如下：为摆杆的初位角，其值可由△001A0中求出，即A点的极角)cos(2022alalrAalralb2cos22200A0δ0和δ可由△OO1A0及△OO'1A分别求得，即00sinsinbrl00sinsinbrl将上述δ0、δ代入即为摆动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线的极坐标参数方程。根据已知运动规律φ=f（ψ）和精度要求，即可计算出凸轮轮廓曲线上各点的极坐标值（θ，r），并列成表格。)}sin(1arcsin)sin1{arcsin(00AbArrl第五节凸轮机构基本尺寸的确定1、凸轮机构压力角的确定（见图6－11）。压力角：公法线n－n与从动件（即尖底从动件）运动方向的夹角。根据力平衡条件，可得上式消去FNA、FNB，经整理后得0)(0)sin(0)()cos(baNAaNBKNBNAXNBNAQYllFlFMFFFFFFfFFF)sin()21()cos(baQllfFF若其它条件不变，则a增加，所需推力F增大。当a增加到使上式的分母为零时，即F增至无穷大，机构自锁。故凸轮机构自锁时的极限压力角为：0)sin()21()cos(ballf])21(1arctan[limballf2、基圆半径的确定（图6-12）沿凸轮轮廓曲线上K点处凸轮与从动件的线速度分别为VK1、VK2．从动杆对凸轮的相对速度为VK12，则由速度三角形可知式中s——从动件在K处的位移。)(tantan)(tan212kbkkbkksrvsrvv推荐许用压力角：工作行程移动件：摆动件：回程30][45][8070][3、滚子半径的确定对于内凹的理论轮廓曲线（图6－13a）对于外凸的理论轮廓曲线（图6-13b）必须小于在设计时，应使满足以下经验公式：rcrrcrbrrrrr4.08.0lim及rrminrr