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9-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計,1.凸輪廓線設(shè)計方法的基本原理,假想給整個機(jī)構(gòu)加一公共角速度-w,則凸輪相對靜止不動，而從動件一方面隨導(dǎo)軌以-w繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動。從動件尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動中的運(yùn)動軌跡即為凸輪輪廓曲線。,凸輪廓線的設(shè)計方法,◆圖解法 ◆解析法,反轉(zhuǎn)法原理：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1）、對心尖頂直動從動件盤形凸輪輪廓線的設(shè)計,已知凸輪的基圓半徑r0，凸輪角速度?和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。,① 選比例尺?l，作位移曲線和基圓r0。,② 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。,,,③ 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。,設(shè)計步驟,④ 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。,,2）、偏置尖頂直動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計,已知凸輪的基圓半徑r0，角速度?和從動件的運(yùn)動規(guī)律及偏心距e，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。,① 選比例尺?l，作位移曲線、基圓r0和偏距圓e。,設(shè)計步驟,② 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,③ 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。,④ 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。,,,,3）、對心滾子直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計,已知凸輪的基圓半徑r0，滾子半徑rT、凸輪角速度?和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。,① 選比例尺?l，作位移曲線和基圓r0。,設(shè)計步驟,② 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,理論輪廓曲線η,實(shí)際輪廓曲線η＇,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,③確定反轉(zhuǎn)后從動件滾子中心在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。,④ 將各點(diǎn)連接成一條光滑曲線。,⑤ 作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)(外)包絡(luò)線。,理論輪廓 滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu)中，滾子中心與尖頂重合，故滾子中心的運(yùn)動規(guī)律即為尖頂?shù)倪\(yùn)動規(guī)律。所以，尖頂從動件凸輪輪廓為滾子從動件凸輪的理論輪廓。 實(shí)際輪廓 以理論輪廓上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑rr為半徑的滾子圓族的包絡(luò)線，稱為滾子從動件凸輪的實(shí)際輪廓，或稱工作輪廓。,注意：,（1）理論輪廓與實(shí)際輪廓互為等距曲線；,（2）凸輪的基圓半徑是指理論輪廓曲線的最小向徑。,4）、偏置滾子直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計,見課本P161圖9-19,是偏置尖頂直動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計與對心滾子直動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計的綜合。,,,,,,,,,,,,,,,5）、對心平底直動從動件盤形凸輪輪廓線的設(shè)計,已知凸輪的基圓半徑r0，角速度?和從動件的運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。,① 選比例尺?l，作位移曲線和基圓r0。,設(shè)計步驟,② 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動件的位置。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,③ 確定反轉(zhuǎn)后平底與導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)A在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。,④ 作平底直線族及平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。,尖頂擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu),已知凸輪的基圓半徑r0，角速度?，擺桿長度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離a，擺桿角位移曲線，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。,,,① 選比例尺??，作位移曲線，作基圓r0和轉(zhuǎn)軸圓OA。,② 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸A的位置。,③ 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。,設(shè)計步驟,④ 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。,作圖法的缺點(diǎn) 繁瑣、誤差較大。 2.用解析法設(shè)計凸輪的輪廓曲線 （略）,擺動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)（略）,1.凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角,9-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,壓力角α： 是指當(dāng)不計摩擦情況下，凸輪對從動件作用力的方向線與從動件上受力點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。,自鎖：當(dāng)α增大到某一數(shù)值時，因F“而引起的摩擦阻力將超過F，這時無論凸輪給從動件的驅(qū)動力多大，都不能推動從動件，這種現(xiàn)象稱為自鎖。,極限壓力角αlim:機(jī)構(gòu)開始出現(xiàn)自鎖的壓力角。,,,注意： 直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，其壓力角α應(yīng)為過滾子中心所作理論輪廓曲線的法線n-n與從動件的運(yùn)動方向線之間的夾角。,例1：畫出四種情況時不同點(diǎn)的壓力角。 補(bǔ)：平地從動件的壓力角α,,ds?d?,壓力角與凸輪基圓的關(guān)系 壓力角對凸輪機(jī)構(gòu)的受力狀況有直接影響，在運(yùn)動規(guī)律選定之后，它主要取決于凸輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)尺寸。,P為相對瞬心,由?BCP得,2. 凸輪基圓半徑的確定,正配置： hd＝1 負(fù)配置：hd＝-1,對心移動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)e?0。,偏置方位和偏距e的確定 偏置方位的選擇應(yīng)有利于減小凸輪機(jī)構(gòu)推程時的壓力角。 應(yīng)當(dāng)使從動件偏置在推程時瞬心P的位置的同一側(cè),正確偏置,錯誤偏置,需要注意的是，若推程壓力角減小，則回程壓力角將增大。,課后9-6,限制基圓半徑的條件 ⑴ 凸輪的基圓半徑應(yīng)大于凸輪軸的半徑； ⑵ 最大壓力角?max?許用壓力角[?]； ⑶ 凸輪輪廓曲線的最小曲率半徑?min?0。,結(jié)論 （1）當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)配置情況、偏距e及從動件運(yùn)動規(guī)律選定后，基圓半徑r0 愈小，壓力角? 愈大。 （2）在壓力角滿足的前提下，應(yīng)選取盡可能小的基圓半徑。,減小推程壓力角度措施： （1）增大基圓半徑； （2）采用正配置。 （3）增大滾子半徑。,,3.滾子推桿滾子半徑的選擇和平底推桿平底尺寸的確定 （1）滾子推桿滾子半徑的選擇,,??rT,?a ???rT?0,,,結(jié)論 對于外凸輪廓，要保證凸輪正常工作，應(yīng)使?min? rT。,輪廓失真,?a?? ?rT,,??rT,?a???rT?0,輪廓正常,輪廓變尖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,??rT,?a ???rT,輪廓正常,外凸輪廓,,,,,,,,,,,,,,理論輪廓曲線,實(shí)際輪廓曲線,（2）平底推桿平底尺寸的確定,平底總寬度,平底的長度為,當(dāng)基圓過小時，可能產(chǎn)生內(nèi)凹，加工將切除，產(chǎn)生運(yùn)動失真。不產(chǎn)生失真必須保證輪廓曲線為外凸。,平底從動件的特點(diǎn)：不允許輪廓曲線內(nèi)凹。,例2＇ 圖為一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為一偏心圓，在圖中畫出凸輪的理論輪廓曲線、偏距圓、基圓和最大行程h。,,,例3＇圖為一對心直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪的實(shí)際輪廓曲線為一圓，圓心在A點(diǎn)，凸輪繞軸心逆時針方向轉(zhuǎn)動，在圖中畫出凸輪的理論輪廓曲線、基圓、B點(diǎn)的壓力角和最大行程h，問把滾子半徑改變，從動件的運(yùn)動有無變化。,,,作業(yè)：,