任 務(wù) 三 凸 輪 機(jī) 構(gòu)一 .任 務(wù) 資 訊 （ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類 凸 輪 機(jī) 構(gòu) ： 由 凸 輪 、 推 桿 和 機(jī) 架 三 個(gè) 主 要 構(gòu) 件 所 組 成 的 高 副 機(jī) 構(gòu)凸 輪 ： 具 有 控 制 從 動(dòng) 件 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 的 某 種 曲 線 或 凹 槽 的 主 動(dòng) 件 。作 等 速 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) 或 往 復(fù) 移 動(dòng) 。 凸 輪 1從 動(dòng) 件 2 機(jī) 架 3O 11 （ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類1、 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 (Application of Cams) 推 桿凸 輪 機(jī) 架 1、 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用當(dāng) 圓 柱 凸 輪 勻 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 通 過(guò) 凹 槽 中 的 滾 子 驅(qū) 使 從 動(dòng) 件 往 復(fù) 移 動(dòng) 。 凸 輪 每 回 轉(zhuǎn) 一 周 ， 從 動(dòng) 件 即 從 儲(chǔ) 料 器 中 推 出 一 個(gè)毛 坯 ， 送 到 加 工 位 置 。（ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類 1、 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用（ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類 （ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) （ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類2、 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 分 類1） 按 凸 輪 的 形 狀 分 ： 盤(pán) 形 凸 輪 移 動(dòng) 凸 輪 (Translating Cam) 平面凸輪平面凸輪 2、 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 分 類1） 按 凸 輪 的 形 狀 分 ：圓 柱 凸 輪 （ 空 間 凸 輪 ） 3-1凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類 （ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類2、 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 分 類2） 按 從 動(dòng) 件 的 形 狀 分 ： 尖 頂 從 動(dòng) 件 滾 子 從 動(dòng) 件 平 底 從 動(dòng) 件 2） 按 從 動(dòng) 件 的 形 狀 分 ：（ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類 3） 按 從 動(dòng) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 形 式 分 ： 移 動(dòng) 從 動(dòng) 件 偏 置 移 動(dòng) 從 動(dòng) 件對(duì) 心 移 動(dòng) 從 動(dòng) 件（ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類 （ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類3） 按 從 動(dòng) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 形 式 分 ： 擺 動(dòng) 從 動(dòng) 件 力 鎖 合4） 按 凸 輪 高 副 的 鎖 合 方 式 分 ：（ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類 （ 一 ） 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用 及 分 類溝 槽 凸 輪 等 寬 凸 輪4） 按 凸 輪 高 副 的 鎖 合 方 式 分 ： 形 鎖 合 (Profile Closure)。等 徑 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 命 名對(duì) 心 直 動(dòng) 尖 頂 從 動(dòng) 件盤(pán) 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 偏 置 直 動(dòng) 滾 子 從 動(dòng) 件盤(pán) 形 凸 輪 機(jī) 構(gòu)一 般 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 命 名 原 則 :布 置 形 式 +運(yùn) 動(dòng) 形 式 +推 桿 形 狀 +凸 輪 形狀 四 ） 按 凸 輪 與 從 動(dòng) 件 維 持 接 觸 （ 鎖 合 ） 的 方 式 分 ： 力 鎖 合形 鎖 合尖 頂 從 動(dòng) 件滾 子 從 動(dòng) 件平 底 從 動(dòng) 件二 ） 按 從 動(dòng) 件 上 高 副 元 素 的 幾 何 形 狀 分 ： 擺 動(dòng) 從 動(dòng) 件移 動(dòng) 從 動(dòng) 件 偏 置 移 動(dòng) 從 動(dòng) 件對(duì) 心 移 動(dòng) 從 動(dòng) 件三 ） 按 從 動(dòng) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 分 盤(pán) 形 凸 輪移 動(dòng) 凸 輪圓 柱 凸 輪一 ） 按 凸 輪 的 形 狀 分 ：凸輪機(jī)構(gòu)的分類小 結(jié) ： 二 .任 務(wù) 分 析 和 計(jì) 劃1、 基 圓 ： 凸 輪 輪 廓 上 最 小 向 徑 為 半 徑 所 畫(huà) 的 圓 。2、 偏 距 e： 從 動(dòng) 件 導(dǎo) 路 偏 離 凸 輪 回 轉(zhuǎn) 中 心 的 距 離 e。（ 一 ） 平 面 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 工 作 過(guò) 程 和 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù) 3、 推 程 ： 4、 行 程 ： 從 動(dòng) 件 尖 頂 被 凸 輪 輪 廓 推 動(dòng) ， 以 一 定 的運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 由 離 回 轉(zhuǎn) 中 心 最 近 位 置 A到 達(dá)最 遠(yuǎn) 位 置 B的 過(guò) 程 。從 動(dòng) 件 在 推 程 中 上 升 的 最 大 位 移 h。5、 推 程 運(yùn) 動(dòng) 角 ： 0= AOB與 推 程 相 應(yīng) 的 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 0。 0 s wABrmin OB C D0s h 7、 遠(yuǎn) 停 程 角 ： 從 動(dòng) 件 在 最 遠(yuǎn) 位 置 停 止不 動(dòng) 所 對(duì) 應(yīng) 的 凸 輪 轉(zhuǎn) 角s。S = BOC6、 遠(yuǎn) 停 程 ：凸 輪 由 B轉(zhuǎn) 動(dòng) 到 C， 從 動(dòng)件 在 最 遠(yuǎn) 位 置 停 止 不 動(dòng) 。 0 s wABrmin OB C D0s h 9、 近 停 程 角 ：8、 回 程 運(yùn) 動(dòng) 角 ：0 = CODs = AOD7、 回 程 ： 從 動(dòng) 件 在 彈 簧 力 或 重 力 作 用 下 ， ， 以 一定 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 回 到 起 始 位 置 的 過(guò) 程 。與 回 程 相 應(yīng) 的 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 0 。從 動(dòng) 件 在 最 近 位 置 停 止 不 動(dòng) 所對(duì) 應(yīng) 的 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 s。 hs wABrmin OB C Dt s h10、 近 停 程 角 ：與 回 程 相 應(yīng) 的 凸 輪 轉(zhuǎn) 角 0 。 以 縱 坐 標(biāo) 代 表 從 動(dòng) 件 位 移 s2 ， 橫 坐 標(biāo) 代 表 凸 輪 轉(zhuǎn) 角1或 時(shí) 間 t， 所 畫(huà) 出 的 圖 形 為 位 移 曲 線 圖 。11、 從 動(dòng) 件 位 移 線 圖 ：升 停 降 停 t1s2A B C Dh2p 0 s0 s A 0 s wABrmin OB C D0s h 從 動(dòng) 件 位 移 線 圖 決 定 于凸 輪 輪 廓 曲 線 的 形 狀 。 （ 二 ） 從 動(dòng) 件 常 用 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律n 1.等 速 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律n 2.等 加 速 -等 減 速 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律n 3.簡(jiǎn) 諧 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 作 推 程 運(yùn) 動(dòng) 線 圖 h 0s Ov O 0 v0a O 0 1.等 速 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律從 動(dòng) 件 在 推 程 （ 或 回 程 ） 的 運(yùn) 動(dòng)速 度 為 常 數(shù) 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 。 剛性沖擊因 此 只 適 用 于 低 速 、 輕 載 的 場(chǎng) 合 。1.等 速 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 hs O 00/2h/2v O 00/22h/0a O 0/24h2/02 04h2/021.等 加 速 -等 減 速 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律從 動(dòng) 件 在 一 個(gè) 行 程 h中 ， 前半 行 程 做 等 加 速 運(yùn) 動(dòng) ， 后半 行 程 作 等 減 速 運(yùn) 動(dòng) 的 運(yùn)動(dòng) 規(guī) 律 。 BA C 2.等 加 速 -等 減 速 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性：從 動(dòng) 件 在 運(yùn) 動(dòng) 起 始 、 中 點(diǎn) 和 終 止 點(diǎn) 存 在 柔 性 沖 擊 ；適 用 于 中 速 、 中 載 的 場(chǎng) 合 ；柔性沖擊 s Oh 00/2p h /2 0 00/2v Oa O 00/2p22 h /202-p22 h /202 從 動(dòng) 件 加 速 度 在 起 點(diǎn) 和 終 點(diǎn) 存 在有 限 值 突 變 ， 故 有 柔 性 沖 擊 ;若 從 動(dòng) 件 作 無(wú) 停 歇 的 升 降 升連 續(xù) 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) ， 加 速 度 曲 線 變 為連 續(xù) 曲 線 ， 可 以 避 免 柔 性 沖 擊 ;可 適 用 于 高 速 的 場(chǎng) 合 。 作 業(yè)P48 (1)， (3) 三 任 務(wù) 實(shí) 施（ 一 ） 本 任 務(wù) 的 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 圖 解 法 設(shè) 計(jì) 凸 輪 輪 廓 曲 線 根 據(jù) 工 作 條 件 要 求 ， 確 定 從 動(dòng) 件 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 ， 選 定 凸輪 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 方 向 、 基 圓 半 徑 等 ， 進(jìn) 而 對(duì) 凸 輪 輪 廓 曲 線 進(jìn) 行設(shè) 計(jì) 。設(shè) 計(jì) 方 法 : 1.圖 解 法 ： 簡(jiǎn) 便 易 行 、 直 觀 ， 但 精 度 較 低 ， 可 用 于 設(shè) 計(jì) 一般 精 度 要 求 的 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 。 2.解 析 法 :精 度 高 ， 但 計(jì) 算 量 大 ， 多 用 于 設(shè) 計(jì) 精 度 要 求 較 高的 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 。凸 輪 輪 廓 曲 線 的 設(shè) 計(jì) es B1 B- B0rb S-1、 圖 解 法 的 原 理 假 想 給 整 個(gè) 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 加 上一 個(gè) 與 凸 輪 角 速 度 大 小 相 等、 方 向 相 反 的 角 速 度 （ - ） ，凸 輪 將 處 于 靜 止 狀 態(tài) ； 機(jī) 架 則以 （ - ） 的 角 速 度 圍 繞 凸 輪原 來(lái) 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 軸 線 轉(zhuǎn) 動(dòng) ； 而 從 動(dòng)件 一 方 面 隨 機(jī) 架 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 另 一 方面 又 按 照 給 定 的 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 相 對(duì)機(jī) 架 作 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 。 反 轉(zhuǎn) 法 1、 圖 解 法 的 原 理 （ 反 轉(zhuǎn) 法 ）凸 輪 輪 廓 曲 線 的 設(shè) 計(jì)原機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)凸 輪從 動(dòng) 件機(jī) 架 - =0V -V0 0 - = - oS p290 1201 2 3 5 6 7 h1504 8-2. 凸輪輪廓設(shè)計(jì)作 圖 法尖 頂 移 動(dòng) 從 動(dòng) 件 盤(pán) 型 凸 輪 機(jī) 構(gòu) （ 1） 選 取 適 當(dāng) 的 比 例 尺 作 出 位 移 線 圖 ；（ 2） 按 基 本 尺 寸 作 出 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 初 始 位 置 ；（ 3） 按 - 方 向 劃 分 基 圓 周 得 c0、 c1、 c2 等 點(diǎn) ； 并 過(guò) 這 些 點(diǎn)作 射 線 ， 即 為 反 轉(zhuǎn) 后 的 導(dǎo) 路 線 ；（ 4） 在 各 反 轉(zhuǎn) 導(dǎo) 路 線 上 量 取 與 位 移 圖 相 應(yīng) 的 位 移 ， 得 B1、 B2 等 點(diǎn) ， 即 為 凸 輪 輪 廓 上 的 點(diǎn) 。rb B0 B1 B2 B4B8 B5c1 c2c4c5120c8 B 6B7c6c7c0 c3150 90 B3 滾子從動(dòng)件凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)步驟：（ 1） 畫(huà) 出 滾 子 中 心 的 軌跡 （ 稱 為 理 論 輪 廓 曲 線 ）（ 2） 以 理 論 輪 廓 上 的 點(diǎn) 為圓 心 ， 滾 子 半 徑 rT為 半 徑 作一 系 列 的 滾 子 圓 ， 再 畫(huà) 滾 子圓 的 內(nèi) 包 絡(luò) 線 ， 則 為 從 動(dòng) 件凸 輪 的 實(shí) 際 輪 廓 曲 線 。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 是 指 理 論 輪 廓 曲 線 上 的 基 圓 。 nn BCr0 rT實(shí) 際 輪 廓 曲 線 理 論 輪 廓 曲 線 對(duì) 心 平 底 直 動(dòng) 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪圖 解 法 設(shè) 計(jì) 凸 輪 輪 廓 曲 線 五 . 任 務(wù) 拓 展 圖 解 法 可 以 簡(jiǎn) 便 地 作 出 凸 輪 輪 廓 ， 但 作 圖 誤 差較 大 ， 不 夠 精 確 ， 所 以 只 適 用 于 對(duì) 從 動(dòng) 件 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律要 求 不 太 嚴(yán) 格 的 地 方 。 對(duì) 于 精 度 要 求 高 的 高 速 凸 輪等 ， 必 須 用 解 析 法 精 確 設(shè) 計(jì) 。 下 一 頁(yè) 1. 解 析 法 設(shè) 計(jì) 凸 輪 輪 廓 曲 線 用 解 析 法 設(shè) 計(jì) 凸 輪 輪 廓 的 實(shí) 質(zhì) 是 建 立 凸 輪 輪 廓曲 線 的 數(shù) 學(xué) 方 程 式 ， 進(jìn) 而 準(zhǔn) 確 地 計(jì) 算 出 凸 輪 輪 廓 線上 各 點(diǎn) 的 坐 標(biāo) 值 ， 以 便 對(duì) 凸 輪 進(jìn) 行 加 工 和 檢 驗(yàn) 。 偏 置 直 動(dòng) 滾 子 從 動(dòng) 件 盤(pán) 形 凸 輪 輪 廓 的 設(shè) 計(jì)建 立 凸 輪 轉(zhuǎn) 軸 中 心 的 坐 標(biāo) 系 xOy根 據(jù) 反 轉(zhuǎn) 法 原 理 ， 凸 輪 以 轉(zhuǎn) 過(guò) 角 ；B點(diǎn) 坐 標(biāo) 為 sincos)( cossin)( 00 essy essx上 式 即 為 凸 輪 理 論 廓 線 方 程 實(shí) 際 廓 線 與 理 論 廓 線 在 法 線 上 相 距滾 子 半 徑 r T， 則 推 出 sincosTTryy rxx 式 中 取 “ ”號(hào) 時(shí) 為 內(nèi) 等 距 曲 線 ， 取 “ ” 號(hào) 時(shí) 為 外 等 距 曲 線1. 用 解 析 法 設(shè) 計(jì) 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 2. 凸 輪 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 中 應(yīng) 注 意 的 幾 個(gè) 問(wèn) 題 設(shè) 計(jì) 滾 子 從 動(dòng) 件 時(shí) 若 從 強(qiáng) 度 和 耐 用 性 考 慮 ， 滾 子的 半 徑 應(yīng) 取 大 些 。 滾 子 半 徑 取 大 時(shí) ， 對(duì) 凸 輪 的 實(shí) 際 輪廓 曲 線 影 響 很 大 ， 有 時(shí) 甚 至 使 從 動(dòng) 件 不 能 完 成 預(yù) 期 的運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 。（ 1） 滾 子 半 徑 的 選 擇 滾 子 半 徑 的 選 擇 （ 1） 滾 子 半 徑 的 選 擇 .凸 輪 理 論 輪 廓 為 內(nèi) 凹 時(shí) 由 圖 (a)可 得 = min+rT 實(shí) 際 輪 廓 曲 線 曲 率 半 徑 總 大 于 理 論 輪 廓 曲 線 曲 率半 徑 。 因 此 ， 不 論 選 擇 多 大 的 滾 子 ， 都 能 作 出 實(shí) 際 輪廓 曲 線 。 當(dāng) 理 論 廓 線 外 凸 時(shí) (可 分 為 三 種 情 況 )r = r min- rT1) r min rT時(shí) r 0這 時(shí) 所 得 的 凸 輪 實(shí) 際 輪 廓 為 光 滑 的 曲 線 (如 圖 b)2) r min= rT 時(shí) r = 0， 實(shí) 際 輪 廓 線 變 尖 ， 極 易 磨 損 ， 產(chǎn) 生 失 真 (如 圖 c)。3) r min rT 時(shí) r 0， 即 實(shí) 際 曲 線 出 現(xiàn) 交 叉 會(huì) 出 現(xiàn) 嚴(yán) 重 失 真 (如 圖 d)。 （ 1） 滾 子 半 徑 的 選 擇 一 般 推 薦 rT=0.8 min。 為 了 避 免 出 現(xiàn) 尖 點(diǎn) ， 一 般 要 求 min3 5mm。 凸 輪 對(duì) 從 動(dòng) 件 的 作 用 力 F的 方 向 與 從 動(dòng) 件 上 力 作 用 點(diǎn) 的 速 度 方向 之 間 所 夾 的 銳 角 a稱 為 壓 力 角 。acos1 FF asin2 FF （ 2） 壓 力 角 的 校 核自 鎖 ： 當(dāng) 增 大 到 一 定 程 度 后 ， 以至 于 導(dǎo) 路 的 摩 擦 阻 力 大 于 有 效 分 力時(shí) ， 無(wú) 論 凸 輪 給 予 從 動(dòng) 件 多 大 的 力 ，從 動(dòng) 件 都 不 能 運(yùn) 動(dòng) 。 推 薦 壓 力 角 數(shù) 值 移 動(dòng) 從 動(dòng) 件 a=30擺 動(dòng) 從 動(dòng) 件 a=45 回 程 中 ， 一 般 不 會(huì) 有 自 鎖 現(xiàn) 象 ， 壓 力 角 取 值 為 4.4.2 壓 力 角 的 校 核 a=70 80 (3) 基 圓 半 徑 的 確 定 根 據(jù) 凸 輪 的 結(jié) 構(gòu) 確 定 rb：在 設(shè) 計(jì) 凸 輪 時(shí) ， 先 根 據(jù) 條 件 確 定基 圓 半 徑 rb。制 成 凸 輪 軸 時(shí) ， rb=r+rT+(25)mm；單 獨(dú) 制 造 凸 輪 時(shí) ， r b= rh+ rT+(25)mm。 根 據(jù) 壓 力 角 確 定 rb 諾 模 圖 設(shè) ： 凸 輪 升 程 角 45o,max=30o,行 程 h=30mm,簡(jiǎn) 諧 運(yùn) 動(dòng) ， 求 基 圓 半 徑 rb。解 ： 過(guò) 升 程 角 45o和 max=30o畫(huà) 直 線 相 交 于 直 徑 線 上 得 h/rb=0.35所 以 ， rb=h/0.35=30/0.35=86mm 下 一 頁(yè) v凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 應(yīng) 用v凸 輪 機(jī) 構(gòu) 的 分 類v推 桿 的 常 用 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律v凸 輪 輪 廓 曲 線 的 設(shè) 計(jì)設(shè) 計(jì) 方 法 所 依 據(jù) 的 基 本 原 理 反 轉(zhuǎn) 法設(shè) 計(jì) 方 法 ： 圖 解 法 、 解 析 法v凸 輪 機(jī) 構(gòu) 基 本 尺 寸 的 確 定滾 子 半 徑 、 基 圓 半 徑 、 壓 力 角 、等 速 運(yùn) 動(dòng)等 加 速 等 減 速 運(yùn) 動(dòng)簡(jiǎn) 諧 （ 余 弦 ） 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 n 作 業(yè) P49 （ 7） （ 8）