第十节-凸轮从动件运动规律与凸轮轮廓形状设计

1、根据工作要求，合理选择凸轮的形式和从动件形式，确定从动件的运动规律。2、根据容许的空间、从动件行程、凸轮形式等情况，合理确定凸轮的基圆半径。3、根据从动件的运动规律，用图解法设计凸轮轮廓。4、检查凸轮轮廓设计是否合理。5、设计结构和选择材料。§3-3用图解法设计盘形凸轮轮廓曲线一、凸轮机构的一般设计步骤设计方法：图解法，解析法假想给整个机构加一公共角速度-w,凸轮：相对静止不动推杆：一方面随导轨以-w绕凸轮轴心转动另一方面又沿导轨作预期的往复移动推杆尖顶在这种复合运动中的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。二、图解法设计凸轮轮廓曲线(一)、图解法的原理设计凸轮廓线的图解法是根据反转法原理作出从动件推杆尖顶在反转运动中依次占据的各位置，然后作出其高副元素所形成的曲线族；并作从动件高副元素所形成的曲线族的包络线，即是所求的凸轮轮廓曲线。(二)、图解法的方法和步骤1、对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构设计要求：已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。而推杆的运动规律如图所示。试设计该对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。2、对心直动滚子从动件盘形凸轮机构已知条件:凸轮的基圆半径为r0,滚子半径rr,凸轮沿逆时针方向等速回转。推杆的运动规律如图所示。试设计对心直动滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。3、对心直动平底从动件盘形凸轮机构已知条件:凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。推杆的运动规律如图所示。试设计对心直动平底从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。4、偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构已知条件:已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。而推杆的运动规律已知，已知偏距e。试设计。从动画中看，从动件在反转运动中依次占据的位置将不在是以凸轮回转中心作出的径向线,而是始终与O保持一偏距e的直线,因此若以凸轮回转中心O为圆心，以偏距e为半径作圆（称为偏距圆）,则从动件在反转运动中依次占据的位置必然都是偏距圆的切线,(图中…)从动件的位移(…)也应沿切线量取。然后将…等点用光滑的曲线连接起来，既得偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓。4、偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构已知条件:已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮转动方向。凸轮转动中心与从动件摆动中心的距离，摆动从动件的长度，已知从动件的运动规律，试设计。（从动件的位移是角位移）§4-4设计凸轮机构应注意的问题一、凸轮压力角的校核(1)、凸轮机构的压力角定义凸轮机构从动件作用力的方向线与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角，用α表示。凸轮机构设计实现预定运动规律受力良好，效率高，结构紧凑(2)、压力角与作用力以及机构尺寸的关系将凸轮对从动件的作用力F分解为F1和F2。F1为有效分力，F2为有害分力，当压力角α越大，有害分力F2越大，如果压力角增大，有害分力所引起的摩擦阻力也将增大，摩擦功耗增大，效率降低。如果压力角大到一定值时，有害分力所引起的摩擦阻力将大于有效分力F‘，这时无论凸轮对从动件的作用力F有多大，都不能使从动件运动，机构将发生自锁。(3)、许用压力角为了提高机构的效率、改善其受力情况，通常规定一许用压力角[α]，。推程：直动推杆取[α]＝300；摆动推杆[α]＝300～450；回程：通常不会引起自锁问题，但为了使推杆不至产生过大的加速度从而引起不良后果，通常取[α]=700～800。(4)、压力角校核αmax一般出现在1）从动件的起点位置2）从动件最大速度位置3）凸轮轮廓向径变化最大部分滚子从动件按理论轮廓校核平底从动件一般α=0，不需校核若αmax[α]:增大基圆半径偏置从动件二、凸轮基圆半径的确定srtan20r0越小，凸轮机构紧凑，但α越大，会造成αmax[α]，所以r0不能过小r0越大，α越小，凸轮机构传力性能越好，但机构不紧凑dr)26.1(0d:安装凸轮处轴径理论廓线的曲率半径：r实际廓线的曲率半径：ra三、滚子半径的选取内凹轮廓：滚子半径：r0外凸轮廓：ra=rrT结论：外凸的凸轮轮廓曲线,应使r0ρmin，通常取同时ρa=1-5mm,另外滚子半径还受强度、结构等的限制，因而也不能做得太小，通常取滚子半径rr=0.4r0。min08.0rr理论轮廓曲线最小曲率半径的求法：