圆柱凸轮机构 设计 结构计算.doc

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本章介绍凸轮机构的类型、特点、应用及盘形凸轮的设计。
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任意预期运动。在第4章介绍中，我们已经看到。凸轮机构在各种机械中有
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t—
州［SL
郭）
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图12-8
单位（mm）
弦距
销距半角
两柱销最小距离
柱销中心圆半径R2
柱销直径
柱销数
主动凸轮
直径R1
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°

135
50
8
100
上述过程可以用从动件的位移曲线来描述。以从动件的位移s为纵坐标，对应的凸轮转角为横坐标，将凸轮转角或达出来的图形称为从动件的位移线图，如图12-8b所示。
从动件在运动过程中，其位移s、速度v、加速度a随时间t（或凸轮转角）的变化规律，称为从动件的运动规律。由此可见，从动件的运动规律完全取决于凸轮的轮廓形状。工程中，从动件的运动规律通常是由凸轮的使用要求确定的。因此，根据实际要求的从动件运动规律所设计凸轮的轮廓曲线，完全能实现预期的生产要求。
，等加速-等减速运动规律、余弦加速度运动规律以及正弦运动规律等。
1．等速运动规律度有突变，其加速度和惯性力在理论上为无穷大，致使凸轮机构产生强烈的冲击、噪声和磨损这种冲击为刚性冲击。因此，等速运动规律只适用于低速、轻载的场合。
2．等加速等减速运动规律
从动件在一个行程h中，前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动，这种运动规律称为等加速等减速运动规律。通常加速度和减速度的绝对值相等，其运动线图如图12-10所示。
^(0
列上｝
图12-9
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图12-10
由运动线图可知，这种运动规律的加速度在A、B、C三处存在有限的突变，因而会在机构中产生有限的冲击，这种冲击称为柔性冲击。与等速运动规律相比，其冲击程度大为减小。因此，等加速等减速运动规律适用于中速、中载的场合。
3．简谐运动规律（余弦加速度运动规律）当一质点在圆周上作匀速运动时，它在该圆直径上投影的运动规律称为简谐运动。因其加速度运动曲线为余弦曲线故也称余弦运动规律，其运动规律运动线图如图12-11所示。
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a>b)
图12-11
由加速度线图可知，此运动规律在行程的始末两点加速度存在有限突变，故也存在柔性冲击，
的工作要求进行合理选择。

根据机器的工作要求，在确定了凸轮机构的类型及从动件的运动干规律、凸轮的基圆半径和凸
轮的转动方向后，便可开始凸轮轮廓曲线的设计了。凸轮轮廓曲线的设计方法有图解法和解析法。
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图解法简单直观，但不够精确，只适用于一般场合；解析法精确但计算量大，随着计算机辅助设计的迅速推广应用，解析法设计将成为设计凸轮机构的主要方法。以下分别介绍这两种方法。
0
图12-13


图解法绘制凸轮轮廓曲线的原理是反转法，即在整个凸轮机构（凸轮、从动件、机架）上加一个与凸轮角速度大小相等、方向相反的角速度（-€）,于是凸轮静止不动，而从动件则与机架（导路）一起以角速度（一€）绕始终与凸轮轮廓保持接触，所以从动件在反转行程中，其
尖顶的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。

例12-1设已知凸轮逆时针回转，其基圆半径rb=30
mm,从动件的运动规律为
凸轮转角
0。〜180。
180°〜300。
从动件的运动规律
等速上升30mm
等加速等减速下降回到原处
300。〜360。
停止不动
试设计此凸轮轮廓曲线。
解：设计步骤如下：
（1）选取适当比例尺作位移线图
选取长度比例尺和角度比例尺为
%=（m/mm）,出=6（度/mm）
按角度比例尺在横轴上由原点向右量取30mm、20mm、10mm分别代表推程角180。、回程角120。、近停程角60。。每30°取一等分点等分推程和回程，得分点1、2、、10,停程不必取分点，
在纵轴上按长度比例尺向上截取15mm代表推程位移30mm。按已知运动规律作位移线图（图12-14a）。
（2）作基圆取分点
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