中国矿业大学机械原理.pptx

《中国矿业大学机械原理.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中国矿业大学机械原理.pptx（73页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、介绍凸轮机构的特点、应用和分类；简述凸轮机构从动件常用的运动规律与选介绍凸轮机构的特点、应用和分类；简述凸轮机构从动件常用的运动规律与选择知识；论述在选定运动规律时进行凸轮轮廓曲线设计的作图法和解析法；了解凸择知识；论述在选定运动规律时进行凸轮轮廓曲线设计的作图法和解析法；了解凸轮及滚子结构设计、凸轮机构工作能力验算方法。轮及滚子结构设计、凸轮机构工作能力验算方法。凸轮机构凸轮机构是一种由凸轮、从动件和机架所组成的传动机构。是一种由凸轮、从动件和机架所组成的传动机构。6.16.1概概 述述提要提要Chapter 6 Cam Mechanisms and Design6凸轮机构及其设计第1页/共

2、73页6.2凸轮机构的分类及封闭形式凸轮机构的分类及封闭形式 凸轮机构的类型很多，根据从动件的运动形式，可分为直动和摆动两类。根据凸轮形状、从动件形状、封闭形式的不同，凸轮机构有如下类型。第一，直动从动件凸轮机构，如图6.1中的(a)(e)、(i)、(j)所示。第二，摆动从动件凸轮机构，如图6.1中的(f)(h)所示。第三，从动件与凸轮以力封闭的凸轮机构，如图6.1(c)所示。第四，从动件与凸轮以几何封闭的凸轮机构，如图6.1(i)、(j)所示。第2页/共73页平面凸轮机构的基本类型如下图所平面凸轮机构的基本类型如下图所示。示。(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)图6.

3、1凸轮机构的类型第3页/共73页2eV21r01AB3CV2(a)平面图(1)偏置直动尖底从动件盘形凸轮机构(b)三维图11V223图6.1(a)偏置直动尖底从动件盘形凸轮机构二维动画第4页/共73页2eV21r01AB3C(1)偏置直动尖底从动件盘形凸轮机构图6.1(a)偏置直动尖底从动件盘形凸轮机构三维动画(a)平面图第5页/共73页e2V2C3D1r01AB(a)平面图(2)偏置直动滚子从动件盘形凸轮机偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构构(b)三维图11V223e2V2图61(b)偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构二维动画第6页/共73页(a)平面图e2V2C3D1r01AB(2)偏置直动滚子从

4、动件盘形凸轮机构图6.1(b)偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构三维动画第7页/共73页(3)偏置直动平底从动件盘形凸轮偏置直动平底从动件盘形凸轮机构机构32eBC1r01Ae(b)三维图11V223图6.1(c)偏置直动平底从动件盘形凸轮机构二维动画(a)平面图第8页/共73页(3)偏置直动平底从动件盘形凸轮机构(a)平面图32eBC1r01A图6.1(c)偏置直动平底从动件盘形凸轮机构三维动画第9页/共73页(4)摆动尖底从动件盘形凸轮机摆动尖底从动件盘形凸轮机构构11ABr0223CD(a)平面图12211322(b)三维图图6.1(f)摆动尖底从动件盘形凸轮机构第10页/共73页11ABr

5、0223CD(a)平面图(4)(4)摆动尖底从动件盘形凸轮机构图6.1(f)摆动尖底从动件盘形凸轮机构三维动画第11页/共73页(b)三维图11322(5)摆动滚子从动件盘形凸轮机构(a)平面图223CD11ABr0223CD11ABr0图6.1(g)摆动滚子从动件盘形凸轮机构第12页/共73页(5)(5)摆动滚子从动件盘形凸轮机构(a)平面图223CD11ABr0图6.1(g)摆动滚子从动件盘形凸轮机构三维动画第13页/共73页11Ar0223C(a)平面图D(6)摆动平底从动件盘形凸轮机摆动平底从动件盘形凸轮机构构11322(b)三维图11Ar023CD图6.1(h)摆动平底从动件盘形凸轮

6、机构第14页/共73页11Ar0223C(a)平面图D(6)摆动平底从动件盘形凸轮机构图6.1(h)摆动平底从动件盘形凸轮机构三维动画第15页/共73页(7)盘形沟槽凸轮机构盘形沟槽凸轮机构11O123V2(a)平面图图6.1(i)盘形沟槽凸轮机构盘形沟槽凸轮机构三维动画第16页/共73页V11V223(8)移动凸轮机构移动凸轮机构V11V223图6.1(e)移动凸轮机构移动凸轮机构三维动画(a)平面图第17页/共73页(9)力封闭凸轮机构力封闭凸轮机构23V311O1r04511O1r0图6.1(c)力封闭移动凸轮机构移动凸轮机构(a)平面图 (b)三维图 第18页/共73页(10)等宽凸轮

7、机等宽凸轮机构构32V21O11V211O132(a)(b)图6.1(j)等宽凸轮机构等宽凸轮机构第19页/共73页(11)共轭凸轮机构共轭凸轮机构1O1123(b)(a)图6.1(k)共轭凸轮机构共轭凸轮机构第20页/共73页r0001002ADCB1BOtS6.3 从动件常用的运动规律从动件常用的运动规律 图6.2对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构r0001002ADCB1BOtS000102h凸轮机构的名词术语凸轮机构的名词术语0称为推程运动角。01称为远休止角。0称为回程运动角。02称为近休止角。第21页/共73页(1)多项式运动规律的一般表达式为多项式运动规律的一般表达式为推程或回程时从

8、动件的位移推程或回程时从动件的位移 S S(或角位移或角位移)、速度、速度V V(或角速度或角速度2 2)、加、加速度速度a a(或角加速度或角加速度 2 2)随时间随时间t t的变化规律。因凸轮一般为匀速转动，凸轮转的变化规律。因凸轮一般为匀速转动，凸轮转角角 与时间与时间t t成正比，所以也可表示为成正比，所以也可表示为S S=S S()(位移规律位移规律)、V V=V V()(速度规速度规律律)和和a a=a a()(加速度规律加速度规律)。下面介绍下面介绍多项式运动规律多项式运动规律、三角函数三角函数运动规律的函数形式以及传动特运动规律的函数形式以及传动特征。征。(2)余弦加速度运动规

9、律为(3)正弦加速度运动规律为 第22页/共73页凸轮以等角速度凸轮以等角速度转动，推程角为转动，推程角为 0 0，行程为，行程为h h，式式 (6-1)(6-1)只保留只保留一次项并求一、二阶导数得一次项并求一、二阶导数得 S S=C0 0+C1 1 V=d=dS/d/dt=C1 1 (6.2)(6.2)a=d=dV/d/dt 边界条件为边界条件为推程始点处推程始点处=0=0、S S=0=0；推程终点处推程终点处 =0 0、S S=h h。代入代入式式(6.2)(6.2)得得C C0 0=0,=0,C C1 1=h h/0 0。同理可以推出回程的运动方程同理可以推出回程的运动方程式。式。S

10、S、V V 及及a a 图如下图所示。图如下图所示。一次多项式规律一次多项式规律第23页/共73页推程：S=h/0回程：S=h(1/0)V=h/0V=h/0a=0a=0h/08+OOOSaV0h0h/08+8图6.3一次多项式运动曲线一次多项式运动曲线第24页/共73页6.3.2二次多项式运动规律二次多项式运动规律 S S=C C0 0+C C1 1 +C C2 2 2 2V V=d=dS S/d/dt t=C C1 1 +2+2C C2 2 (6.3)(6.3)a a=d=dV V/d/dt t=2 =2 C C2 22 2 推程等推程等加加速度段的边界条件为速度段的边界条件为 推程始点处推

11、程始点处 =0=0、S S=0=0、V V=0=0；推程中点处推程中点处 =0 0/2/2、S S=h h/2/2。将其代入式将其代入式 (6.3)(6.3)得得C C0 0、C C1 1、C C2 2 C C0 0=0=0、C C1 1=0=0、C C2 2=2=2h h/2 20 0二次多项式运动规律的通式为二次多项式运动规律的通式为推程等推程等减减速度段的边界条件为速度段的边界条件为 始点处始点处 =0 0/2/2、S S=h h/2/2；终点处终点处 =0 0、S S=h h、V V=0=0。将其代入式将其代入式 (6.3)(6.3)得得C C0 0、C C1 1 、C C2 2 C

12、C0 0=h h、C C1 1=4=4h h/0 0、C C2 2=2 2h h/2 20 0于是得二次多项式运动规律为于是得二次多项式运动规律为第25页/共73页S S=2=2hh2 2 2 20 0S S=h h(1(12 2 2 2/2 2 0 0)V V=4=4hh/2 20 0V V=4 4 h h /2 20 0a a=4=4h h 2 2 /2 20 0 ，0 022 ，0 022S S=h h 1 12(2(0 0 )2 2/2 20 0 0 0/2,/2,0 0 S=2 S=2 h h(0 0 )2 2 /2 20 0 0 0/2,/2,0 0 ，0 022 ，0 022V

13、V=4=4hh(0 0 )/)/2 20 0V V=4 4hh(0 0 )/)/2 20 0a a=-4=-4h h 2 2/2 20 0a a=-4=-4h h 2 2/2 20 0a a=4=4h h 2 2/2 20 0推程回程第26页/共73页图图6.4二次多项式运动曲线二次多项式运动曲线h0 /20 /20 /20 /20 /20 /20/20/20/20/20/20/200aOSOOV第27页/共73页五次多项式运动规律五次多项式运动规律S=C0+C1+C22+C33+C44+C55V=dS/dt=C1+2 C2+3 C32+4 C43+5 C54 (6.7)a=dV/dt=2 C

14、22+6 C32+12 C422+20 C523 五次多项式运动规律的通式为五次多项式运动规律的通式为始点处始点处 =0=0、S S=0=0、V V=0=0、a a=0=0。终点处终点处 =0 0、S S=h h、V V=0=0、a a=0=0。代入式代入式(6.7)(6.7)得得C C0 0=C C1 1=C C2 2=0,=0,C C3 3=10=10h h/3 30 0，C C4 4=1515h h/4 40 0，C C5 5=6=6h h/5 50 0，为此得到推程运动方程式。同理推得回程运动方程式以及运动规律。为此得到推程运动方程式。同理推得回程运动方程式以及运动规律。推程时其边界条

15、件为第28页/共73页第29页/共73页h图图6.5 五次多项式运动曲线五次多项式运动曲线O0SOOaV0/2第30页/共73页余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律(简谐运动规律简谐运动规律)hOSOOaV0/20图图6.66.6余弦加速度规律运动曲线余弦加速度规律运动曲线第31页/共73页正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律(摆线运动规律摆线运动规律)第32页/共73页图图6.7正弦加速度运动正弦加速度运动 曲线曲线hOSOOaV0/20第33页/共73页16.4盘形凸轮轮廓曲线的作图法设计盘形凸轮轮廓曲线的作图法设计 图图6.4F01 6.4F01 凸轮轮廓线设计的凸轮轮廓线设计的“反转法

16、反转法”-13302211O基本原理基本原理第34页/共73页OS0010025101520h图图6.4F026.4F02对心直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线设计对心直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线设计(a)(a)从动件的运动规律曲线从动件的运动规律曲线对心直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计对心直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 已知从动件的运动规律曲线，如图已知从动件的运动规律曲线，如图6.4F026.4F02所示。所示。第35页/共73页-对心直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计对心直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 2345671089D1715161412201918111310r0

17、OCAB(b)作图过程图图6.86.8对心直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线设计对心直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线设计第36页/共73页11171516141312201918DC图图6.8对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设计对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设计12345671089AB-r0O对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 第37页/共73页图图6.9偏置直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线设偏置直动尖底从动件盘形凸轮轮廓曲线设计计-2345987610e01偏置尖底直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计偏置尖底直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 第38页/共

18、73页偏置滚子直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计偏置滚子直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 图图6.106.10偏置滚子直动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计偏置滚子直动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计-eO第39页/共73页图图6.11对心直动平底从动件盘形凸轮轮廓线设计对心直动平底从动件盘形凸轮轮廓线设计2461080A1357911171516141312201918-r0O第40页/共73页6.5盘形凸轮轮廓曲线的解析法设盘形凸轮轮廓曲线的解析法设计计图图6.126.12对心直动平底从动件盘形凸轮轮廓线设计对心直动平底从动件盘形凸轮轮廓线设计xyB0VCBdS/dPS0S-Or0平底直动从动件盘形凸轮轮

19、廓曲线的解析法设计 第41页/共73页凸轮实际廓线方程凸轮实际廓线方程(B点坐标方程点坐标方程)为为图图6.126.12对心直动平底从动件盘形凸轮轮廓线设计对心直动平底从动件盘形凸轮轮廓线设计xyB0VCBdS/dPS0S-Or0第42页/共73页偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构如偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构如图图6.136.13所示。所示。图图6.136.13偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设计SBS0nBnS0 xy-r0OB0rge1滚子直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的解析法设计滚子直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的解析法设计第43页/共73页图图6.13偏置直

20、动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设计计 图图6.136.13所示为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。所示为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。在图示的坐标系在图示的坐标系xOyxOy中，取从动件尖底运动的起始点为中，取从动件尖底运动的起始点为B B0 0，按反转法，当凸轮转过，按反转法，当凸轮转过 角时，角时，从动件位移为从动件位移为S S，则滚子中心，则滚子中心B B点的坐标，也即凸轮的理论廓线方程为点的坐标，也即凸轮的理论廓线方程为SBS0nBnS0 xy-r0OB0rge1第44页/共73页图图6.13偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设偏置直动滚子从动件盘形凸轮

21、轮廓线设计计滚子中心滚子中心B B点的坐标为点的坐标为SBS0nBnS0 xy-r0OB0rge1第45页/共73页 式中式中e e 为偏距，为偏距，S S0 0=(=(r r2 20 0-e e2 2)0.50.5。当凸轮逆时针方向转动，从动当凸轮逆时针方向转动，从动件处于凸轮件处于凸轮 转动中心右侧时，转动中心右侧时，e e 取正值，反之为负；当凸轮顺时针方取正值，反之为负；当凸轮顺时针方向转动，从动件位于凸轮转动中心右侧时，向转动，从动件位于凸轮转动中心右侧时，e e 为负，反之为正。为负，反之为正。图图6.136.13偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线

22、设计SBS0nBnS0 xy-r0OB0rge1第46页/共73页图图6.13偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设计计滚子从动件凸轮的滚子从动件凸轮的实际廓线实际廓线是与是与理论廓线理论廓线距离为距离为 r rg g (滚子半径滚子半径)的等距曲线，如的等距曲线，如图图6.136.13所示。过所示。过B B点作理论廓线的法线点作理论廓线的法线 n nn n，向内取，向内取 r rg g 距离、得距离、得 B B(x x，y y)点，点，B B 点即为外凸轮上的一点。点即为外凸轮上的一点。B B 点的坐标方程点的坐标方程即为实际廓线的方程。即为实际廓线的方程。SB

23、S0nBnS0 xy-r0OB0rge1第47页/共73页 理论廓线理论廓线B B点处的法线点处的法线n nn n的斜率等于该点切线斜率的负倒的斜率等于该点切线斜率的负倒数，即数，即 由式由式(6.13)(6.13)得得第48页/共73页式中式中“”号用于内等距曲线号用于内等距曲线(外凸轮外凸轮)，“”用于外等距曲线用于外等距曲线(内凸轮内凸轮)。式中。式中 coscos、sinsin 的表达式同前。的表达式同前。实际廓线上对应点实际廓线上对应点B B (x x,y y)的坐标为的坐标为图图6.13 6.13 偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线设计SBS0nB

24、nS0 xy-r0OB0rge1第49页/共73页摆动滚子从动件盘形凸轮机构摆动滚子从动件盘形凸轮机构如图如图 6.5F01 6.5F01 所示，取坐所示，取坐标系标系 x O yx O y，0 0 为起始角，从为起始角，从动件滚子中心动件滚子中心 B B0 0 为起始点；为起始点；OAOA0 0 反转反转 角后，从动件由角后，从动件由 0 0 向外摆动向外摆动 角，其滚子中心为角，其滚子中心为 B B 点；点；a a 为凸轮转动中心为凸轮转动中心 OO 到从动件固定转动中心到从动件固定转动中心 A A 的距的距离；离；l l 为从动件的长度。凸轮为从动件的长度。凸轮的理论廓线方程为的理论廓线

25、方程为图图6.5F016.5F01摆动滚子从动件摆动滚子从动件盘形凸轮轮廓线方程盘形凸轮轮廓线方程yOa0lA0B00lxr0AB-第50页/共73页图图6.5F01摆动滚子从动件盘形凸轮轮廓线摆动滚子从动件盘形凸轮轮廓线方程方程凸轮实际廓线方程式同式凸轮实际廓线方程式同式(6.16)(6.16)。yOa0lA0B00lxr0AB-第51页/共73页6.6凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定Ger0S0SL21L1rgAPOr0C1234nnBF12F43DDEF43Exy3434图6.14偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的受力分析凸轮机构的基本尺寸包括理论基圆半径r0、滚子半径rg、从

26、动件的安装结构尺寸L1和L2、正负偏置距e和压力角，如图6.14所示。00.10.20.30.40.50.60.70.80102030405060708090 100 110120图6.15偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的机械效率第52页/共73页凸轮机构中的作用力与许用压力角凸轮机构中的作用力与许用压力角在图6.14中，凸轮1给滚子2的驱动力为F12，滚子2给推杆3的作用力F23F12，机架4在D、E两点给推杆3的作用力分别为F43D、F43E，推杆3上总阻力为G，推杆3上的惯性力不计。由推杆3的力平衡条件Fx，Fy和MA得第53页/共73页化简后得作用力化简后得作用力F23 与总阻力与总阻

27、力G 的关系为的关系为 若当量摩擦角340，则得理想状态下的作用力F230G/cos。此时机械效率为为了提高机械效率，规定凸轮机构的最大压力角max小于许用压力角。在推程阶段，当推杆作移动时，30；当推杆作摆动时，3545。在回程阶段，7080。第54页/共73页凸轮基圆半径的确定凸轮基圆半径的确定Ger0S0SL21L1rgAPOr0C1234nnBF12F43DDEF43Exy3434图6.14偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的受力分析在图6.14中，由直角ACP得关于压力角的函数式为 第55页/共73页图图6.15偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的机械效偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的机械效

28、率率在图6.14所示的偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构中，设理论基圆半径r00.100m、滚子半径rg0.030m、从动件的直径d0.025m、从动件的安装结构尺寸L10.300m和L20.060m、正偏置距e0.020m，0.098m，移动副中的摩擦3410。假设从动件2的运动规律为正弦加速度，h0.150m，01202/3，。由此得00时，偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的机械效率如图6.15所示。00.10.20.30.40.50.60.70.80102030405060708090 100 110120第56页/共73页对于对于图图6.12所示的直动平底从动件盘形凸轮机构，由于压力角所示的

29、直动平底从动件盘形凸轮机构，由于压力角始终等于零，所以凸轮基圆半径始终等于零，所以凸轮基圆半径r0的选择主要影响凸轮轮廓的存的选择主要影响凸轮轮廓的存在性，如在性，如图图6.16所示。所示。112323OB1B2B3B1B2B31B0B0001设从动件的运动规律已经确定，若凸轮的基圆半径选为r0OB0，当从动件的平底位于B0、B1、B2、B3、时，不存在一条光滑的曲线与每一个平底相切，即凸轮的轮廓不存在；若凸轮的基圆半径选为r01OB0，当从动件的平底位于B0、B1、B2、B3、时，存在一条光滑的曲线与每一个平底相切，该光滑的曲线即为凸轮的轮廓。图6.16直动平底从动件盘形凸轮机构凸轮基圆半径

30、与轮廓的存在性 第57页/共73页滚子半径的确定滚子半径的确定图图6.176.17滚子半径滚子半径r rg g对凸轮实际轮廓的影响对凸轮实际轮廓的影响minrg rg min rg=minmin rgminrrmin(a)(b)(c)第58页/共73页平底最小长度的确定平底最小长度的确定 图图6.126.12对心直动平底从动件盘形凸轮机构对心直动平底从动件盘形凸轮机构xyB0VCBdS/dPS0S-Or0-xVCBdS/dPS0S第59页/共73页6.7凸轮机构的应用凸轮机构的应用 1234图6.18是发动机图2.7(a)中的凸轮配气机构，当凸轮转动时，移动从动件2作间歇的上下运动，从而实现气

31、门的开与闭。图6.18汽车发动机的配气机构(1)汽车发动机的配气机构第60页/共73页(2)家用缝纫机的送布机构家用缝纫机的送布机构图6.19家用缝纫机的送布机构CAEG1B1DF24567893P送布返回下降抬高送料齿板布料板P点的运动轨迹针距座H第61页/共73页(3)曲柄滑块与凸轮组合的块状物料推送曲柄滑块与凸轮组合的块状物料推送机构机构 hAB112147ab1K3K2K1K4K56KB2b2358C1C2DE图6.20曲柄滑块与凸轮组合的块状物料推送机构第62页/共73页6.8凸轮副的接触应力凸轮副的接触应力 接触长度为接触长度为 L L 的两个圆柱体，如图的两个圆柱体，如图6.8F

32、01(a)6.8F01(a)所示，在法向力所示，在法向力F Fn n(N)(N)作用作用下，其接触表面产生局部弹性变形，变形区中的接触应力分布是不均匀的，下，其接触表面产生局部弹性变形，变形区中的接触应力分布是不均匀的，在理论接触线上接触应力达到最大值，如图在理论接触线上接触应力达到最大值，如图6.8F016.8F01(b)(b)所示。所示。图图6.8F016.8F01两圆柱体的接触应力两圆柱体的接触应力 (a)(b)第63页/共73页图图6.8F02两圆柱体的接触应力两圆柱体的接触应力 21FbnO1O2LHH21Fbn2HL (c)(d)第64页/共73页 H H=Z ZE E F Fn

33、n/(/(L L )1/21/2 N/mmN/mm2 2 (6.8F01)(6.8F01)Z ZE E=1/(1-=1/(1-2 21 1)/)/E E1 1+(1-+(1-2 22 2)/)/E E2 2 1/2 1/2 N/mmN/mm2 2 1/21/2式中式中 E E1 1、E E2 2 为凸轮和从动件的弹性模量 (N/mm(N/mm2 2)，1 1、2 2为凸轮和从动件材料的波松比。式式(6.8F01)(6.8F01)中的 1/1/为综合曲率，1/1/=1/=1/1 1 1/1/2 2 ，1 1、2 2分别为两圆柱体的半径，“”号用于外接触，“”号用于内接触。式中式中 Z ZE E

34、称为弹性系数，其计算式为称为弹性系数，其计算式为根据弹性力学的赫兹公式根据弹性力学的赫兹公式4646，最大接触应力最大接触应力 H H 为为第65页/共73页凸轮副的许用接触应力凸轮副的许用接触应力 凸轮副的许用接触应力按下式计算凸轮副的许用接触应力按下式计算表表6.8F01 6.8F01 接触疲劳强度极限接触疲劳强度极限 0H0H材料类别材料类别材料类别材料类别热热热热 处处处处 理理理理工作表面硬度工作表面硬度工作表面硬度工作表面硬度 0H 0H/Nmm/Nmm-2-2碳素钢碳素钢碳素钢碳素钢合金钢合金钢合金钢合金钢正火、调质正火、调质正火、调质正火、调质HBS350HBS3502HBS+

35、702HBS+70整体淬火整体淬火整体淬火整体淬火HRC38HRC38505018HRC+15018HRC+150表面淬火表面淬火表面淬火表面淬火HRC40HRC40505017HRC+20017HRC+200渗碳淬火渗碳淬火渗碳淬火渗碳淬火HRC55HRC55656523HRC23HRC氮氮氮氮 化化化化HV550HV55075075010501050铸铸铸铸 铁铁铁铁HBS170HBS1702402402HBS2HBS H H=0 0H H/S SH H Z ZN N Z ZR R N/mmN/mm2 2 (6.8F02)(6.8F02)第66页/共73页凸轮机构的结构设计凸轮机构的结构设

36、计 (1)(1)滚子的结构设计滚子的结构设计 图6.8F03滚子的结构型式(b)(a)滚子的结构可以取多种型式，下面是常见的几种型式。滚子的结构可以取多种型式，下面是常见的几种型式。第67页/共73页图图6.8F04滚子的结构型式滚子的结构型式 (d)(c)第68页/共73页6.9 圆柱凸轮机构圆柱凸轮机构 直动从动件圆柱凸轮机构直动从动件圆柱凸轮机构 图6.8F056.8F05 滚子直动从动件圆柱凸轮机构V2r0Rb圆柱凸轮机构可以实现从动件圆柱凸轮机构可以实现从动件作移动与摆动的空间运动变换。作移动与摆动的空间运动变换。其设计方法与平面凸轮机构的相其设计方法与平面凸轮机构的相似。似。第69

37、页/共73页6.10 高速凸轮机构简介高速凸轮机构简介 图6.8F076.8F07凸轮机构的动力学模型32V21图6.8F066.8F06凸轮机构的三维模型ksMexCxkfVFrc第70页/共73页图图6.8F08所示模型的运动微分方程所示模型的运动微分方程为为图中Fr为工作阻力；Me 为从动件的等效质量；ks为弹簧的刚度；Fs为弹簧的初始压力;kf 为从动件的纵向刚度；c为从动件运动的阻尼系数。x为从动件运动的实际输出运动规律；xc为从动件运动的理论输出运动规律。ksMexCxkfVFrc图6.8F086.8F08凸轮机构的动力学模型第71页/共73页运动微分方程运动微分方程 进一步化简为进一步化简为其中 当c=0,Fr=0时，该凸轮机构处于无阻尼自由振动状态。称为该凸轮机构的一阶固有频率。xtO理论位移曲线实际位移曲线图6.8F096.8F09运动规律的曲线表示该凸轮机构的工作端动态响应解为第72页/共73页感谢您的观看！第73页/共73页