凸轮机构例题.doc

第三章 凸轮机构典型例题 例 1 在图示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，其圆心在A点，半径R=40mm，凸轮转动方向如图所示，lOA=25mm，滚子半径rt=10mm，试问： （1）凸轮的理论廓线为何种曲线？ （2）凸轮的基圆半径r b=? （3）从动件的升距h=? 解：选取适当的比例尺作机构图如图（b）所示 （1）理论廓线η为半径为R+rt =40+10=50mm的圆。 （2）凸轮的基圆半径r b 凸轮理论廓线的最小向径称为凸轮的基圆半径，如图所示线段OC即为理论廓线η的最小向径，也就是凸轮的基圆半径r b。由图（b）可知 r b=l AC － lAO =（R+rt）－lAO=（40+10）－25=25mm （3）从动件的升距h 从动件上升的最大距离h称为从动件的升距，它等于理论廓线η的最大与最小向径之差。因此， h=（lAO+R+rt）－r b=25+40+10－25=50mm 例 2 如图（a）所示为凸轮机构推杆的速度曲线，它由四段直线组成。要求：画出推杆的位移线图和加速度线图；判断那几个位置有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的F位置。凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。 解： 由图（a）所示推杆的速度线图可知 在OA段内，因推杆的速度v=0，故此段为推杆的近休止，推杆的位移及加速度均为零，即s=0，a=0，如图（b）（c） 所示。在AD段内，因v0，故为推杆的推程段。且在AB段内，因速度线图为上升的斜直线，故推杆先等加速上升，位移线图为抛物线运动曲线，而加速度线图为正的水平直线段；在BC线段内，速度线图为水平直线段，故推杆继续等速上升，位移线图为上升的斜直线，而加速度线图为与δ轴重合的线段 ；在CD段内，因速度线图为下降的斜直线，故推杆继续等减速上升，位移线图为抛物线运动曲线，而加速度线图为负的水平直线段 。做出推杆的推程段的位移及加速度线图， 如图（b）（c） 所示。 在DE段内，因v0，故为推杆的回程段，且速度线图为水平线段，推杆作等速下降运动。位移线图为下降的斜直线，而加速度线图为与δ轴重合的线段，且在D和E处其加速度分别为负无穷大和正无穷大， 如图（b）（c） 所示。 由推杆速度线图（a）和加速度线图（c）可知，在D及E处，有速度突变，且在加速度线图上分别为负无穷大和正无穷大。故在在D及E处有刚性冲击。在加速度线图上A，B，C，处有加速度值的有限值突变，故在这几处凸轮机构有柔性冲击。 在F处有正的加速度值，故有惯性力，但既无速度突变，也无加速度突变，因此，F处无冲击存在。 例3 图示为一移动滚子从动件盘形凸轮机构，滚子中心位于B0点时为该机构的起始位置。试求： （1）滚子与凸轮廓线在B1 点接触时，所对应的凸轮转角φ1。 （2）当滚子中心位于B2 点时，凸轮机构的压力角α2。 解 （1）这是灵活运用反转法的一种情况，即已知凸轮廓线，求当从动件与凸轮廓线上从一点到另一点接触时，凸轮转过的角度。 求解步骤如下： 1）正确作出偏距圆，如图（b）所示 2）用反向包络法求处在B1点附近的部分理论廓线η。 3）找出滚子与凸轮在B1点接触时滚子中心的位置B1。 4）过B1点作偏心圆的切线，该切线即为滚子与凸轮在B1 点接触时从动件的位置。该位置与从动件起始位置线间的夹角，即为所求得凸轮转角φ1。如图所示，φ1也可在偏心圆上度量。 （2）这是灵活运用反转法的另一种情况，即已知凸轮廓线，求当凸轮从图示位置转过某一角度到达另一位置时，凸轮机构的压力角。求解步骤如下： 1）过B2点作偏心圆的切线，该切线即为滚子中心位于B2 点时从动件的位置。 2）过B2点作出凸轮廓线的法线nn，该法线必通过滚子中心B2，同时通过滚子与凸轮廓线的切点，它代表从动件的受力方向。 3）该法线与从动件位置线间所夹的锐角即为机构在该点处的压力角α2，如图（b）所示。 例4 在图（a）示的凸轮机构中，从动件的起始上升点为C点。 （1）试在图上标出从C点接触到D点接触时，凸轮转过的转角φ，及从动件走过的位移；（2）标出在D点接触时凸轮机构的压力角α。 解： 具体解法如图（b）所示。 为半径画圆并将其6等分 第 3 页