机械原理第九章

凸轮的设计和参数选择
设计原则
凸轮的设计应考虑载荷、速度 和精度等因素，并满足运动学 和强度学的要求。
参数选择
凸轮的参数包括凸轮半径、凸 轮轴角度和凸轮顶点位置等， 应根据具体需求进行选择。
优化方法
通过数学模型和仿真分析，可 以优化凸轮的形状和参数，以 提高凸轮机构的性能。
凸轮机构的运动分析
1
转动运动
通过凸轮的旋转，实现机构的直线或曲线运动。
2
滑动运动
随着凸轮轮廓的变化，机构的接触点会产生水平或竖直方向的滑动运动。
3
摇摆运动
凸轮的摇杆或滚柱可以实现机构的摇摆运动。
凸轮机构的布置和设计原则
1 布置方式
根据机构的运动要求和空间限制，选择合适 的凸轮布置方式，如列状、行状或环状。
2 设计原则
在凸轮机构的设计过程中，要考虑机构的刚 度、强度和稳定性等因素，以提高机构的性 能。
凸轮机构的应用案例
发动机气门机构
凸轮机构用于控制发动机气门的 开闭，保证发动机的正常运行。
印刷机印版定位
凸轮机构用于实现印刷机印版的 准确定位，提高印刷质量。
纸张折叠机构
凸轮机构用于纸张折叠机构，实 现精确的折叠操作。
小结和要点
1 2 3 4
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6
凸轮机构是一种常见的机械传动机构。 凸轮机构具有多种分类和特点。 凸轮的设计和参数选择需要考虑多个因素。 凸轮机构的运动分析可以通过几何和动力学方法 实现。 凸轮机构的布置和设计应根据具体要求进行选择。
凸轮机构在多个领域都有广泛应用。

凸轮机构是机械工程中常见的一种机构，用于将轮系运动转化为直线或曲线 的机械动作。它具有简单可靠的特点，广泛应用于各个领域。

9-2 在飞机起落架所用的铰链四杆机构中，已知连杆的两位置如题图9-1所示，要求连架杆AB的铰链A 位于B1C1的连线上，连架杆CD的铰链D位于B2C2的连线上。

试设计此四杆机构。

题图9-1解：9-3 用图解法设计一曲柄摇杆机构。

已知两固定铰链点A、D，摇杆位于左极限位置时，对应的连杆位置为M1N1，且M1N1与AD之间的夹角为65︒，过点D的铅垂线为摇杆左右极限位置的对称轴，且摇杆的摆角恰等于极位夹角θ的2倍，并求其行程速比系数K。

（注：M1、N1为连杆AB线上的任意两点，请直接在题图9-2上作图）题图9-2解：B1BC C1θθ2DA由几何关系可知：A点位于以D为圆心，CD杆长为半径的圆上。

因为：AD=DC1可知：︒︒︒=⨯-=∠506521801DA C︒︒︒=-=405090θ所以：571711-180180.==+=︒︒θθK 9-4 试设计一铰链四杆机构。

已知行程速度变化系数K =1，机架长l AD =100mm ，曲柄长l AB =20mm ，且当曲柄与连杆共线，摇杆处于右极限位置时，曲柄与机架的夹角为30︒（题图9-3）。

试用图解法确定摇杆及连杆的长度。

题图9-3解：A B ’B CC ’D O30°如图所示: mm 25l l =='AB AB mm 25l l =='OC OC 50mm l =ODmm 2910l l l 2OD2DC'=+='DC mm 35030l l =⋅=︒cos AD BC9-5 如题图9-4所示，已给出铰链四杆机构的连杆（铰链C 在连杆参考线I 和II 上）和连架杆AB 的两组对应位置，以及固定铰链D 的位置，已知l AB =25mm 。

试：（1） 用图解法设计此铰链四杆机构，并给出连杆BC 的长度和连架杆CD 的长度； （2） 判断连架杆AB 是否可整周转动，并给出理由；（3） 当连架杆AB 为原动件时，在图上标出机构位于AB 1C 1D 位置的传动角。

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谢谢大家！
M f fQr
r’——当量摩擦半径
非跑合：
r
2 3
r23 r22
r13 r12
跑合： r r1 r2
2
Q
1
p
p
2r1
2
2r2
例9-2 图示偏心夹具中，已知轴径O的半径r0、当量摩擦 系数f0、偏心距e、偏心圆盘1的半径r1以及它与工件2之间 的摩擦系数f，求不加力F仍能夹紧工件时的楔紧角ß。
二、机构力分析的目的和方法
一、目的
1、确定运动副反力 2、确定机械的平衡力（力矩） （为保证机构按给定的运动规律运动，必须施加驱动力（力矩） 与已知外力相平衡，这种未知力（力矩）称为平衡力）
二、方法
静力计算： （低速）不考虑惯性力，看成平衡系统 动力计算： （高速）考虑惯性力，看成平衡系统
同时计入静载荷和动载荷的计算。应用达朗贝尔原理，假 想地将惯性力加在产生该力的构件上，则在惯性力和其它 外力的作用下，该机构及其构件都可以认为是处于平衡状 态的。因此可以用静力方法计算。这种动力计算称为动态 静力计算。
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.2407 :33:140 7:33Oc t-2024- Oct-20
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。07:33:1407 :33:140 7:33Saturday , October 24, 2020

从动件----直动、摆 动 。
凸轮机构特点：机构简单紧凑，推杆能达到各种预期 的运动规律。 但凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损。
2、凸轮机构的分类
按凸轮形状分：盘形凸轮、平板凸轮、圆柱凸轮 按推杆形状分：尖顶推杆、滚子推杆、平底推杆
封闭方式：力封闭（如弹簧）、几何封闭
§9-2 推杆运动规律 名词介绍：
3、解析法设计凸轮轮廓曲线 ① 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构
建立 oxy 坐标系， B0 点 为凸轮推程段廓线起 始点。 rr -----滚子半径
x ( s0 s) sin e cos y ( s0 s) cos e sin
此式为凸轮理 论廓线方程式。 e—偏心距
得推杆推程运动规律：
S h / 0 v h / 0 a0
等速运动规律有刚性 冲击。（加速度有无 穷大值的突变）
同理可推得等速运动回程时运动规律：
S h(1 / 0 ) v h / 0 a0
（2）二次多项式运动规律 二次多项式表达式：

S C 0 C1 C 2 2 v ds / dt C1 2C 2 a dv / dt 2C 2

2
2
等减速回程： 2 2 S 2h( 0 ) / 0
) /0 v 4h ( 0 a 4h / 0
2
2

2
(3) 五次多项式运动规律
s C0 C1 C2 2 C3 3 C4 4 C5 5 v C1 2C2 3C3 2 4C4 3 5C5 4 a 2C2 2 6C3 2 12C4 2 2 20C5 2 3
回程时的运动方程：