《凸轮机构》PPT课件

第 六 章 凸 轮 机 构 及 其 设 计一 、 基 本 要 求二 、 基 本 概 念 和 基 础 知 识三 、 学 习 重 点 及 难 点四 、 例 题 精 选五 、 试 题 自 测 及 答 案 一 、 基 本 要 求 1 . 了 解 凸 轮 机 构 的 组 成 、 类 型 及 应 用 。3 . 深 刻 理 解 相 对 运 动 （ 也 称 “ 反 转 法 ” ） 原 理 ， 并 能 利 用该 原 理 设 计 盘 形 凸 轮 的 轮 廓 曲 线 （ 图 解 法 ） 。4 . 学 会 用 解 析 法 设 计 盘 形 凸 轮 的 轮 廓 曲 线 。2 . 了 解 从 动 件 常 用 的 运 动 规 律 及 特 点 ， 并 学 会 如 何 选 择或 设 计 从 动 件 的 运 动 规 律 。5. 学 会 确 定 凸 轮 机 构 的 压 力 角 、 基 圆 半 径 和 滚 子 半 径 等 基 本 尺 寸 。 二 、 基 本 概 念 和 基 础 知 识 1. 基 本 概 念3. 反 转 法 原 理2. 运 动 规 律 的 选 择 与 设 计 原 则4. 基 本 尺 寸 的 确 定 F 基 本 概 念 u 基 本 名 词 术 语u 从 动 件 运 动 规 律u 压 力 角 F 基 本 名 词 术 语（ 1） 基 圆 以 凸 轮 转 动 中 心 为 圆 心 ， 以 凸 轮 理 论 轮 廓 曲 线 上 的 最 小 半 径 为 半 径 所 画 的 圆 。 半 径 用 r0表 示 。（ 2） 推 程 从 动 件 从 距 凸 轮 转 动 中 心 的 最 近 点 向 最 远 点 的 运 动 过 程 。（ 3） 回 程 从 动 件 从 距 凸 轮 转 动 中 心 的 最 远 点 向 最 近 点 的 运 动 过 程 。（ 4） 行 程 从 动 件 的 最 大 运 动 距 离 。 常 用 h 表 示 行 程 。 F 基 本 名 词 术 语（ 5） 推 程 角 从 动 件 从 距 凸 轮 转 动 中 心 的 最 近 点 运 动 到 最 远 点 时 ， 凸 轮 所 转 过 的 角 度 。 用 表 示 。（ 6） 回 程 角 从 动 件 从 距 凸 轮 转 动 中 心 的 最 远 点 运 动 到 最 近 点 时 ， 凸 轮 转 过 的 角 度 。 用 表 示 。（ 7） 远 休 止 角 从 动 件 在 距 凸 轮 转 动 中 心 的 最 远 点 静 止 不 动 时 ， 凸 轮 转 过 的 角 度 。 用 s表 示 。（ 8） 近 休 止 角 从 动 件 在 距 凸 轮 转 动 中 心 的 最 近 点 静 止 不 动 时 ， 凸 轮 转 过 的 角 度 。 用 s 表 示 。 2.转 角 分 别 以 各 行 程 开 始 时 凸 轮 的 位 置作 为 度 量 基 准 ， 一 般 也 在 基 圆 上 度 量 ；（ 9） 从 动 件 的 位 移 s ： 凸 轮 转 过 转 角 时 ，从 动 件 运 动 的 距 离 。1. 位 移 s 的 度 量 基 准 ， 一 律 从 升 程 的 最 低位 置 开 始 度 量 （ 无 论 升 程 、 回 程 ） ； hst st ，时 ，回 程 ： 时 间 ，时 ，推 程 ： 时 间 00 000 h0F 基 本 名 词 术 语3.初 始 条 件 ：几 条 规 定 F 从 动 件 运 动 规 律 从 动 件 的 位 移 s、 速 度 v、 加 速 度 a与 凸 轮 转 角 （ 或 时 间 t） 之 间 的 函 数 关 系 。 2222 dddddddddd dddddddd )( stvtvtsa ststsv ss 不 计 摩 擦 时 ， 凸 轮 与 从 动 件 在某 瞬 时 接 触 点 处 的 公 法 线 方 向 与 从动 件 运 动 方 向 之 间 所 夹 的 锐 角 。 压 力 角 设 计 要 求 max 0A B Fn Pr0=rb Fx Fyn n ttF 压 力 角 l 从 动 件 的 最 大 速 度 vmax应 尽 量 小l 从 动 件 的 最 大 加 速 度 amin应 尽 量 小 ， 且 无 突 变l 从 动 件 的 最 大 跃 度 jmax应 尽 量 小F 从 动 件 运 动 规 律 的 选 择 与 设 计 原 则 F凸 轮 机 构 的 反 转 法 原 理 )()( s- 从 动 件 尖 顶 相 对 凸 轮 的运 动 轨 迹 形 成 了 凸 轮 的 轮 廓曲 线 。结 论1 20B 1BO 1B 32B2B3B3B )()( s 1- 0 21 21B 2B1B 2BO0B 1A 2A0A F凸 轮 机 构 基 本 尺 寸 的 设 计F 基 圆 半 径 的 设 计F 滚 子 半 径 的 设 计F 平 底 长 度 的 设 计F 偏 距 的 设 计 F 基 圆 半 径 的 设 计 220 )tandd( esesr 凸 轮 基 圆 半 径 最 小 基 圆 半 径 220min )tandd( esesr 直 动 滚 子 从 动 件 盘形 凸 轮 机 构 式 中 2222 2/322 dd.dddd.dd )dd()dd xyyx yx （条 件 min 22min0 dd ssr 凸 轮 基 圆 半 径 直 动 平 底 从 动 件 盘形 凸 轮 机 构 考 虑 运 动 失 真 ： minr 8.0 r考 虑 强 度 要 求 ： 0r )5.01.0( rr F 滚 子 半 径 的 设 计 平 底 的 长 度 ： lslOPl maxmax )dd(22 式 中 ： mm75lF 平 底 长 度 的 设 计 偏 距 e 的 计 算 公 式 )(ddtan 00220 ss evss evser es 式 中 )(tan 0maxmax ss ev 0 max ev maxmax ve 条 件 F 偏 距 的 设 计 三 、 学 习 重 点 及 难 点反 转 法 原 理应 用 反 转 法 求 解 凸 轮 机 构 的 转 角 、 位 移 和压 力 角 等 参 数凸 轮 机 构 的 基 本 概 念从 动 件 常 用 的 运 动 规 律 及 其 特 性设 计 平 面 凸 轮 轮 廓 曲 线 的 图 解 法 与 解 析 法确 定 凸 轮 机 构 的 基 本 尺 寸 学 习 难 点学 习 重 点 四 、 例 题 精 选 (例 1、 例 2、 例 3） 解 （ 1） 图 示 位 置 的 解 2201220 OPtan ers evser el （ 2） 解 O 五 、 试 题 自 测 及 答 案 (1、 2、 3、 4、 5）1. 一 对 心 直 动 尖 顶 从 动 件 偏 心 圆 凸 轮 机 构 ， O为 凸 轮 几 何 中 心 ， O1为凸 轮 转 动 中 心 ， 直 线 ACBD， O1O= OA， 圆 盘 半 径 R=60 mm。 试 计 算 ： 21（ 1） 根 据 图 (a)及 上 述 条 件 确 定 基 圆 半径 r0、 行 程 h， C点 压 力 角 C和 D点 接 触时 的 位 移 sD 、 压 力 角 D 。 （ a） （ b）（ 2） 若 偏 心 圆 凸 轮 的 几 何 尺 寸 不 变 ， 仅将 从 动 件 由 尖 顶 改 为 滚 子 （ 图 (b)） ， 滚子 半 径 r T=10mm。 试 问 上 述 参 数 r0 、 h、 C和 sD 、 D有 无 改 变 ？ 如 有 改 变 ， 计 算其 数 值 。 （ 1） 图 （ a）解 mm3010 AOr mm6011 AOCOh 0C mm08.37 1221D AOODOOs 57.26)(arctan 1D ODOO （ 2） 图 （ b） mm40T10 rAOr （ 不 变 ）mm6011 AOCOh （ 不 变 ）0C mm16.36)( 02r21D rrROOh 20.23)(arctan 1D ODOO 2. 如 图 所 示 凸 轮 机 构 中 ， 凸 轮 为 一 偏 心 圆 盘 ， 圆 盘 半 径 R=80mm，圆 盘 几 何 中 心 O到 回 转 中 心 A的 距 离 OA=30mm， 偏 距 e=15mm， 平底 与 导 路 间 的 夹 角 45 ， 凸 轮 以 等 角 速 度 w=1 rad/s逆 时 针 回 转 。试 计 算 ：（ 1） 凸 轮 实 际 廓 线 的 基 圆 半 径 rb；（ 2） 从 动 件 的 行 程 h；（ 3） 该 机 构 的 最 大 压 力 角 max与 最 小 压力 角 min；（ 4） 从 动 件 的 推 程 运 动 角 和 回 程 运 动角 ；（ 5） 从 动 件 的 最 大 速 度 vmax。 解 50mm3080b OARr mm85.840011 BABAh 56.140152)215110(11 BA 71.55152)21550(00 BA 45minmax =180 （ 1）（ 2）（ 3）（ 4）（ 5） 当 凸 轮 从 从 动 件 最 低 位 置 转 过 90 时 ，从 动 件 与 凸 轮 的 相 对 瞬 心 P至 A点 的 距离 达 到 最 大 2302 OAAP mm/s426.422301max APv 3. 图 示 为 一 偏 置 直 动 滚 子 从 动 件 盘 形 凸 轮 机 构 ， 凸 轮 为 偏 心 圆 盘 ，其 直 径 D=42mm， 滚 子 半 径 rT=5 mm， 偏 距 e=6 mm 试 求 ：（ 1） 画 出 基 圆 ， 并 计 算 基 圆 半 径 ；（ 2） 画 出 凸 轮 的 理 论 廓 线 ；（ 3） 确 定 从 动 件 的 行 程 h；（ 4） 确 定 从 动 件 的 推 程 运 动 角 及 回 程运 动 角 ；（ 5） 说 明 该 机 构 在 运 动 中 有 无 失 真 现象 ， 为 什 么 ？ 解（ 1） mm202/ T0 erDr（ 2） 理 论 廓 线 如 图 示（ 3） 2222maxmax eres 322/ rmax reD mm35.12max sh （ 4） 615.186 )2/()arccos(180 max22max2 rhr 385.173360 （ 5） 无 失 真 现 象 。 因 凸 轮廓 线 外 凸 且 处 处 曲 率 半 径 相等 ， 均 为 R=21mm， 并 有r T=5mm R， 故 不 会 发 生 失真 现 象 。 4. 图 示 为 一 摆 动 滚 子 从 动 件 凸 轮 机 构 。 试 在 图 上 标 出 ： （ 1） 从 C点 接 触 到 D点 接 触 过 程 中 ， 凸 轮 转 角 和 从 动 件 摆 角 ； （ 2） 在 D点 接 触 时 的 压 力 角 。 解 D点 压 力 角 凸 轮 转 角 从 动 件 摆 角 5. 图 示 为 摆 动 滚 子 从 动 件 圆 盘 凸 轮 机 构 ， 现 已 知 ： 圆 盘 半 径R、 圆 心 与 转 轴 中 心 的 距 离 LO A R/2和 滚 子 半 径 rT 。试 求 ： （ 1） 标 出 在 图 示 位 置 的 压 力 角 与 推 杆 的 摆 角 ； （ 2） 画 出 滚 子 推 杆 的 最 大 摆 角 max ； （ 3） 当 时 ， 对 凸 轮 机 构 有何 影 响 ， 如 何 使 压 力 角 减 小 ？ 解 压 力 角 摆 角 最 大 摆 角 （ 3） 当 时 ， 推 动 摆 杆 运 动 的 有 效 分 力 减 小 ， 机 械 效 率 降 低 ，甚 至 发 生 自 锁 。 可 通 过 增 大 基 圆 半 径 的 方 法 减 小 压 力 角 。 （ 1） 、 （ 2） 见 上 图 。