机械原理-凸轮--课件

第三章第三章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计 第一节概述第一节概述 内燃机配气凸轮机构内燃机配气凸轮机构自动机床进刀凸轮机构自动机床进刀凸轮机构1ppt课件冲床凸轮机构冲床凸轮机构绕线机凸轮机构绕线机凸轮机构2ppt课件自动车床凸轮机构自动车床凸轮机构圆柱凸轮输送机圆柱凸轮输送机3ppt课件 凸轮机构的组成凸轮机构的组成凸轮、从动件和机架。凸轮、从动件和机架。凸轮机构的适用场合凸轮机构的适用场合广广泛泛用用于于各各种种机机械械，特特别别是是自自动动机机械械、自自动动控控制制装装置置和和装配生产线。装配生产线。凸轮机构的优点凸轮机构的优点 结构简单、紧凑、工作可靠，可以使从动件准确实现各结构简单、紧凑、工作可靠，可以使从动件准确实现各种预期的运动规律，还易于实现多个运动的相互协调配合。种预期的运动规律，还易于实现多个运动的相互协调配合。凸轮机构的缺点凸轮机构的缺点 凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨损。凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨损。4ppt课件二凸轮机构的分类二凸轮机构的分类(一一)按凸轮的形状分按凸轮的形状分 盘形凸轮盘形凸轮Plate cam移动凸轮移动凸轮Wedge cam5ppt课件圆柱凸轮圆柱凸轮Cylindrical cam6ppt课件(二二)按从动件运动副元素的形状分按从动件运动副元素的形状分尖顶从动件尖顶从动件Knife-edge follower滚子从动件滚子从动件Roller follower7ppt课件平底从动件平底从动件Flat-face follower8ppt课件(三三)按从动件的运动形式分按从动件的运动形式分摆动从动件摆动从动件Oscillating follower移动从动件移动从动件Reciprocating follower9ppt课件(四四)按凸轮与从动件维持高副接触按凸轮与从动件维持高副接触(封闭封闭)的方式分的方式分力封闭型凸轮机构力封闭型凸轮机构Force-closed cams弹簧力封闭弹簧力封闭Force-closed by preloaded spring重力封闭重力封闭 Force-closed by gravity10ppt课件形封闭型凸轮机构形封闭型凸轮机构Form-closed cams凹槽凸轮机构凹槽凸轮机构Plate-groove cam mechanism等宽凸轮机构等宽凸轮机构Constant-breadth cam mechanism11ppt课件形封闭型凸轮机构形封闭型凸轮机构Form-closed cam mechanism等径凸轮机构等径凸轮机构Conjugate yoke radial cam mechanism共轭凸轮机构共轭凸轮机构Conjugate cam mechanism12ppt课件rb 三凸轮机构的工作循环与运动学设计参数三凸轮机构的工作循环与运动学设计参数h S S S S DD0B0B sO,t360基圆基圆 基圆半径基圆半径rb推程推程推程角推程角 升距升距h远停远停远停角远停角 s回程回程回程角回程角 近停近停近停角近停角 s B 位移曲线位移曲线13ppt课件 从动件的从动件的运动线图运动线图(Diagram of motion)位位移移线线图图(Displacement diagram)反反映映了了从从动动件件的的位位移移s 随时间随时间t 或或凸轮转角凸轮转角 变化变化的规律。的规律。速速度度线线图图(Velocity diagram)反反映映了了从从动动件件的的速速度度v 随随时间时间t 或或凸轮转角凸轮转角 变化变化的规律。的规律。加加速速度度线线图图(Acceleration diagram)反反映映了了从从动动件件的的加速度加速度a 随时间随时间t 或或凸轮转角凸轮转角 变化变化的规律。的规律。跃跃度度线线图图线线(Jerk diagram)反反映映了了从从动动件件的的跃跃度度j 随随时间时间t 或凸轮转角或凸轮转角 变化的规律。变化的规律。结论结论凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线线的的形形状状决决定定了了从从动动件件的的运运动动规规律律。要要使使从从动动件件实实现现某某种种运运动动规规律律，就就要要设设计计出出与与其其相相应应的的凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线。线。14ppt课件 凸轮机构的运动学设计参数凸轮机构的运动学设计参数 推程角推程角(Cam angle for rise)远停角远停角(Cam angle for outer dwell)S 回程角回程角(Cam angle for return)近停角近停角(Cam angle for inner dwell)S 从动件的位移从动件的位移s、速度速度v、加速度加速度a、跃度跃度j 凸轮机构的基本尺寸凸轮机构的基本尺寸 基圆基圆(Base circle)半径半径rb 移动从动件凸轮机构的移动从动件凸轮机构的偏距偏距(Offset distance)e 摆动从动件的摆动从动件的杆长杆长(Follower arm)l 中心距中心距(Center distance)L15ppt课件B dtt 第二节第二节 凸轮机构的传力特性凸轮机构的传力特性 传力特性分析目的传力特性分析目的确确定定构构件件之之间间相相互互的的作作用用力力，为为解解决决磨磨损损及及强强度度尺尺寸寸设设计计提提供供可可靠靠的的数据。数据。FR2FR1 1 2 2 vGF 压压力力角角 不不计计摩摩擦擦时时，凸凸轮轮对对从从动动件件作作用用力力方方向向线线nn与与从从动动件件上上力力作作用用点点的的速速度度方方向向之之间间所所夹夹的的锐锐角。角。lbnn16ppt课件传力特性分析传力特性分析 载荷载荷G 不变时，压力角不变时，压力角 增大，使增大，使上式分母变小，作用力上式分母变小，作用力F 将增大。将增大。压力角压力角 增大到时分母为零，则增大到时分母为零，则F，机构发生自锁。，机构发生自锁。B dttFR2FR1 1 2 2 vGFlbnn17ppt课件凸轮机构的瞬时效率凸轮机构的瞬时效率 机构刚好发生自锁时的压力角为临界压力角机构刚好发生自锁时的压力角为临界压力角 c 凸轮机构能正常工作的重要条件凸轮机构能正常工作的重要条件 max c推推程程 移移动动从从动动件件 30 40；摆摆动动从从动动件件 40 45。回程回程 70 80。18ppt课件第三节第三节 凸轮机构的设计过程凸轮机构的设计过程 凸轮机构的设计内容凸轮机构的设计内容机构运动机构运动分配设计分配设计凸轮机构凸轮机构选型选型凸轮机构的动力凸轮机构的动力学分析与设计学分析与设计凸轮机构凸轮机构结构设计结构设计刀具中心轨刀具中心轨迹坐标计算迹坐标计算凸轮轮廓曲线设计凸轮轮廓曲线设计凸轮机构基本尺寸设计凸轮机构基本尺寸设计确定凸轮各个转角确定凸轮各个转角计算从动件位移参数计算从动件位移参数从动件运动规律设计从动件运动规律设计凸凸轮轮机机构构运运动动学学尺尺度度设设计计19ppt课件第四节第四节 凸轮机构运动学参数和基本凸轮机构运动学参数和基本尺寸的设计尺寸的设计 一、工作循环图与凸轮工作转角的确定一、工作循环图与凸轮工作转角的确定凸凸轮轮的的工工作作转转角角应应当当根根据据机机器器中中各各个个执执行行机机构构动动作作之之间间的配合关系，由的配合关系，由工作循环图工作循环图(Working cycle diagram)来确定。来确定。20ppt课件工艺过程工艺过程电阻体上料电阻体上料电阻体夹紧电阻体夹紧送帽送帽压帽压帽电阻自动压帽机传动系统图电阻自动压帽机传动系统图送帽压帽机构凸轮送帽压帽机构凸轮电阻坯件电阻坯件电阻送料机构凸轮电阻送料机构凸轮电阻帽电阻帽夹紧机构凸轮夹紧机构凸轮送帽压帽机构凸轮送帽压帽机构凸轮21ppt课件回程回程等待夹紧等待夹紧电阻自动压帽机工作循环图电阻自动压帽机工作循环图从动件位移曲线图从动件位移曲线图凸轮轮廓图凸轮轮廓图凸轮名称凸轮名称序号序号902400150送电阻体送电阻体135342025260送帽送帽压帽压帽012028545回程回程夹紧夹紧090180270360电阻体电阻体上料凸轮上料凸轮电阻体电阻体夹紧凸轮夹紧凸轮送、压帽送、压帽凸轮凸轮132回程回程等待压帽等待压帽22ppt课件 二、从动件运动规律设计二、从动件运动规律设计从从动动件件的的运运动动规规律律(Law of motion)，由由凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线线(Cam profile)形形状状决决定定。从从动动件件不不同同的的运运动动规规律律，要要求求凸凸轮轮具具有不同形状的轮廓曲线。有不同形状的轮廓曲线。正正确确选选择择和和设设计计从从动动件件的的运运动动规规律律，是是凸凸轮轮机机构构设设计计的的重要环节。重要环节。常用运动规律常用运动规律工程实际中经常用到的运动规律。工程实际中经常用到的运动规律。数学方程式数学方程式 位移方程位移方程s=f()从动件运动规律的表示从动件运动规律的表示运动线图运动线图23ppt课件 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律(一一)基本运动规律基本运动规律 基基本本运运动动规规律律(Fundamental law)包包括括多多项项式式类类运运动动规规律律(Law of polynomial motion)和三角函数类运动规律。和三角函数类运动规律。1.多项式类运动规律多项式类运动规律 基本运动规律中，基本运动规律中，n 3。2.三角函数类运动规律三角函数类运动规律(Law of trigonometric function)主主要要有有余余弦弦加加速速度度运运动动规规律律(Law of cosine acceleration motion)和和正正弦弦加加速速度度运运动动规规律律(Law of sine acceleration motion)s c0 c1 c2 2 c3 3cn n24ppt课件 余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律 正弦正弦加速度运动规律加速度运动规律或或或或25ppt课件 3.几种常用运动规律的特点几种常用运动规律的特点 等速运动规律等速运动规律(Law of constant velocity)推程推程 速度曲线不连续，机速度曲线不连续，机构将产生构将产生刚性冲击刚性冲击(Rigid impulse)。等速运动规律适。等速运动规律适用于低速轻载场合。用于低速轻载场合。s,t v,ta,th位移线图位移线图加速度线图加速度线图速度线图速度线图26ppt课件 h 2h 2 等等加加速速等等减减速速运运动动规规律律(Law of constant acceleration and deceleration)加速度曲线不连续，机构将产加速度曲线不连续，机构将产生生柔性冲击柔性冲击(Soft impulse)。等加速。等加速等减速运动规律适用于中速轻载场等减速运动规律适用于中速轻载场合。合。,ta,ts4h 2 2,tv2h 推程推程后半程后半程前半程前半程27ppt课件 余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律,ts,ta,tvvmax 1.57h 推程推程加加速速度度曲曲线线不不连连续续，存存在在柔柔性性冲冲击击。余余弦弦加加速速度度运运动动规律适用于中速中载场合。规律适用于中速中载场合。h amax 4.93h 2 228ppt课件 正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律速速度度曲曲线线和和加加速速度度曲曲线线连连续续，无无刚刚性性冲冲击击和和柔柔性性冲冲击击。正正弦弦加加速速度度运运动动规律适用于高速轻载场合。规律适用于高速轻载场合。s,t,ta,tvh vmax 2h amax 6.28h 2 2推程推程29ppt课件 345次多项式运动规律次多项式运动规律(Law of polynomial motion)推程推程,tsvah 速速度度曲曲线线和和加加速速度度曲曲线线连连续续，无无刚刚性性冲冲击击和和柔柔性性冲冲击击。3-4-5次运动规律适用于高速中载场合。次运动规律适用于高速中载场合。30ppt课件 (二二)组合运动规律组合运动规律 为为了了克克服服单单一一运运动动规规律律的的某某些些缺缺陷陷，获获得得更更好好的的运运动动和和动动力力特特性性，可可以以把把几几种种运运动动规规律律拼拼接接起起来来，构构成成组组合合运运动动规规律律(Law of combined motion)。组合原则组合原则位位移移曲曲线线、速速度度曲曲线线必必须须连连续续，高高速速凸凸轮轮机机构构加加速速度度曲曲线线也也必须连续。必须连续。各各段段运运动动规规律律的的位位移移、速速度度和和加加速速度度曲曲线线在在连连接接点点处处其其值值应应分别相等。分别相等。vs a ,t,t,thOOO vs a ,t,t,thOOO 正弦加速度曲线与直线组合正弦加速度曲线与直线组合31ppt课件 (三三)选择或选择或设计从动件运动规律时应考虑的问题设计从动件运动规律时应考虑的问题 当当机机器器的的工工作作过过程程对对从从动动件件的的运运动动规规律律有有特特殊殊要要求求，而而凸凸轮轮的的转转速速不不太太高高时时，应应首首先先从从满满足足工工作作需需要要出出发发来来选选择择或设计从动件的运动规律，其次考虑动力特性和便于加工。或设计从动件的运动规律，其次考虑动力特性和便于加工。h 刀架进给凸轮机构刀架进给凸轮机构32ppt课件 工件工件 当当机机器器的的工工作作过过程程只只要要求求从从动动件件实实现现一一定定的的工工作作行行程程，而而对对其其运运动动规规律律无无特特殊殊要要求求时时，对对于于低低速速凸凸轮轮机机构构，主主要考虑便于加工；对于高速凸轮机构，首先考虑动力特性。要考虑便于加工；对于高速凸轮机构，首先考虑动力特性。夹紧凸轮机构夹紧凸轮机构工件工件 33ppt课件 当当机机器器对对从从动动件件的的运运动动特特性性有有特特殊殊要要求求，而而凸凸轮轮的的转转速速又又较较高高，并并且且只只用用一一种种基基本本运运动动规规律律又又难难于于满满足足这这些些要要求时，可以考虑采用满足要求的组合运动规律。求时，可以考虑采用满足要求的组合运动规律。在在设设计计从从动动件件运运动动规规律律时时，除除了了要要考考虑虑其其冲冲击击特特性性之之外外，还还要要考考虑虑从从动动件件的的最最大大速速度度vmax、最最大大加加速速度度amax以以及及最最大跃度大跃度jmax，这一点对于高速凸轮机构尤其重要。，这一点对于高速凸轮机构尤其重要。34ppt课件CnnO Bes0sDrb ds d 三三、盘盘形形凸凸轮轮机机构构基基本本尺尺寸寸的的设计设计 (一一)移移动动从从动动件件盘盘形形凸凸轮轮机机构基本尺寸的设计构基本尺寸的设计 1.压力角与凸轮基圆的关系压力角与凸轮基圆的关系 压压力力角角对对凸凸轮轮机机构构的的受受力力状状况况有有直直接接影影响响，在在运运动动规规律律选选定定之之后后，它它主主要要取取决决于于凸凸轮轮机机构构的的基基本本结结构构尺寸尺寸。P为相对瞬心为相对瞬心由由 BCP得得vvP 对心移动从动件盘形凸轮机构对心移动从动件盘形凸轮机构e 0。结论结论移动从动件盘形凸轮机构的压力角移动从动件盘形凸轮机构的压力角 与基圆半径与基圆半径rb、从动件偏置方位和偏距从动件偏置方位和偏距e有关。有关。35ppt课件 2.偏置方位和偏距偏置方位和偏距e的确定的确定 偏置方位的选择应有利于减小凸轮机构推程时的压力角。偏置方位的选择应有利于减小凸轮机构推程时的压力角。应当使从动件偏置在推程时瞬心应当使从动件偏置在推程时瞬心P 的位置的同一侧的位置的同一侧 正确偏置正确偏置 OB nnPe错误偏置错误偏置 需需要要注注意意的的是是，若若推推程程压压力力角角减减小小，则则回回程程压压力力角角将将增增大。大。确定确定e可用图解法或解析法。可用图解法或解析法。BO nnPe36ppt课件 3.凸轮基圆半径的确定凸轮基圆半径的确定 限制基圆半径的条件限制基圆半径的条件 凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径rb应大于凸轮轴的半径应大于凸轮轴的半径rS；最大压力角最大压力角 max 许用压力角许用压力角 ；凸轮轮廓曲线的最小曲率半径凸轮轮廓曲线的最小曲率半径 min 0。当当要要求求机机构构具具有有紧紧凑凑的的尺尺寸寸时时，应应当当按按许许用用压压力力角角 来确定凸轮的基圆半径来确定凸轮的基圆半径rb。步骤步骤 确定凸轮转动轴心的位置确定凸轮转动轴心的位置 确定确定从动件的正确偏置方位以及偏距从动件的正确偏置方位以及偏距e 将将 代入前式代入前式 确确定定s s()，求求出出ds d，代代入入上上式式求求出出一一系系列列rb值值，选取其中的最大值作为凸轮的基圆半径选取其中的最大值作为凸轮的基圆半径 37ppt课件 工工程程上上常常常常借借助助于于诺诺模模图图(Nomogram)来来确确定定凸凸轮轮的的最最小小基基圆圆半半径径。借借助助于于诺诺模模图图既既可可以以近近似似确确定定凸凸轮轮的的最最大大压压力角，也可以根据所选择的基圆半径来校核最大压力角。力角，也可以根据所选择的基圆半径来校核最大压力角。h rb 等速运等速运动动0.010.1 0.2 0.30.40.50.60.81.0 2.0 3.0 6.0 h rb等加速等减速运等加速等减速运动动0.01 0.1 0.2 0.3 0.40.6 1.0 2.0 5.0 凸轮转角凸轮转角 5101525303540205060708090100200300350最大压力角最大压力角 max510152520354555657585403050607080h rb 余弦加速度运动余弦加速度运动0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 510152520354555657585403050607080最大压力角最大压力角 max5101525303540205060708090100200300350 凸轮转角凸轮转角 h rb 正弦加速度运正弦加速度运动动0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 38ppt课件 确定凸轮基圆半径的通常做法确定凸轮基圆半径的通常做法 根根据据结结构构和和强强度度的的需需要要，按按经经验验公公式式rb(1.6 2)rS初初步步选选定凸轮基圆半径定凸轮基圆半径rb，然后校核压力角，以满足，然后校核压力角，以满足 max 的条件的条件。注意注意凸凸轮轮机机构构的的效效率率不不仅仅与与压压力力角角有有关关，还还与与从从动动件件支支承承的的悬臂长悬臂长b及两支承的距离及两支承的距离l 有关，在设计时要注意选择。有关，在设计时要注意选择。压压力力角角还还与与ds d 有有关关，在在工工作作升升距距(Lift)h确确定定后后，ds d 则则与与推推程程角角 有有关关。若若推推程程角角没没有有因因多多个个运运动动协协调调关关系系而而受受到到严严格格限限制制，也也可可以以通通过过适适当当增增大大 来来获获得得较较好好的的动力特性。动力特性。39ppt课件nn Q 0 (二二)摆动从动件盘形凸轮机构基本尺寸的设计摆动从动件盘形凸轮机构基本尺寸的设计凸轮逆时针转动取凸轮逆时针转动取“”号；号；顺时针转动取顺时针转动取“”号。号。摆杆初始摆角摆杆初始摆角 0为为LrbBO1 O2Plv40ppt课件 设计步骤设计步骤 按具体结构所允许的条件，选定基圆半径按具体结构所允许的条件，选定基圆半径rb和中心距和中心距L 设摆杆在起始位置时与基圆半径垂直设摆杆在起始位置时与基圆半径垂直 选选定定运运动动规规律律，计计算算凸凸轮轮廓廓线线上上各各点点压压力力角角，校核，校核 max 如如果果 max ，调调整整l值值，重重新新计计算算；若若l超超过过某某一一规规定定值值，则则增增大大rb，重重新新计计算算l和和 0，直直至至满满足足要求为止。要求为止。及及nn Q 0 LrbBO1 O2Plv41ppt课件第五节第五节 平面凸轮轮廓曲线的设计平面凸轮轮廓曲线的设计 一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理 (一一)凸轮轮廓曲线的设计方法凸轮轮廓曲线的设计方法作图法作图法解析法解析法基本原理基本原理反转法原理反转法原理凸轮轮廓曲线设计方法的基本原理凸轮轮廓曲线设计方法的基本原理42ppt课件rbOs 1 3 5 7 8 60 120 90 90 60 120 1 2 90 A90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 二、二、用作图法设计凸轮廓线用作图法设计凸轮廓线 1.对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计已已知知凸凸轮轮的的基基圆圆半半径径rb，凸凸轮轮角角速速度度 和和从从动动件件的的运运动动规规律律，设设计计该该凸凸轮轮廓曲线轮轮廓曲线。选选比比例例尺尺 l，作作位位移移曲曲线线和和基圆基圆rb。等等分分位位移移曲曲线线及及反反向向等等分分各各运运动动角角，确确定定反反转转后后对对应应于各等分点的从动件的位置。于各等分点的从动件的位置。3 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 确确定定反反转转后后从从动动件件尖尖顶顶在在各等分点占据的位置。各等分点占据的位置。设计步骤设计步骤 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。43ppt课件rbOA 2.对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径rb，滚子半径，滚子半径rr、凸轮、凸轮角速度角速度 和从动件的运动规律，设和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。计该凸轮轮廓曲线。选选比比例例尺尺 l，作作位位移移曲曲线线和和基圆基圆rb。等等分分位位移移曲曲线线及及反反向向等等分分各各运运动动角角，确确定定反反转转后后对对应应于于各各等等分分点点的的从动件的位置。从动件的位置。理论轮廓曲线理论轮廓曲线实际轮廓曲线实际轮廓曲线s 1 3 5 7 8 60 120 90 90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 60 120 1 2 90 90 3 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 确确定定反反转转后后从从动动件件滚滚子子中中心心在在各等分点占据的位置。各等分点占据的位置。将各点连接成一条光滑曲线。将各点连接成一条光滑曲线。作作滚滚子子圆圆族族及及滚滚子子圆圆族族的的内内(外外)包络线。包络线。设计步骤设计步骤44ppt课件rbOA 3.对心平底移动从动件盘形凸轮廓线的设计对心平底移动从动件盘形凸轮廓线的设计 已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径rb，角速度，角速度 和从和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。选选比比例例尺尺 l，作作位位移移曲曲线线和和基圆基圆rb。设计步骤设计步骤 等等分分位位移移曲曲线线及及反反向向等等分分各各运运动动角角，确确定定反反转转后后对对应应于于各各等等分分点点的从动件的位置。的从动件的位置。s 1 3 5 7 8 60 120 90 90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 60 120 1 2 90 90 3 4 5 6 7 8 1876543210 11 9 12 13 14 1413121110915 确确定定反反转转后后平平底底与与导导路路中中心心线的交点线的交点A在各等分点占据的位置。在各等分点占据的位置。作作平平底底直直线线族族及及平平底底直直线线族的内包络线。族的内包络线。45ppt课件eA4.偏置尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计偏置尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径rb，角速度，角速度 和从动件的运动规律及偏心距和从动件的运动规律及偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。选选比比例例尺尺 l，作作位位移移曲线、基圆曲线、基圆rb和偏距圆和偏距圆e。等等分分位位移移曲曲线线及及反反向向等等分分各各运运动动角角，确确定定反反转转后后对对应应于于各各等等分分点点的的从从动动件件的的位置。位置。O 6 1 2 3 4 5 7 8 14 13 12 11 10 9 s 1 3 5 7 8 60 120 90 90 9 1113151 3 5 7 8 9 11 1312 14 10 确确定定反反转转后后从从动动件件尖尖顶在各等分点占据的位置顶在各等分点占据的位置。将将各各尖尖顶顶点点连连接接成成一一条光滑曲线。条光滑曲线。设计步骤设计步骤k1k2k3k5k4k6k7k812345678k9k10k11k12k13k14k15910111213141546ppt课件rbO 1 2 345 6 7 8 60 120 90 90 5.尖顶摆动从动件盘形凸轮廓线的设计尖顶摆动从动件盘形凸轮廓线的设计已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径rb，角速度，角速度，摆杆长度摆杆长度l以及摆杆回转中心与凸以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离轮回转中心的距离L，摆，摆杆角位移曲线，杆角位移曲线，设计该设计该凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。1 2 3 4 5 6 7 120 B 1 1B1B2B3B4B5B6B7B860 90 dB 2 2B 3 3B 4 4B 5 5B 6 6B 7 7A1A2A3A4A5A6A7A8 A Bl 选选比比例例尺尺 ，作作位位移移曲曲线线，作作基基圆圆rb和和转转轴圆轴圆OA。等等分分位位移移曲曲线线及及反反向向等等分分各各运运动动角角，确确定定反反转转后后对对应应于于各各等等分分点的转轴点的转轴A的位置。的位置。确确定定反反转转后后从从动动件件尖尖顶在各等分点占据的位置。顶在各等分点占据的位置。设计步骤设计步骤 将各尖顶点连接成一条将各尖顶点连接成一条光滑光滑曲线。曲线。47ppt课件 三、三、用解析法设计凸轮廓线用解析法设计凸轮廓线作图法的缺点作图法的缺点繁琐、误差较大。繁琐、误差较大。解析法的优点解析法的优点计算精度高、速度快，适合凸轮在数控机床上加工。计算精度高、速度快，适合凸轮在数控机床上加工。解析法的设计结果解析法的设计结果根根据据凸凸轮轮机机构构的的运运动动学学参参数数和和基基本本尺尺寸寸的的设设计计结结果果，求求出出凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线线的的方方程程，利利用用计计算算机机精精确确地地计计算算出出凸凸轮轮轮轮廓廓曲线上各点的坐标值曲线上各点的坐标值。48ppt课件 (一一)尖顶从动件盘形凸轮机构尖顶从动件盘形凸轮机构1.尖顶移动从动件盘形凸轮机构尖顶移动从动件盘形凸轮机构已知参数已知参数 rb、e、s s()rbs0ss0e 凸轮轮廓曲线方程凸轮轮廓曲线方程yBxByxB0OB 注注意意 e为为代代数数量量，若若从从动动件件导导路路偏偏在在y轴轴的的右右侧侧，则则e 0；否则，；否则，e 0。为对心移动从动件，。为对心移动从动件，e 0。规定凸轮逆时针方向转动时，转角规定凸轮逆时针方向转动时，转角 0，否则，否则，0。49ppt课件l sin(0)Lcos rbL 0 Lsin l cos(0)2.尖顶摆动从动件盘形凸轮机构尖顶摆动从动件盘形凸轮机构 注注意意 角角度度、(0 )都都是是代代数数值值，规规定定逆逆时时针针方向为正。方向为正。已知参数已知参数 rb、l、L、s s()凸轮轮廓曲线方程凸轮轮廓曲线方程 0 xOyA0B0lBAL50ppt课件 (二二)滚子从动件盘形凸轮机构滚子从动件盘形凸轮机构 1.滚滚子子移移动动从从动动件件盘盘形形凸凸轮轮机机构构 已知参数已知参数 rb、rr、e、s s()分析分析 滚滚子子中中心心B的的运运动动规规律律就就是是从从动动件件的的运运动动规规律律。将将滚滚子子中中心心视视为为尖尖顶顶从从动动件件的的尖尖顶顶，建建立立凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线线方方程。程。理论轮廓曲线理论轮廓曲线 凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径rb、压力角、压力角 定义在理论轮廓曲线定义在理论轮廓曲线 上。上。rbs0ss0e BxByBxyB0Orr 理论轮廓曲线理论轮廓曲线(Pitch curve)方程方程51ppt课件 rbs0ss0e BxByBxyB0Orr 实际轮廓曲线实际轮廓曲线(Cam profile)方程方程曲线在曲线在B点的法线点的法线nn的斜率的斜率rrnn A BA nn 52ppt课件 2.滚子摆动从动件盘形凸轮机构滚子摆动从动件盘形凸轮机构已知参数已知参数 rb、rr、l、L、s s()凸轮理论轮廓曲线方程凸轮理论轮廓曲线方程 凸轮实际轮廓曲线方程凸轮实际轮廓曲线方程 Ll sin(0)Lcos rbL xOyA0B0l 0 Lsin l cos(0)AB 0 53ppt课件 rbs PvxByB (三三)平平底底移移动动从从动动件件盘盘形形凸凸轮轮机构机构 已知参数已知参数 rb、s s()分析分析从从动动件件的的平平底底通通常常垂垂直直于于从从动动件件移移动动导导路路，其其凸凸轮轮的的实实际际轮轮廓廓曲曲线线是是平平底底一一系系列列位位置置的的包包络络线线，通通常常按按对对心从动件进行设计。心从动件进行设计。凸轮的实际轮廓曲线方程凸轮的实际轮廓曲线方程v vP OP,OP v ds d s0rbB0Oxy B Ads d 54ppt课件rcrrrcrr rc刀具中心轨迹刀具中心轨迹理论轮廓曲线理论轮廓曲线实际轮廓曲线实际轮廓曲线b)刀具直径小于滚子直径刀具直径小于滚子直径刀具中心轨迹刀具中心轨迹实际轮廓曲线实际轮廓曲线a)刀具直径大于滚子直径刀具直径大于滚子直径 四、刀具中心轨迹计算四、刀具中心轨迹计算 用用数数控控机机床床加加工工凸凸轮轮以以及及在在凸凸轮轮磨磨床床上上磨磨削削凸凸轮轮时时，通通常需要给出刀具中心的直角坐标值。常需要给出刀具中心的直角坐标值。(一一)滚子从动件盘形凸轮机构滚子从动件盘形凸轮机构 rr理论轮廓曲线理论轮廓曲线rc rr55ppt课件刀具中心直角坐标方程刀具中心直角坐标方程56ppt课件 (二二)平平底底移移动动从从动动件件盘盘形形凸凸轮轮机构机构 平平底底移移动动从从动动件件盘盘形形凸凸轮轮机机构构的的凸凸轮轮既既可可以以用用砂砂轮轮的的端端面面磨磨削削，也也可可以以用用铣铣刀刀、砂砂轮轮或或钼钼丝丝的的外外圆圆加工。加工。用砂轮的端面加工凸轮用砂轮的端面加工凸轮刀具中心的直角坐标方程刀具中心的直角坐标方程rbsBA rbOxy 57ppt课件第六节第六节 凸轮机构从动件的设计凸轮机构从动件的设计 从从动动件件高高副副元元素素的的形形状状、从从动动件件与与凸凸轮轮轮轮廓廓维维持持接接触触的的方方式式、滚滚子子从从动动件件的的滚滚子子直直径径、平平底底从从动动件件的的平平底底宽宽度度等等的的确确定定，与与凸凸轮轮机机构构的的工工作作场场合合、工工作作性性能能、从从动动件件的的运运动动规规律等方面的要求密切相关。律等方面的要求密切相关。一、从动件高副元素形状的选择一、从动件高副元素形状的选择 平平面面凸凸轮轮可可以以采采用用尖尖顶顶、滚滚子子、平平底底等等形形状状的的从从动动件件，空空间间凸凸轮轮通通常常只只能能采采用用滚滚子子从从动动件件。从从动动件件高高副副元元素素形形状状应应根据凸轮机构的应用场合确定。根据凸轮机构的应用场合确定。58ppt课件 二、从动件滚子半径及平底宽度的确定二、从动件滚子半径及平底宽度的确定 1.滚子半径的确定滚子半径的确定 rr a rr 0结论结论对于外凸轮廓，要保证凸轮正常工作，应使对于外凸轮廓，要保证凸轮正常工作，应使 min rr。轮廓失真轮廓失真 a rr rr a rr 0轮廓正常轮廓正常轮廓变尖轮廓变尖内凹轮廓内凹轮廓 a rr rr a rr轮廓正常轮廓正常外凸轮廓外凸轮廓 a 理论轮廓曲线理论轮廓曲线 实际轮廓曲线实际轮廓曲线 rrrrrr59ppt课件 2.平底宽度的确定平底宽度的确定 123456788 7 6 5 4 3 2 1 9 10 11 12 13 14 1514131211109 rblmax 作图法确定作图法确定 l 2lmax(5 7)mm60ppt课件 计算法确定计算法确定 vCds d s0sPv CB OP v (ds dt)d dt)ds d v OP lmax|ds d|max l 2|ds d|max (5 7)mm|ds d|max根据推程和根据推程和回程分别计算，取其最大值。回程分别计算，取其最大值。rbOxy B0B61ppt课件 3.平底从动件凸轮机构的失真现象平底从动件凸轮机构的失真现象 Orbrb解决措施解决措施增大基圆半径增大基圆半径rb62ppt课件 小小结结在在进进行行凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线线设设计计之之前前，需需要要先先确确定定基基圆圆半半径径rb。在在确确定定rb时时，应应考考虑虑结结构构条条件件、压压力力角角、工工作作轮轮廓廓是是否否失失真真等等因因素素。对对于于移移动动动动从从动动件件盘盘形形凸凸轮轮机机构构，在在条条件件允允许许的的情情况况下下时时，应应取取较较大大的的导导轨轨长长度度l和和较较小小的的悬悬臂臂尺尺寸寸b。对对滚滚子子从从动动件件，应应恰恰当当选选取取滚滚子子半半径径rr；对对平平底底从从动动件件，应应确定合适的平底宽度确定合适的平底宽度l。此外，还应注意满足强度和工艺性要求。此外，还应注意满足强度和工艺性要求。63ppt课件基本要求基本要求了了解解凸凸轮轮机机构构的的基基本本结结构构特特点点、类类型型及及应应用用，学学会会根根据据工工作要求和使用场合选择凸轮机构。作要求和使用场合选择凸轮机构。了了解解凸凸轮轮机机构构的的设设计计过过程程，对对凸凸轮轮机机构构的的运运动动学学、动动力力学学参数有明确的概念。参数有明确的概念。掌掌握握从从动动件件常常用用运运动动规规律律的的特特点点及及适适用用场场合合，了了解解不不同同运运动规律位移曲线的拼接原则与方法。动规律位移曲线的拼接原则与方法。掌掌握握凸凸轮轮机机构构基基本本尺尺寸寸设设计计的的原原则则，学学会会根根据据这这些些原原则则确确定定移移动动滚滚子子从从动动件件盘盘形形凸凸轮轮机机构构的的基基圆圆半半径径、滚滚子子半半径径和和偏偏置置方方向向，摆摆动动从从动动件件盘盘形形凸凸轮轮机机构构的的摆摆杆杆长长、中中心心距距以以及移动平底从动件平底宽度。及移动平底从动件平底宽度。熟熟练练掌掌握握应应用用反反转转法法原原理理设设计计平平面面凸凸轮轮轮轮廓廓曲曲线线，学学会会凸凸轮机构的计算机辅助设计方法。轮机构的计算机辅助设计方法。64ppt课件第三章习题第三章习题3-1、3-3、3-5、3-6、3-7、3-8、3-11、3-1265ppt课件