凸轮机构--课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ppt课件,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ppt课件,*,任务三 凸轮机构,一,.,任务资讯,1,ppt课件,任务三 凸轮机构一.任务资讯 1ppt课件,（一）,凸轮机构的应用及分类,凸轮机构：,由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构,。,凸轮：,具有控制从动件运动规律的某种曲线或凹槽的主动件。作等速回转运动或往复移动。,凸轮,1,从动件,2,机架,3,O,1,1,2,ppt课件,（一）凸轮机构的应用及分类 凸轮机构：由凸轮、推杆和机架三个,（一）,凸轮机构的应用及分类,1,、凸轮机构的应用,(Application of Cams),推杆,凸轮,机架,3,ppt课件,（一）凸轮机构的应用及分类1、凸轮机构的应用(Applica,1,、凸轮机构的应用,当圆柱凸轮匀速转动时，通过凹槽中的滚子驱使从动件往复移动。凸轮每回转一周，从动件即从储料器中推出一个毛坯，送到加工位置。,（一）,凸轮机构的应用及分类,4,ppt课件,1、凸轮机构的应用当圆柱凸轮匀速转动时，通过凹槽中的滚子驱,1,、凸轮机构的应用,（一）,凸轮机构的应用及分类,5,ppt课件,1、凸轮机构的应用（一）凸轮机构的应用及分类5ppt课件,优点：,（一）,凸轮机构的应用及分类,凸轮机构的优缺点,构件少，运动链短，结构简单紧凑，易于设计；,可使从动件得到各种预期,的运动规律,。,6,ppt课件,优点：（一）凸轮机构的应用及分类凸轮机构的优缺点构件少，运动,凸轮机构的优缺点,高副为点、线接触，易磨损；,缺点,：,所以凸轮机构多用在传递动力不大的,场合,。,7,ppt课件,凸轮机构的优缺点高副为点、线接触，易磨损；缺点：所以凸轮机构,（一）,凸轮机构的应用及分类,2,、凸轮机构的分类,1,）按凸轮的形状分：,盘形凸轮,移动凸轮,(Translating Cam),平面凸轮,平面凸轮,8,ppt课件,（一）凸轮机构的应用及分类2、凸轮机构的分类1）按凸轮的形状,2,、凸轮机构的分类,1,）按凸轮的形状分：,圆柱凸轮,（空间凸轮）,3-1,凸轮机构的应用及分类,9,ppt课件,2、凸轮机构的分类1）按凸轮的形状分：圆柱凸轮（空间凸轮）,10,ppt课件,10ppt课件,（一）,凸轮机构的应用及分类,2,、凸轮机构的分类,2,）按从动件的形状分：,尖顶从动件,滚子从动件,平底从动件,11,ppt课件,（一）凸轮机构的应用及分类2、凸轮机构的分类2）按从动件的形,2,）按从动件的形状分：,（一）,凸轮机构的应用及分类,12,ppt课件,2）按从动件的形状分：（一）凸轮机构的应用及分类12ppt课,3,）按从动件的运动形式分：,移动从动件,偏置移动从动件,对心移动从动件,（一）,凸轮机构的应用及分类,13,ppt课件,3）按从动件的运动形式分：移动从动件偏置移动从动,（一）,凸轮机构的应用及分类,3,）按从动件的运动形式分：,摆动从动件,14,ppt课件,（一）凸轮机构的应用及分类3）按从动件的运动形式分：,力锁合,4,）按凸轮高副的锁合方式分：,（一）,凸轮机构的应用及分类,15,ppt课件,力锁合4）按凸轮高副的锁合方式分：（一）凸轮机构的应用及分类,（一）,凸轮机构的应用及分类,沟槽凸轮,等宽凸轮,4,）按凸轮高副的锁合方式分：,形锁合,(Profile Closure),。,等径凸轮,16,ppt课件,（一）凸轮机构的应用及分类沟槽凸轮等宽凸轮4）按凸轮高副的锁,机构的命名,对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构,偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构,一般凸轮机构的命名原则,:,布置形式,+,运动形式,+,推杆形状,+,凸轮形状,17,ppt课件,机构的命名对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构偏置直动滚子从动件盘,四）按凸轮与从动件维持接,触（锁合）的方式分：,力锁合,形锁合,尖顶从动件,滚子从动件,平底从动件,二）按从动件上高副元,素的几何形状分：,摆动从动件,移动从动件,偏置移动从动件,对心移动从动件,三）按从动件的运动分,盘形凸轮,移动凸轮,圆柱凸轮,一）按凸轮的形状分：,凸轮机构的分类,小结：,18,ppt课件,四）按凸轮与从动件维持接力锁合形锁合尖顶从动件滚子从动件,二,.,任务分析和计划,1,、,基圆,：,凸轮轮廓上最小向径为半径所画的圆。,2,、,偏距,e,：,从动件导路偏离凸轮,回转中心的距离,e,。,（一）平面凸轮机构的工作过程和运动参数,19,ppt课件,二.任务分析和计划1、基圆：凸轮轮廓上最小向径为半径所画的,20,ppt课件,20ppt课件,3,、,推程,：,4,、,行程,：,从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定的,运动规律由离回转中心最近位置,A,到达,最远位置,B,的过程。,从动件在推程中上升的最大位移,h,。,5,、,推程运动角,：,0,=AOB,与推程相应的凸轮转角,0,。,0,s,w,A,B,r,min,O,B,C,D,0,s,h,21,ppt课件,3、推程：4、行程：从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定的从,7,、,远停程角,：,从动件在最远位置停止不动所对应的凸轮转角,s,。,S,=,BOC,6,、,远停程,：,凸轮由,B,转动到,C,，,从动件在最远位置停止不动。,0,s,w,A,B,r,min,O,B,C,D,0,s,h,22,ppt课件,7、远停程角：从动件在最远位置停止不动所对应的凸轮转角s,9,、,近停程角,：,8,、,回程运动角,：,0,=COD,s=AOD,7,、,回程,：,从动件在弹簧力或重力作用下，以一,定的运动规律回到起始位置的过程。,与回程相应的凸轮转角,0,。,从动件在最近位置停止不动所对应的凸轮转角,s,。,h,s,w,A,B,r,min,O,B,C,D,t,s,h,10,、,近停程角,：,与回程相应的凸轮转角,0,。,23,ppt课件,9、近停程角：8、回程运动角：0 =CODs=,以纵坐标代表从动件位移,s,2,，横坐标代表凸轮转角,1,或时间,t,，所画出的图形为位移曲线图。,11,、,从动件位移线图,：,升,停,降,停,t,1,s,2,A,B,C,D,h,2p,0,s,0,s,A,0,s,w,A,B,r,min,O,B,C,D,0,s,h,从动件位移线图决定于凸轮轮廓曲线的形状。,24,ppt课件,以纵坐标代表从动件位移s2，横坐标代表凸轮,（二）从动件常用的运动规律,1.,等速运动规律,2.,等加速,-,等减速运动规律,3.,简谐运动规律,25,ppt课件,（二）从动件常用的运动规律1.等速运动规律25ppt课件,作推程运动线图,h,0,s,O,v,O,0,v,0,a,O,0,1.,等速运动规律,从动件在推程（或回程）的运动速度为常数的运动规律。,26,ppt课件,作推程运动线图h0sOvO0 v0aO,从动件在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无限值惯性力，并由此对凸轮产生冲击,刚性冲击,因此只适用于低速、轻载的场合。,1.,等速运动规律,27,ppt课件,从动件在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而,h,s,O,0,0,/2,h,/2,v,O,0,0,/2,2h,/,0,a,O,0,/2,4,h,2,/,0,2,0,4,h,2,/,0,2,1.,等加速,-,等减速运动规律,从动件在一个行程,h,中，前半行程做等加速运动，后半行程作等减速运动的运动规律。,B,A,C,28,ppt课件,hsO00/2h/2vO00/22h/0a,2.,等加速,-,等减速运动规律,等加速等减速运动规律运动特性：,从动件在运动起始、中点和终止点存在,柔性冲击；,适用于,中速、中载的,场合；,从动件在起点、中点和终点，因加速度有有限值突变而引起推杆惯性力的有限值突变，并由此对凸轮产生有限的冲击,柔性冲击,29,ppt课件,2.等加速-等减速运动规律等加速等减速运动规律运动特性：从,s,O,h,0,0,/2,h,/2,0,0,0,/2,v,O,a,O,0,0,/2,2,2,h,/2,0,2,-,2,2,h,/2,0,2,3.,余弦加速度运动规律：,从动件加速度在,起点,和,终点,存在有限值突变，故有,柔性冲击,;,若从动件作无停歇的,升降升,连续往复运动，加速度曲线变为连续曲线，可以避免柔性冲击,;,可适用于,高速的,场合。,30,ppt课件,sOh 00/2 h/2000/2vOa,作业,P48 (1),，,(3),31,ppt课件,作业31ppt课件,三 任务实施,（一）本任务的学习目标,图解法设计凸轮轮廓曲线,32,ppt课件,三 任务实施（一）本任务的学习目标32ppt课件,根据工作条件要求，,确定从动件的运动规律,，选定凸轮的,转动方向、基圆半径,等，进而对,凸轮轮廓曲线进行设计。,设计方法,:,1.,图解法：,简便易行、直观，但精度较低，可用于设计一般精度要求的凸轮机构。,2.,解析法,:,精度高，但计算量大，多用于设计精度要求较高的凸轮机构。,凸轮轮廓曲线的设计,33,ppt课件,根据工作条件要求，确定从动件的运动规律，选,e,s,B,1,B,-,B,0,r,b,S,-,1,、图解法的原理,假想给整个凸轮机构加上一个与凸轮角速度,大小相等、方向相反的,角速度（,-,）,，凸轮将处于静止状态；机架则以,（,-,）,的角速度围绕凸轮原来的转动轴线转动；而从动件一方面随机架转动，另一方面又按照给定的运动规律相对机架作往复运动。,反转法,34,ppt课件,esB1B-B0rbS-1、图解法的原理,1,、图解法的原理（,反转法,）,凸轮轮廓曲线的设计,原机构,转化机构,凸轮,从动件,机架,-,=0,0,0,-,=-,35,ppt课件,1、图解法的原理（反转法）凸轮轮廓曲线的设计原机构转化机构凸,o,S,90,120,1,2,3,5,6,7,h,150,4,8,-,2.,凸轮轮廓设计,作图法,尖顶移动从动件盘型凸轮机构,（,1,）,选取适当的比例尺作出,位移线图；,（,2,）,按基本尺寸作出凸轮机构的,初始位置；,（,3,）,按,-,方向划分基圆周得,c,0,、,c,1,、,c,2,等 点；并过这 些点作射,线，即为反转后的导路线；,（,4,）,在各反转导路线上量取与位移,图相应的位移，得,B,1,、,B,2,等 点，即为凸轮轮廓上的点。,r,b,B,0,B,1,B,2,B,4,B,8,B,5,c,1,c,2,c,4,c,5,120,c,8,B,6,B,7,c,6,c,7,c,0,c,3,150,90,B,3,36,ppt课件,oS90120123567h15048-2.凸轮,滚子从动件凸轮轮廓曲线的设计步骤：,（,1,）,画出滚子中心的轨,迹,（,称为理论轮廓曲线,）,（,2,）,以,理论轮廓上的点,为圆心，,滚子半径,r,T,为半径作一系列的滚子圆，再画滚子圆的内包络线，则为从动件凸轮的,实际轮廓曲线,。,注意：,（,1,）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；,（,2,）,凸轮的基圆是指理论轮廓曲线上的基圆。,n,n,B,C,r,0,r,T,实际轮廓曲线,理论轮廓曲线,37,ppt课件,滚子从动件凸轮轮廓曲线的设计步骤：（1）画出滚子中心的轨（2,对心平底直动从动件盘形凸轮,图解法设计凸轮轮廓曲线,38,ppt课件,对心平底直动从动件盘形凸轮图解法设计凸轮轮廓曲线38ppt课,五,.,任务拓展,图解法可以简便地作出凸轮轮廓，但作图误差较大，不够精确，所以只适用于对从动件运动规律要求不太严格的地方。对于精度要求高的高速凸轮等，必须用解析法精确设计。,下一页,1.,解析法设计凸轮轮廓曲线,用解析法设计凸轮轮廓的实质是建立凸轮轮廓曲线的数学方程式，进而准确地计算出凸轮轮廓线上各点的坐标值，以便对凸轮进行加工和检验。,39,ppt课件,五.任务拓展 图解法可以简便地作出凸轮轮廓，,偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计,建立凸轮转轴中心的坐标系,xOy,根据反转法原理，凸轮以,w,转过,j,角；,B,点坐标为,上式即为凸轮理论廓线方程,实际廓线与理论廓线在法线上相距滚子半径,r,T,，则推出,式中取“,”,号时为内等距曲线，取“”号时为外等距曲线,1.,用解析法设计凸轮机构,40,ppt课件,偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计建立凸轮转轴中心的坐标系,2.,凸轮机构设计中应注意的几个问题,设计滚子从动件时若从强度和耐用性考虑，滚子的半径应取大些。滚子半径取大时，对凸轮的实际轮廓曲线影响很大，有时甚至使从动件不能完成预期的运动规律。,（,1,）滚子半径的选择,滚子半径的选择,41,ppt课件,2.凸轮机构设计中应注意的几个问题 设计滚,（,1,）滚子半径的选择,.,凸轮理论轮廓为内凹时,由图,(a),可得,=,min,+,r,T,实际轮廓曲线曲率半径总大于理论轮廓曲线曲率半径。因此，不论选择多大的滚子，都能作出实际轮廓曲线。,42,ppt课件,（1）滚子半径的选择.凸轮理论轮廓为内凹时 由图,当理论廓线外凸时,(,可分为三种情况,),r,=,r,min,-r,T,1),r,min,r,T,时,r,0,这时所得的凸轮实际轮廓为光滑的曲线,(,如图,b),2),r,min,=,r,T,时,r,=,0,，,实际轮廓线变尖，极易磨损，产生失真,(,如图,c),。,3),r,min,r,T,时,r,0,，,即实际曲线出现交叉会出现严重失真,(,如图,d),。,43,ppt课件,当理论廓线外凸时(可分为三种情况)r =r mi,（,1,）滚子半径的选择,一般推荐,r,T,=0.8,min,。,为了避免出现尖点，一般要求,min,3,5mm,。,44,ppt课件,（1）滚子半径的选择 一般推荐rT=0.8m,凸轮对从动件的作用力,F,的方向与,从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角,a,称为,压力角,。,（,2,）压力角的校核,自锁：,当,增大到一定程度后，以至于导路的摩擦阻力大于有效分力时，无论凸轮给予从动件多大的力，从动件都不能运动。,45,ppt课件,凸轮对从动件的作用力F的方向与从动件上力作用点的速度方向之间,推荐压力角数值,移动从动件,a,=30,摆动从动件,a,=45,回程中，一般不会有自锁现象，压力角取值为,4.4.2,压力角的校核,a,=70,80,46,ppt课件,推荐压力角数值移动从动件a,(3),基圆半径的确定,根据凸轮的结构确定,r,b,：,在设计凸轮时，先根据条件确定基圆半径,r,b,。,制成凸轮轴时，,r,b,=,r,+,r,T,+(25)mm,；,单独制造凸轮时，,r,b,=,r,h,+,r,T,+,(25)mm,。,47,ppt课件,(3)基圆半径的确定在设计凸轮时，先根据条件确定基圆半径r,根据压力角确定,r,b,诺模图,设：凸轮升程角,45,o,max,=30,o,行程,h=30mm,简谐运动，求基圆半径,r,b,。,解：过升程角,45,o,和,max,=30,o,画直线相交于直径线上得,h/r,b,=0.35,所以，,r,b,=h/0.35=30/0.35=86mm,下一页,48,ppt课件,根据压力角确定rb 诺模图 设：凸轮升程角,凸轮机构总结,凸轮机构的应用,凸轮机构的分类,推杆的常用运动规律,凸轮轮廓曲线的设计,设计方法所依据的基本原理,反转法,设计方法：,图解法,、解析法,凸轮机构基本尺寸的确定,滚子半径、,基圆半径、压力角、,等速运动,等加速等减速运动,简谐（余弦）运动规律,49,ppt课件,凸轮机构总结凸轮机构的应用推杆的常用运动规律凸轮轮,作业,P49,（,7,）（,8,）,50,ppt课件,作业 P49 （7）（8）50ppt课件,