凸轮机构的应用及分类

第三章 凸轮机构,CAMS,3-1,凸轮机构的类型及应用,一、,凸轮机构 的应用,凸轮机构,高副机构，可方便实现各种复杂的预期的运动规律,1.,按凸轮形状分,1）盘形凸轮,(,Disk Cam),二、凸轮机构 的分类,(,Classification of Cams,）,2）,移动凸轮,(,Translating Cam),3）,空间凸轮,(,Spatial Cam),凸轮机构的应用及分类,2.,按从动件形式分,1）尖顶从动件,(,Tip Follower),2）,滚子从动件,(,Roller Follower),3）,平底从动件,(,Flat-faced Follower),3. 按从动件 运动形式分,2）,摆动从动件,Oscillating,1）移动从动件,(,Translating Follower),凸轮机构的应用及分类,从动件行程,:,在推程或回程中从动件的最大位移,用,h,表示；偏 距,:,凸轮回转中心与从动件导路间的偏置距离,用,e,表示。,3- 2,从动件常用运动规律,一、基本术语,凸轮基圆 ： 以凸轮轴心为圆心,以其轮廓最小向径,r,0,为半径的圆；,推程运动角：与从动件推程相对应的凸轮转角，,t,远休止角 ： 与从动件远休程相对应的凸轮转角，,s,；,回程运动角：与从动件回程相对应的凸轮转角，,h,；,近休止角 ： 与从动件近休程相对应的凸轮转角，,s,；,动画演示,二、从动件运动规律(,Law of Motion of Follower ),(,以推程为例进行分析),1. 等速运动规律(,Law of Constant Velocity Motion),从动件运动的速度为常数称为等速运动规律,v,2,=v,0,=,常数,s,2,=v,0,t,a,2,=,=0,开始,a,2,=,停止,a,2,=,开始、停止时加速度无穷大，惯性力也无穷大，我们把加速度无穷大引起的冲击称,刚性冲击,.只适用于低速和从动件质量较小的凸轮机构,从动件常用运动规律,2.等加速等减速运动规律,(,Law of Constant Acceleration and Deceleration Motion),从动件在前半推程（回程）作等加速运动，在后半推程（回程）作等减速运动，通常加速度和减速度绝对值相等。,在起始点及等加等减的交结点加速度发生突变，发生,柔性冲击,，适宜于中、低速，轻载场合,从动件常用运动规律,3.余弦加速度,(,简谐,),运动规律,(,Law of Cosine Acceleration,Motion),简谐运动质点在圆周上作匀速运动，它在该圆直径 上的投影所构成的运动,s,2,=R-R,其中,R=,从动件常用运动规律,即位移方程：,速度曲线方程：,加速度曲线方程：,行程始末会引起柔性冲击，只适于中速场合，,此外，还有其它的加速度运动规律。为了获得更好的运动特性，可以把各种运动规律组合起来应用，组合时应保证加速度线图始终保持连续,。,从动件常用运动规律,三、从动件运动规律的选择,选择考虑因素：刚性冲击和柔性冲击,v,max,和,a,max,3-3,盘状,凸轮轮廓的设计,一、,反转法,凸轮,1,方向,转+ 从动件移,凸轮静止,从动件移 +从动件以-,1,方向绕凸轮回,中心转动,从动件始终与凸轮保持接触，从动件尖顶的一系列位置,凸轮轮廓,凸轮机构的相对运动情况：,二、,对心尖顶直动从动件凸轮,轮廓的设计,(,Line Translating Tip Follower Cams),1.,已知条件：基圆半径,r,0,凸轮的转动方向，从动件的位移线图,s,2,= f(,1,),2.,设计步骤,（1）按同一比例尺绘制,从动件位移线图和基圆。,（2）等分从动件位移,线图和基圆。,（,3）量取11=,C,1,B,1,22=C,2,B,2,得,B,1,，B,2,，,（4）,以光滑曲线连,C,0,，B,1,，B,2,，,得凸轮轮廓曲线,盘状,凸轮轮廓的设计,动画演示,三、,移动滚子从动件凸轮机构,(,Translating Roller,Follwer,Disk Cams),盘状,凸轮轮廓的设计,四、,平底从动件凸轮机构,3-4,凸轮,设计中,应注意的问题,设计中要求受力良好，结构紧凑。,一、凸轮机构的压力角和自锁(,Pressure Angle And Self Lock),驱动力,F,与从动件绝对速度所夹锐角,称为压力角。,沿导路方向(有用),力,F,可分解为 ：,对导路的压力(有害 ),当,F,f F,时发生自锁。,一般要求, =3038,二、压力角与基圆半径的关系,复习：点的合成运动,动点相对于定参考系的运动，称为绝对运动,a,动点相对于动参考系的运动，称为相对运动.动参考系相对于定参考系的运动，称为牵连运动,点的速度合成定理：动点在某瞬时的绝对速度等于瞬时牵连速度与相对速度的矢量和。,其中,V,B2,=V,2,V,B1,=(r,0,+s,2,),V,2,=(r,0,+s,2,),tg,运动规律给定,结构不紧凑,它们成,反比关系,.,凸轮,设计中,应注意的问题,三、滚子半径的选择,(,Selection of Roller Radius),1,.,凸轮理论轮廓为内凹,2.,凸轮理论轮廓为外凸时,1),当,min,r,s,时,min,0,；,2),当,min,=,r,s,时,min,= 0,工,作轮廓上出现尖点；,3),当,min,r,s,时,min, 0,，,出现“失真”现象。,凸轮,设计中,应注意的问题,避免,失真办法,