第十一章-凸轮机构课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 凸轮机构,第一节凸轮机构的分类、特点和应用,内燃机配气凸轮机构,自动机床进刀凸轮机构,第十一章 凸轮机构第一节凸轮机构的分类、特点和应用 内,冲床凸轮机构,绕线机凸轮机构,冲床凸轮机构绕线机凸轮机构,自动车床凸轮机构,圆柱凸轮输送机,自动车床凸轮机构圆柱凸轮输送机,凸轮机构的组成,凸轮、从动件和机架。,凸轮机构的适用场合,广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线。,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,凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨损。,凸轮机构的组成,一按凸轮形状的分类,盘形凸轮：凸轮轮廓上的各点到轴线具有变化向径的盘形零件。,Plate cam,移动凸轮：当盘形凸轮的基圆（基圆体）为无穷大时，则凸轮由轮廓上各点到轴线具有变化向径，演化为到一条直线具有变化距离，同时凸轮的转动演化为凸轮的移动。,Wedge cam,一按凸轮形状的分类盘形凸轮：凸轮轮廓上的各点到轴线具有变化,圆柱凸轮：凸轮的轮廓位于一圆柱体的端面上，可视为将移动凸轮的侧面围绕在一圆柱面上而形成。,Cylindrical cam,圆柱凸轮：凸轮的轮廓位于一圆柱体的端面上，可视为将移动凸轮的,二、按从动件的结构形状分,尖顶从动件,Knife-edge follower,滚子从动件,Roller follower,二、按从动件的结构形状分尖顶从动件滚子从动件,平底从动件,Flat-face follower,平底从动件,三、按从动件的运动形式分,摆动从动件,Oscillating follower,移动从动件,Reciprocating follower,三、按从动件的运动形式分摆动从动件移动从动件,四、按移动从动件的导路与凸轮转轴的相对位置分类,力封闭型凸轮机构,Force-closed cams,弹簧力封闭,Force-closed by preloaded spring,重力封闭,Force-closed by gravity,四、按移动从动件的导路与凸轮转轴的相对位置分类力封闭型凸轮机,形封闭型凸轮机构,Form-closed cams,凹槽凸轮机构,Plate-groove cam,mechanism,等宽凸轮机构,Constant-breadth cam mechanism,形封闭型凸轮机构凹槽凸轮机构等宽凸轮机构,形封闭型凸轮机构,Form-closed cam mechanism,等径凸轮机构,Conjugate yoke radial cam mechanism,共轭凸轮机构,Conjugate cam mechanism,形封闭型凸轮机构等径凸轮机构共轭凸轮机构,r,b,三凸轮机构的工作循环与运动学设计参数,h,S,S,S,S,D,D,0,B,0,B,s,O,t,360,基圆,基圆半径,r,b,推程,推程角,升距,h,远停,远停角,s,回程,回程角,近停,近停角,s,B,位移曲线,rb 三凸轮机构的工作循环与运动学设计参数hSS,从动件的,运动线图,(,Diagram of motion,),位移线图,(,Displacement diagram,),反映了从动件的位移,s,随时间,t,或,凸轮转角,变化,的规律。,速度线图,(,Velocity diagram,),反映了从动件的速度,v,随时间,t,或,凸轮转角,变化,的规律。,加速度线图,(,Acceleration diagram,),反映了从动件的加速度,a,随时间,t,或,凸轮转角,变化,的规律。,跃度线图线,(,Jerk diagram,),反映了从动件的跃度,j,随时间,t,或凸轮转角,变化的规律。,结论,凸轮轮廓曲线的形状决定了从动件的运动规律。要使从动件实现某种运动规律，就要设计出与其相应的凸轮轮廓曲线。,从动件的运动线图(Diagram of m,凸轮机构的运动学设计参数,推程角,(,Cam angle for rise,),远停角,(,Cam angle for outer dwell,),S,回程角,(,Cam angle for return,),近停角,(,Cam angle for inner dwell,),S,从动件的位移,s,、,速度,v,、,加速度,a,、,跃度,j,凸轮机构的基本尺寸,基圆,(,Base circle,),半径,r,b,移动从动件凸轮机构的,偏距,(,Offset distance,),e,摆动从动件的,杆长,(,Follower arm,),l,中心距,(,Center distance,),L,凸轮机构的运动学设计参数,第二节 从动件运动规律,一、从动件运动规律,从动件的,运动规律,(Law of motion),，由,凸轮轮廓曲线,(Cam profile),形状决定。从动件不同的运动规律，要求凸轮具有不同形状的轮廓曲线。,正确选择和设计从动件的运动规律，是凸轮机构设计的重要环节。,常用运动规律,工程实际中经常用到的运动规律。,数学方程式,位移方程,s,=,f,(,),从动件运动规律的表示,运动线图,第二节 从动件运动规律数学方程式 从动件运动规律的表,从动件的常用运动规律,(,一,),基本运动规律,基本运动规律,(,Fundamental law,),包括,多项式类运动规律,(,Law of polynomial motion,),和三角函数类运动规律。,1.,多项式类运动规律,基本运动规律中，,n,3,。,2.,三角函数类运动规律,(,Law of trigonometric function,),主要有,余弦加速度运动规律,(,Law of cosine acceleration motion,),和,正弦,加速度运动规律,(,Law of sine acceleration motion,),s,c,0,c,1,c,2,2,c,3,3,c,n,n,从动件的常用运动规律 基本运动规律中，n3。s,余弦加速度运动规律,正弦,加速度运动规律,或,或,余弦加速度运动规律 正弦加速度运,3.,几种常用运动规律的特点,等速运动规律,(,Law of constant velocity,),推程,速度曲线不连续，机构将产生,刚性冲击,(,Rigid impulse,),。等速运动规律适用于低速轻载场合。,s,t,v,t,a,t,h,位移线图,加速度线图,速度线图,3.几种常用运动规律的特点推程 速度,h,2,h,2,等加速等减速运动规律,(,Law of constant acceleration and deceleration,),加速度曲线不连续，机构将产生,柔性冲击,(,Soft impulse,),。等加速等减速运动规律适用于中速轻载场合。,t,a,t,s,4,h,2,2,t,v,2,h,推程,后半程,前半程,h2h2 等加速等减速运动规律(Law of c,简谐运动规律（余弦加速度运动规律）,t,s,t,a,t,v,v,max,1.57,h,推程,加速度曲线不连续，存在柔性冲击。余弦加速度运动规律适用于中速中载场合。,h,a,max,4.93,h,2,2,简谐运动规律（余弦加速度运动规律）,ts,t,摆线运动规律（正弦加速度运动规律）,速度曲线和加速度曲线连续，无刚性冲击和柔性冲击。正弦加速度运动规律适用于高速轻载场合。,s,t,t,a,t,v,h,v,max,2,h,a,max,6.28,h,2,2,推程,摆线运动规律（正弦加速度运动规律）速度曲线和加速度,345,次多项式运动规律,(,Law of polynomial motion,),推程,t,s,v,a,h,速度曲线和加速度曲线连续，无刚性冲击和柔性冲击。,3-4-5,次运动规律适用于高速中载场合。,345次多项式运动规律(Law of pol,第三节 盘形凸轮轮廓曲线的设计,一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理,(,一,),凸轮轮廓曲线的设计方法,作图法,解析法,基本原理,反转法原理,凸轮轮廓曲线设计方法的基本原理,第三节 盘形凸轮轮廓曲线的设计,r,b,O,s,1,3,5,7,8,60,120,90,90,60,120,1,2,90,A,90,9,11,13,15,1,3,5,7,8,9,11,13,12,14,10,二、,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,已知凸轮的基圆半径,r,b,，凸轮,角速度,和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线,。,选比例尺,l,，,作位移曲线和基圆,r,b,。,等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。,3,4,5,6,7,8,1,8,7,6,5,4,3,2,10,11,9,12,13,14,14,13,12,11,10,9,15,确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置。,设计步骤,将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,rbOs13578 60120909060120,r,b,O,A,2.,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,r,b,，滚子半径,r,r,、凸轮,角速度,和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,选比例尺,l,，,作位移曲线和基圆,r,b,。,等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。,理论轮廓曲线,实际轮廓曲线,s,1,3,5,7,8,60,120,90,90,9,11,13,15,1,3,5,7,8,9,11,13,12,14,10,60,120,1,2,90,90,3,4,5,6,7,8,1,8,7,6,5,4,3,2,10,11,9,12,13,14,14,13,12,11,10,9,15,确定反转后从动件滚子中心在各等分点占据的位置。,将各点连接成一条光滑曲线。,作滚子圆族及滚子圆族的内,(,外,),包络线。,设计步骤,rbOA 2.对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计,r,b,O,A,3.,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,r,b,，,角速度,和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,选比例尺,l,，,作位移曲线和基圆,r,b,。,设计步骤,等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。,s,1,3,5,7,8,60,120,90,90,9,11,13,15,1,3,5,7,8,9,11,13,12,14,10,60,120,1,2,90,90,3,4,5,6,7,8,1,8,7,6,5,4,3,2,10,11,9,12,13,14,14,13,12,11,10,9,15,确定反转后平底与导路中心线的交点,A,在各等分点占据的位置。,作平底直线族及平底直线族的内包络线。,rbOA3.对心平底移动从动件盘形凸轮廓线的设计,e,A,4.,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,r,b,，,角速度,和从动件的运动规律及偏心距,e,，设计该凸轮轮廓曲线。,选比例尺,l,，,作位移曲线、基圆,r,b,和偏距圆,e,。,等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。,O,6,1,2,3,4,5,7,8,14,13,12,11,10,9,s,1,3,5,7,8,60,120,90,90,9,11,13,15,1,3,5,7,8,9,11,13,12,14,10,确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置,。,将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,设计步骤,k,1,k,2,k,3,k,5,k,4,k,6,k,7,k,8,1,2,3,4,5,6,7,8,k,9,k,10,k,11,k,12,k,1,3,k,14,k,15,9,10,11,12,13,14,15,eA4.偏置尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计已知凸,r,b,O