第3章凸轮机构1

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,3,章 凸轮机构,3,1,凸轮机构的应用和类型,3,2,从动件的常用运动规律,3,3,凸轮机构的压力角,3,4,图解法设计凸轮的轮廓,3,5,解析法设计凸轮的轮廓,3,1,对心直动滚子凸轮.exe,的应用和类型,结构：,三个构件、,盘,(,柱,),状曲线轮廓、从动件呈杆状。,作用：,将连续回转,=,从动件,直线移动,或,摆动,。,优点：,可精确实现任意运动规律，简单紧凑。,缺点：,高副，线接触，易磨损，传力不大。,应用：,内燃机,、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。,分类：,1),按凸轮形状分：,盘形,、,移动,、,圆柱凸轮,(,端面,),。,2),按推杆形状分：,尖顶,、,滚子,、,平底,从动件。,尖顶构造简单、易磨损、用于仪表机构；,滚子,磨损小，应用广；,平底,受力好、润滑好，用于高速传动。,实例,特点：,1,2,刀架,o,3).,按推杆运动分：,直动,(,对心,、,偏置,),、摆动,4).,按保持接触方式分：,力封闭,（,重力、弹簧等,）,内燃机气门机构,机床进给机构,几何形状封闭,(,凹槽、等宽、等径、主回凸轮,),r,1,r,2,r,1,+r,2,=const,W,凹槽凸轮,主回凸轮,等宽凸轮,等径凸轮,优点：,只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。,缺点：,线接触，容易磨损。,绕线机构,3,1,2,A,线,应用实例：,1,3,2,送料机构,0,0,o,t,s,3,2,推杆的运动规律,凸轮机构设计的基本任务,:,1),根据工作要求选定凸轮机构的形式,;,名词术语：,一、,推杆的常用运动规律,基圆、,推程运动角、,基圆半径、,推程、,远休止角、,回程运动角、,回程、,近休止角、,行程。,一个循环,r,min,h,A,而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。,2),推杆运动规律,;,3),合理确定结构尺寸,;,4),设计轮廓曲线。,01,01,02,02,D,B,C,B,0,0,运动规律：,推杆在推程或回程时，其位移,S,、速度,V,、,和加速度,a,随时间,t,的变化规律。,S=S(t),V,=,V,(t),a,=,a,(t),位移曲线,o,t,s,r,0,h,B,A,01,01,0,0,0,0,02,02,D,B,C,推程运动方程：,s,h/,0,v,h/,0,s,0,v,a,h,+,刚性冲击,同理得回程运动方程：,s,h(1-/,0,),v,-h/,0,a,0,a,0,1.,等速运动运动规律,2.,等加等减速运动规律,位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半,。,加速段推程运动方程为：,s,2h,2,/,0,2,v,4h,/,0,2,a,4h,2,/,0,2,h/2,0,h/2,减速段推程运动方程为：,s,h-2h,(-,0,),2,/,0,2,1,s,v,v,-,4h,(-,0,),/,0,2,a,-,4h,2,/,0,2,2,3,5,4,6,2h/,0,柔性冲击,4h,2,/,0,2,a,重写加速段推程运动方程为：,s,2h,2,/,0,2,v,4h,/,0,2,a,4h,2,/,0,2,3,3.,五次多项式运动规律,位移方程：,s=10h,(,/,0,),3,15h,(,/,0,),4,+6h,(,/,0,),5,s,v,a,h,0,无冲击，适用于高速凸轮。,h,0,s,a,4.,余弦加速度,(,简谐,),运动规律,推程：,s,h,1-cos(/,0,),/2,v,hsin(/,0,)/2,0,a,2,h,2,cos(/,0,)/2,0,2,回程：,s,h,1,cos(/,0,),/2,v,-hsin(/,0,)/2,0,a,-,2,h,2,cos(/,0,)/2,0,2,1,2,3,4,5,6,v,V,max,=1.57h/2,0,在起始和终止处理论上,a,为有限值，产生柔性冲击。,1,2,3,4,5,6,s,a,v,h,0,6.,正弦加速度（摆线）运动规律,推程：,s,h/,0,-sin(2/,0,)/2,v,h1-cos(2/,0,)/,0,a,2h,2,sin,(2/,0,)/,0,2,回程：,s,h1-/,0,+sin(2/,0,)/2,v,hcos(2/,0,)-1/,0,a,-2h,2,sin,(2/,0,)/,0,2,无冲击,v,s,a,h,o,o,o,0,正弦改进等速,三、改进型运动规律,将几种运动规律组合，以改善运动特性。,+,-,v,s,a,h,o,o,o,0,O,B,设计凸轮机构时，除了要求从动件能实现预期的运动规律外，还希望凸轮机构结构紧凑，受力情况良好。而这与压力角有很大关系。,定义：,正压力与推杆上力作用点,B,速度方向间的夹角,F,”,，,若,大到一定程度时，会有：,机构发生自锁。,3,3,凸轮机构的压力角,n,n,压力角与作用力的关系,不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。,F,F,F”,F-,有用分力,沿导路方向,F”-,有害分力，垂直于导路,F”=F tg,F,一定时，,F,f,F,F,f,为了保证凸轮机构正常工作，要求：,=30,-,直动从动件；,=,35,45,-,摆动从动件；,=,70,80,-,回程。,n,n,提问：对于平底推杆凸轮机构：,？,0,v,O,r,0,1.,凸轮廓线设计方法的基本原理,3,4,图解法,设计凸轮轮廓,2.,用作图法设计凸轮廓线,1),对心直动尖顶从动件盘形凸轮,3),滚子直动从动件盘形凸轮,4),对心直动平底从动件盘形凸轮,2),偏置直动尖顶从动件盘形凸轮,5),摆动尖顶从动件盘形凸轮机构,一、凸轮廓线设计方法的基本原理,反转原理：,依据此原理可以用几何作图的方法,设计凸轮的轮廓曲线,给整个凸轮机构施以,-,时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线,。,O,-,3,1,2,3,3,1,1,2,2,60,r,min,120,-,1,对心直动尖顶,从动件,凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径,r,min,，,角速度,和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,设计步骤小结：,选比例尺,l,作基圆,r,min,。,反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。,确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。,将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,1.,对心直动尖顶,从动件,盘形凸轮,1,3,5,7,8,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,90,90,A,1,8,7,6,5,4,3,2,14,13,12,11,10,9,二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制,60,120,90,90,1,3,5,7,8,9,11,13,15,s,9,11,13,12,14,10,9,11,13,15,1,3,5,7,8,O,e,A,偏置直动尖顶,从动件,凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径,r,min,，,角速度,和从动件的运动规律和偏心距,e,，,设计该凸轮轮廓曲线。,2.,偏置直动尖顶,从动件,盘形凸轮,1,3,5,7,8,9,11,13,12,14,-,6,1,2,3,4,5,7,8,15,14,13,12,11,10,9,设计步骤小结：,选比例尺,l,作基圆,r,min,;,反向等分各运动角,;,确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置,;,将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,15,14,13,12,11,10,9,k,9,k,10,k,11,k,12,k,13,k,14,k,15,1,2,3,4,5,6,7,8,k,1,k,2,k,3,k,5,k,4,k,6,k,7,k,8,动画,60,120,90,90,s,s,9,11,13,15,1,3,5,7,8,r,min,A,120,-,1,设计步骤小结：,选比例尺,l,作基圆,r,min,。,反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。,确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。,将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,1,3,5,7,8,9,11,13,12,14,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,60,90,90,1,8,7,6,5,4,3,2,14,13,12,11,10,9,理论轮廓,实际轮廓,作各位置滚子圆的内,(,外,),包络线。,3.,滚子直动从动件盘形凸轮,滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径,r,min,，,角速度,和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,60,120,90,90,s,9,11,13,15,1,3,5,7,8,r,min,对心直动平底,从动件,凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径,r,min,，,角速度,和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,设计步骤：,选比例尺,l,作基圆,r,min,。,反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。,确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。,作平底直线族的内包络线。,4.,对心直动平底,从动件,盘形凸轮,8,7,6,5,4,3,2,1,9,10,11,12,13,14,-,A,1,3,5,7,8,9,11,13,12,14,1,2,3,4,5,6,7,8,15,14,13,12,11,10,9,60,120,90,90,本章重点：,常用从动件运动规律：特性及作图法；,理论轮廓与实际轮廓的关系；,凸轮压力角,；,掌握用图解法设计凸轮轮廓曲线的步骤与方法,