凸轮机构课件

甲任务三凸轮机构一任务资讯(-)凸轮机构的应用及分类凸轮：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。凸轮机构：由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构。（一）凸轮机构的应用及分类1凸轮机构的应用(Application of Cams)（一）凸轮机构的应用及分类凸轮（一）凸轮机构的应用及分类!、凸轮机构的应用送料机构当圆柱凸轮1匀速转动时，通过凹槽中的滚子驱使从动件2 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。1凸轮机构的应用自动机床上的走刀机构凸轮机构的优缺点优点：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。I凸轮机构的优缺点匍点高副为点、线接触”易磨损芻所以凸轮机构多用在传递动力不大的场合Q!、凸轮机构的分类1）按凸轮的形状分:平面凸轮平面凸轮盘形凸轮移动凸轮(Translating Cam)3-1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:柱凸轮（空间凸轮）尖顶从动件滚子从动件平底从动件（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:（一）凸轮机构的应用及分类尖顶从动件滚子从动件平底从动件尖顶从动件滚子从动件平底从动件2）按从动件的形状分:尖顶从动件滚子从动件平底从动件(-)凸轮机构的应用及分类3)按从动件的运动形式分:移动从动件对心移动从动件偏置移动从动件(-)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）一）凸轮机构的应用及分类4）按凸轮高副的锁合方式分：力锁合1=|三1(-)凸轮机构的应用及分类4)按凸轮高副的锁合方式分：形锁合(Profile Closure)o沟槽凸轮等宽凸轮等径凸轮偏置直动滚子从动件 盘形凸轮机构对心直动尖顶从动件 盘形凸轮机构小结:盘形凸轮 一）按凸轮的形状分：V移动凸轮 圆柱凸轮凸轮机构的分类二）按从动件上高副元 素的几何形状分：尖顶从动件 滚子从动件:平底从动件三）按从动件的运动分.移动从动件摆动从动件寸心移动从动件扁置移动从动件四）按凸轮与从动件维持接触（锁合）的方式分:力锁合形锁合任经分析和计划（一）平面凸轮机构的工作过程和运动参数(a)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。ACII120 6(r690904霜鑑圆称为凸轮以凸轮的回转轴心0 为圆心，以凸轮的 最小半径rO为举径从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定的3、推程：运动规律宙离回转中心最近位置A到达B最远位置B的过程。4、行程：从动件在推程中上升的最大位移h。5、推程运动角：与推程相应的凸轮转角6。60= ZAOB6. 远停程:凸轮由B转动到C,从动 件在最远位置停止不动。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6s o6S=ZBOC与回程相应的凸轮转角6。6s* =ZAOD7 回稈.从动件在弹簧力或重力作用下，以一 二“定的运动规律回到起始位置的过程。8、回程运动角：与回程相应的凸轮转角6,。60=ZCOD9、近停程角：10、近停程角：从动件在最近位置停止不动所 对应的凸轮转角6s，。11、从动件位移线图:以纵坐标代表从动件位移S2 ,横坐标代表凸轮转角升_停_降一停或时间（，所画出的图形为位移曲线图。从动件位移线图决定于 凸轮轮廓曲线的形状。run rvoSo 81 等速运动规律从动件在推程（或回程）的运动 鬲 速度为常数的运动规律。作推程运动线图s =（“血）5-v = （hj5cd =常数 d g O, Joa = 01 等速运动规律从动件在起始和终止点速度有突变，使瞬肘加 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別性冲击因此只适用于低速、轻载的场合。SoH80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。4/i af-18AB80OM2cl 62等加竦等减速运动规律从动件在起点、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;3.余弦加速度运动规律:诃2恥8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一降一升兀a)h Z2爲连续往复运动，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。作业P48三任务实施:一）本任务的学习目标图解法设计凸轮轮廓曲线凸轮轮廓曲线的设计根据工作条件要求，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。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3大小相等 、方向相反的角速度（3）， 凸轮将处于静止状态；机架则 以（3）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2凸轮轮廓曲线的设计1图解法的原理（反转法）原机构转化机构凸轮G)Q 0=0机架00 G)= - (D从动件VV-32二图法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；-S厂1!BoBib2 B3b4b5coJcB6coh “2 3-90。r4 6 718150(2) 按基本尺寸作出凸轮机构的 初始位置；(3) 按s方向划分基圆周得qC、c2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Bi、B2等 点，即为凸轮轮廓上的点。图解法设计凸轮轮廓曲线IEIII卩对心半屎直动从动件盘形凸轮22五任务拓展I 1解析法设计凸轮轮廓曲线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。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。1用解析法设计凸轮机构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，凸轮以娱过鴻;B点坐标为x = (s()+ s) sin (p + e cos (p y - (s()+ $) cos 幺 sin cp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 滚子半径灯，则推出= x + rT cos 0yr - y + rT sin 6式中取“一”号时为内等距曲线，取“ + ”号时为外等距曲线凸轮机构设计中应注意的几个问题）滚子半径的选择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。(b)(a)滚子半径的选择1)滚子半径的选择.凸轮理论轮廓为内凹时由图(a)可得P，=P応吐巧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。当理论廓线外凸时（可分为三种情况）P1 = P muf rTDp泅Mt P f o这时所得的凸轮实际轮廓为光滑的曲线（如图b）2）P mi = rT时Q7 0,实际轮廓线变尖，极易磨损，产生失真（如图C）。3）。価 衍时/TvO,即实际曲线出现交叉会出现严重失真（如图d）。b)/c)d)flmin 厂TQmin 厂 Tmln 厂 TE滚子半径的选择一般推荐r尸o. 8p mino为了避免岀现尖点，一般要求p 血35mm。(2 )压力角的校核对从动件的作用力邢方向与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角(X称为压力角。F、= F cos aF2 - F sin a自锁：当理大到一定程度后，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。、4. 4.2压力角的校核推荐压力角数值 移动从动件二30。摆动从动件二45。回程中，一般不会有自锁现象，压力角取值为仪匸7080、C3)基圆半径的确定根据凸轮的结构确定巩:在设计凸轮时，先根据条件确定基圆半径r制成凸轮轴时，rb=r+rT+(2-5)mm ；单独制造凸轮时，rb= rh+ rT+(2-5)mmo25瑁弈吕60诺模图102015 /凸轮转角e70“/ 80X, 90% 100201015h/rb等速运动h 010. 10O25 60凸轮， 转角 /h/r. /摆线运动0.10.2 /o4 0. 6 L 0 2.i 11人j I丿丄.丿iii/i t I i j n rji 1 0.2 /0.4 0.6 1.0 2.0 h/rh / 简谐运动20、2540 45 50(b)5570 80900 5. 05.0606510020030035085807570设：凸轮升程角45,amax=305e程h=30mg简谐运动，求基圆半径解：过升程角45amax=30直线相交于直径线上得h/rb=0.35所以，rb=h/0.35=30/0.35=86mm:凸轮机构的应用:凸轮机构的分类:推杆的常用运动规律Y等速运动等加速等减速运动简谐（余弦）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一反转法 “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、作业P49(7)(8)