常用机构-凸轮机构.ppt

第七章常用机构 运动副 机构与机构运动简图平面连杆机构凸轮机构和螺旋机构间歇运动机构机构的扩展与组合 第三节凸轮机构和螺旋机构 凸轮机构的概述 内燃机配气机构 凸轮机构的概述 自动车床走刀机构 凸轮机构的概述 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 靠模车削机构 凸轮机构的概述 凸轮机构 依靠凸轮轮廓直接与从动件接触 迫使从动件作有规律的直线往复运动 直动 或摆动 1 凸轮2 从动件3 机架 凸轮机构的概述 一 凸轮机构的分类二 凸轮机构的应用特点 凸轮机构的分类与特点 一 凸轮机构的分类 凸轮机构的分类与特点 盘形凸轮 凸轮机构的分类与特点 移动凸轮 凸轮机构的分类与特点 圆柱凸轮 凸轮机构的分类与特点 二 按从动件运动副元素的形状分 尖顶从动件 滚子从动件 凸轮机构的分类与特点 平底从动件 三 按从动件的运动形式分 摆动从动件 移动从动件 凸轮机构的分类与特点 四 按凸轮与从动件维持高副接触 封闭 的方式分 力封闭型凸轮机构 弹簧力封闭 重力封闭 凸轮机构的分类与特点 形封闭型凸轮机构 凹槽凸轮机构 等宽凸轮机构 凸轮机构的分类与特点 形封闭型凸轮机构 等径凸轮机构 共轭凸轮机构 凸轮机构的分类与特点 二 凸轮机构的应用特点 优点 结构简单紧凑 工作可靠 设计适当的凸轮轮廓曲线 可使从动件获得任意预期的运动规律 凸轮机构的分类与特点 缺点 凸轮与从动件 杆或滚子 之间以点或线接触 不便于润滑 易磨损 应用 多用于传力不大的场合 如自动机械 仪表 控制机构和调节机构中 1 根据工作要求 合理地选择凸轮机构的型式 2 根据机构工作要求 载荷情况及凸轮转速等 确定从动件的运动规律 3 根据凸轮在机器中安装位置的限制 从动件行程 许用压力角及凸轮种类等 初步确定凸轮基圆半径 4 根据从动件的运动规律 用图解法或解析法设计凸轮轮廓线 5 校核压力角及轮廓的最小曲率半径 凸轮机构设计的基本内容与步骤 一 凸轮机构工作过程二 从动件常用的运动规律 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 一 凸轮机构工作过程 凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速回转运动 从动件作往复移动凸轮回转时 从动件作 升 停 降 停 的运动循环 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 基圆 基圆半径rb 推程 推程角 升距h 远休 远休止角 s 回程 回程角 近休 近休止角 s 位移曲线 凸轮机构基本名词术语 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 二 从动件常用运动规律 位移线图 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 1 等速运动规律 从动件上升 或下降 的速度为一常数 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 位移线图 加速度线图 速度线图 推程 速度曲线不连续 机构将产生刚性冲击 等速运动规律适用于低速轻载场合 2 等加速等减速运动规律 从动件在行程中先作等加速运动 后作等减速运动 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 推程 后半程 前半程 加速度曲线不连续 机构将产生柔性冲击 等加速等减速运动规律适用于中速轻载场合 等加速等减速运动规律位移曲线画法 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 余弦加速度运动规律 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 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 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 推程 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 3 4 5次多项式运动规律 推程 s v a 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 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 组合运动规律为了克服单一运动规律的某些缺陷 获得更好的运动和动力特性 可以把几种运动规律拼接起来 构成组合运动规律 组合原则位移曲线 速度曲线必须连续 高速凸轮机构加速度曲线也必须连续 各段运动规律的位移 速度和加速度曲线在连接点处其值应分别相等 正弦加速度曲线与直线组合 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 本章小结 1 凸轮机构的类型及其应用特点 2 凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 1 满足机器的工作要求 3 使凸轮轮廓易于加工 从动件运动规律的选择与应用 1 满足机器的工作要求 2 使凸轮机构具有良好的动力性能 从动件常用运动规律比较 如图 若给整个机构加一个与凸轮角速度 大小相等方向相反的公共角速度 于是 凸轮静止不动 而从动件和导路一方面以角速度绕D点转动 另一方面从动件又以一定的运动规律相对导路往复运动 由于从动件尖底始终与凸轮轮廓接触 所以从动件尖底的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线 根据这一原理便可作出各种类型凸轮机构的凸轮轮廓曲线 反转法 用图解法设计凸轮轮廓曲线 1 对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计 选比例尺 l 作位移曲线和基圆rb 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移通道 确定反转后从动件尖顶在各等分通道上的位置 设计步骤 将各尖顶点连接成一条光滑曲线 已知凸轮的基圆半径rb 凸轮角速度 和从动件的运动规律 设计该凸轮轮廓曲线 凸轮轮廓设计 作业 设计一对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线已知凸轮的基圆半径rb 2h 20mm 凸轮角速度 顺时针 从动件的运动规律自拟 凸轮轮廓设计 2 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rb 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rb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移通道 确定反转后从动件尖顶在各等分通道上的位置 将各尖顶点连接成一条光滑曲线 设计步骤 凸轮轮廓设计 3 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rb 滚子半径rr 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rb 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移通道 理论轮廓曲线 实际轮廓曲线 确定反转后从动件滚子中心在各等分位移通道上的位置 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 凸轮轮廓设计 4 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rb 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rb 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 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 凸轮轮廓设计 5 尖顶摆动从动件盘形凸轮廓线的设计 已知凸轮的基圆半径rb 角速度 摆杆长度l以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离L 摆杆角位移曲线 设计该凸轮轮廓曲线 选比例尺 作位移曲线 作基圆rb和转轴圆OA 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转轴A的位置 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 滚子直动从动件圆柱凸轮轮廓设计 1 压力角凸轮机构中 从动件运动方向与从动件所受凸轮作用力 不计摩擦 方向之间所夹的锐角称为压力角 2 压力角的许用值 一 压力角的确定及校核 凸轮机构基本尺寸的确定 ds d P为相对瞬心 由 BCP得 对心移动从动件盘形凸轮机构e 0 结论移动从动件盘形凸轮机构的压力角 与基圆半径rb 从动件偏置方位和偏距e有关 3 压力角的计算及校核 凸轮机构基本尺寸的确定 1 滚子半径的确定 rr a rr 0 结论对于外凸轮廓 要保证凸轮正常工作 应使 min rr 轮廓失真 a rr rr a rr 0 轮廓正常 轮廓变尖 rr a rr 轮廓正常 外凸轮廓 理论轮廓曲线 实际轮廓曲线 从动件滚子半径及平底宽度的确定 2 平底宽度的确定 作图法确定 l 2lmax 5 7 mm 从动件滚子半径及平底宽度的确定 计算法确定 CB OP v ds dt d dt ds d v OP lmax ds d max l 2 ds d max 5 7 mm ds d max根据推程和回程分别计算 取其最大值 从动件滚子半径及平底宽度的确定 3 平底从动件凸轮机构的失真现象 解决措施增大基圆半径rb 从动件滚子半径及平底宽度的确定 5 凸轮基圆半径的确定 当要求机构具有紧凑的尺寸时 应当按许用压力角 来确定凸轮的基圆半径rb 步骤 确定凸轮转动轴心的位置 确定从动件的正确偏置方位以及偏距e 将 代入前式 确定s s 求出ds d 代入上式求出一系列rb值 选取其中的最大值作为凸轮的基圆半径 限制基圆半径的条件 凸轮的基圆半径rb应大于凸轮轴的半径rS 最大压力角 max 许用压力角 凸轮轮廓曲线的最小曲率半径 min rr 从动件滚子半径及平底宽度的确定 确定凸轮基圆半径的通常做法根据结构和强度的需要 按经验公式rb 1 6 2 rS初步选定凸轮基圆半径rb 然后校核压力角 以满足 max 的条件 注意凸轮机构的效率不仅与压力角有关 还与从动件支承的悬臂长b及两支承的距离l有关 在设计时要注意选择 压力角还与ds d 有关 在工作升距 Lift h确定后 ds d 则与推程角 有关 若推程角没有因多个运动协调关系而受到严格限制 也可以通过适当增大 来获得较好的动力特性 从动件滚子半径及平底宽度的确定