《凸轮机构及其设计》PPT课件.ppt
内 容应用与分类推杆的运动规律凸轮廓线曲线的设计凸轮机构基本尺寸的确定,凸轮机构及其设计,重 点几种常用运动规律的特点和应用盘形凸轮廓线曲线的设计压力角与机构尺寸的关系,凸轮:具有曲线轮廓的原动件从动杆:运动规律受凸轮限制机架,9-1 凸轮机构的应用和类型,3机架,2从动件,1凸轮,高副,组成,凸轮机构 由凸轮，从动件和机架构成的三杆高副机构。,一、应用,h,应用一、配气机构,应用二、绕线机构,应用三、送料机构,应用四、自动机床上的走刀机构,二、分类,1)按照凸轮形状分类:,盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮,2)按照从动件的型式分:,尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件,3)按照从动件运动方式分类:,移动、摆动,小结,1.按凸轮的形状分：,2.按从动杆运动形式分:,3.按从动杆形状分：,盘形、移动、圆柱,移动（直动）、摆动,尖顶、滚子、平底,注意：设法使凸轮与从动件始终保持接触,重力、弹簧力 力封闭凸轮机构 凸轮上的凹槽 几何封闭的凸轮机构。,凸轮的轮廓线是按照从动件的运动规律来设计的 介绍常用的,9-2 推杆的运动规律,一、凸轮机构的运动过程二、推杆常用运动规律,一、凸轮机构的运动过程,从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度等随时间t或凸轮转角d变化的规律基圆(以凸轮轮廓最小向径所组成的圆)，基圆半径r0推程，推程运动角0远休止，远休止角01,回程，回程运动角0 近休止，近休止角02 行程（升程），h运动线图:从动件的位移、速度、加速度等随时间t或凸轮转角d变化关系图,B,C,D,A,偏置凸轮偏距e、偏距圆、转角、从动杆的相对位置,滚子从动件理论廓线、工作廓线,基圆半径指的是理论廓线上的最小向径.,工,理,d01,d0,d0,e,w,d,d,w1,二、推杆常用运动规律,多项式运动规律 1 等速运动 2 等加速等减速运动三角函数运动规律 3 余弦加速度运动 4 正弦加速度运动（摆线运动）,1 一次多项式运动规律,位移方程：s=hd/d0速度方程：v=hw/d0加速度方程：a=0,运动线图冲击特性：始点、末点刚性冲击适用场合：低速轻载,位移,速度,加速度,多项式运动规律 s=C0+C1d+C2d2+Cndn,推程(00)s=C0+C1dv=ds/dt=C1wa=dv/dt=0边界条件：d=0,s=0;d=d0,s=h,等速运动（续）,回程(00)运动方程：位移方程：速度方程：加速度方程：,运动线图冲击特性：始点、末点刚性冲击适用场合：低速轻载,机械设计基础凸轮机构,2 等加速等减速运动二次多项式运动规律,推程运动方程:,运动线图冲击特性：起、中、末点柔性冲击适用场合：低速轻载,机械设计基础凸轮机构,a,d,3、余弦加速度运动规律(简谐运动位移运动规律),d0,H,0 1 2 3 4 5 6 7 8,1,2,3,4,5,6,7,8,S,d,V,d,0 1 2 3 4 5 6 7 8,d0,phw,2d0,8,7,6,5,4,3,2,1,0,p2hw2,2d02,0,1,2,3,4,5,6,特点:加速度变化连续平缓.始、末点有软性冲击.适于中低速、中轻载.,0 1 2 3 4 5 6 7 8,d0,7,8,位移方程,速度方程,加速度方程,a,d,d0,4phw2,d02,4,3,2,0,7,6,5,0 1 2 3 4 5 6 7 8,1,四、正弦加速度运动规律,V,d,2hw,d0,0,1,2,3,4,6,8,d0,0 1 2 3 4 5 6 7 8,5,8,7,特点：无冲击适于高中速、轻载.,(摆线投影位移运动规律),d0,1 2 3 4 5 6 7 8,d,H,S,0,推程运动方程：,2p,h,a,d,五、几种常用运动规律的比较,h,等速,余弦,d0,等加,正弦,等速的 amax 最小,省力.正弦的 amax 最大.,a,等速的 Vmax 最小,安全.,d0,等加的 amax 最小，惯性小.等速的 a.正弦的 a 连续.,(动量 mVmax 最小,S,d,V,d,即冲力 F=mV/t 最小.),6.多项式运动规律 S=C0+C1d+C2d2+C3d3+Cndn.,六、常用运动规律的选择 1.没有任何要求、轻载、,2.低速、轻载，要求等速、,小行程、手动,可用圆弧或偏心圆.,等位移,3.中低速、中轻载,可用等加减速或余弦加速度运动规律.,可用等速运动规律.,4.较高速、轻载,可用正弦加速度运动规律.,5.组合型.,二.直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制三.摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制四.设计凸轮注意事项,9-3 凸轮轮廓曲线的设计,相对运动原理（解析法、作图法）,反转法：给整个机构加-运动凸轮不动，机架反转，推杆作复合运动,设计方法的原理,按给定从动件运动规律设计凸轮轮廓,一、尖顶对心直动从动件杆盘形凸轮:,已知:r0、h、w1(逆时针)、从动杆运动规律,凸轮转角,从动杆运动,0 180 等速上升 h180 210 远休止210 300 等速下降 300 360 近休止,解:1.作位移曲线(取比例l),S,d,0,3600,1800,2100,3000,h,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12,2.等份S-d图,w1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,3.作基圆(注意比例一致),4.-等分基圆得导轨,5.量取相应位移,6.作轮廓线,注意比例一致,11,二.对心滚子移动从动杆 已知:r0、H、rr、w 的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角.,理论廓线,工作廓线,按尖顶推杆作理论轮廓线,过各点作圆,作这些圆的包络线 实际轮廓,三.对心平底移动从动件,按尖顶从动件作理论轮廓线一系列点A0,A1,A2,.,过各点作作各位置的平底A0B0,A1B1,A2B2.,作这些平底的包络线 实际轮廓,w1,四、偏置尖顶移动从动杆 例.已知:r0、h、e、w 的方向、,凸轮转角,从动杆运动规律,0180 等速上升 h180 210 上停程210 300 等速下降 h300 360 下停程,解:1.以 mS=作位移曲线.,2.以同样的 mS 作凸轮廓线,w,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,五、偏置滚子移动从动杆六、偏置平底移动从动杆,从动杆运动规律和凸轮相应转角:,0,1800,2100,从动杆运动规律和凸轮相应转角:,例.已知:r0、L2、L3、w1 的方向、,七、尖顶摆动从动杆,凸轮转角f,从动杆运动规律,01800 等速上升 ym,w1,L2,ym,r0,L3,1,1800 2100 上停程2100 3000 等速下降 ym3000 3600 下停程,解:1.以 my=作位移曲线.,2.以 mL=作凸轮廓线,0,1,2,3,4,5,w1,y1,y2,y3,L2,2,3,9-4 凸轮机构基本尺寸的确定,v,v,一、压力角 a 与驱动力 F,一、压力角 a 与驱动力 F,a,a F当 a 大于一定值,将自锁.一般,推程 a=30(移动)35 45(摆动)回程 a=70 80,a 过大将造成滑脱,F,1.凸轮副的瞬心(同速点),运动平面平行的三个构件的三个速度瞬心（同速点），必在同一条直线上。,高副接触,速度瞬心在接触点公法线上.,据此,接触点公法线与连心线的交点 P,VP1=VP2,P13,P23,P12,二、压力角 a 与基圆半径 r0,即为凸轮付 1、2 的瞬心.,三心定理,1,2,3,P,C,V,C1,V,C2,2.压力角 a 与基圆半径 r0,tga=,CPBC,=,OP-OC,BC,其中：据三心定理 VP1=VP2,OC=e,BC=,即:OPw=V2,得:OP=V2/w1,S+S0,=S+,r02-e2,从而 tga=,V2/w1-e,S+,r02-e2,C,B,P,a,1,2,3,S0,显然,r0 a,3.偏置方向与压力角,正偏置 凸轮逆时针转动,从动杆应右偏置;凸轮顺时针转动,从动杆应左偏置.,w,e,r0,rr 过大,外凸时可能 造成凸轮工作廓线变尖或失真;,rr 过小,滚子销及滚子的强度会不够.,一般,rr=(0.1-0.5)r0,并使外凸时的 r工min=r-rr 15 mm,3.,三、滚子半径 rr 1.外凸,r工=r-rr,2.内凹,r工=r+rr,r,r工,rr,失真,r,r工,rr,变尖,四、平底推杆凸轮机构,作业：9-79-9,结束,
