精密机械设计第5章凸轮机构.ppt
第五章 凸 轮 机 构,1 应用与分类,2 从动件常用运动规律,3 图解法设计凸轮轮廓,4 凸轮机构基本尺寸的确定,基本要求:了解凸轮机构的类型及特点掌握从动件常用运动规律的特点掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则熟练掌握反转法原理并进行凸轮机构设计,一、组成,由三个构件组成的一种高副机构凸轮：具有曲线轮廓或凹槽的构件从动件:机架,二、特点 实现各种复杂的运动要求优点:结构简单、紧凑 设计方便缺点:点、线接触，易磨损，不适合高速、重载,5-1 凸轮机构的组成及分类,1 按凸轮的形状分,三、分类,盘形凸轮,移动凸轮,圆柱凸轮,2 按从动件的形状分,尖顶从动件 尖顶始终能够与凸轮轮廓保持接触，可实现复杂的运动规律易磨损，只宜用于轻载、低速滚子从动件耐磨、承载大，较常用,平底从动件 接触面易形成油膜，利于 润滑，常用于高速运动配合的凸轮轮廓必须全部 外凸,尖顶从动件,滚子从动件,平底从动件,平底从动件,配气机构,绕线机构,四、应用,一、基本概念,1.基圆、基圆半径 rb,2.向径 r,3.推程、推程运动角,4.远休止角 s,5.回程、回程运动角,6.近休止角 s,7.转角、位移 S,8.行程(升程)h,r,S,h,s,C,A,B,D,B,2 从动件常用运动规律,尖底直动从动件的位移曲线,等速运动规律运动线图,推程运动方程,二、等速运动规律,二、等速运动规律,S,h,V,a,h,-,特点：设计简单、匀速进给,始、末两点有刚性冲击.适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求 匀速的情况.,凸轮作等速运动从动件也作等速运动V=C,三、等加速等减速运动规律,S,h,V,a,2hw,4hw2,特点:a为有限值的突变 惯性力小，运动的 始、中、末点有柔性冲击，适于中低速、轻载。,A,B,C,A,B,C,行程（推程或回程）的前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动,三、余弦加速度运动规律(简谐运动位移运动规律),特点:加速度变化连续平缓.始、末点有柔性冲击.适于中低速、中轻载.,点在圆周上作匀速运动,它在这个圆的直径上的投影所构成的运动。凸轮作匀速运动,S2按余弦规律变化,余弦加速度运动,始点与终点有柔性冲击。,简谐运动规律运动线图,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,3 按给定从动件运动规律设计凸轮轮廓,一、设计原理,已知:rb、h、的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角.,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.以已知规律 作位移曲线.,S,0,3600,1800,2100,3000,h,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,2.作凸轮廓线,w,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,-,二、对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构,例:,尖底从动件盘形凸轮已知：凸轮以等角速度 顺时针方向转动，凸轮基圆半径ro，导路与凸轮回转中心间的相对位置及偏距e,从动件的运动规律。,直动从动件盘形凸轮廓线设计,设计步骤、作从动件的位移线图、确定从动件尖底的初始位置、确定导路在反转过程中的一系列位置、确定尖底在反转过程中的一系列位置、绘制凸轮廓线,理论廓线,工作廓线,三、对心滚子直动从动件 已知:rb、h、rr、从动杆运动规律.,滚子从动件盘形凸轮已知：凸轮以等角速度 顺时针方向转动，凸轮基圆半径ro，导路与凸轮回转中心间的相对位置及偏距e，滚子半径为r,从动件的运动规律。,凸轮的理论廓线：根据滚子中心的运动轨迹设计出的廓线凸轮的实际廓线：与滚子直接接触的廓线过程中的一系列位置,平底从动件盘形凸轮与滚子从动件盘形凸轮廓线的设计方法相类似。,将平底与导路中心线的交点作为假想的尖底从动件的尖端；应用反转法，根据平底从动件的运动规律，依次确定出假想的尖端在反转过程中所处的位置，并在这些位置点分别作出各平底的图形；作平底的内包络线，即为所要设计的凸轮廓线,平面凸轮机构基本尺寸的确定,凸轮机构的压力角凸轮基园半径的确定滚子半径的选择,4 凸轮机构基本尺寸,F,F 当 大于一定值 自锁.,1压力角的确定,驱动力F与压力角,F,原则 max,F,压力角：从动件与凸轮在接触点处的受力方向与其在该点绝对速度方向之间所夹的锐角,2.基圆半径,基圆rb 越小 结构紧凑 压力角 效率 自锁 一般：rb(0.81)dz,（612）,增大基圆半径，可使凸轮机构的压力角减小；但同时会使凸轮机构的整体尺寸增大；基圆越小，压力角越大；导致磨损加剧，甚至引起机构自锁。在压力角不超过许用值的原则下，应尽可能采用较小的基圆半径。,3 滚子半径的确定,c=-rc实际轮廓的曲率半径；理论轮廓的曲率半径；r滚子半径。,r,失真,变尖,r 过小 滚子及滚子销的强度会不够r 过大 凸轮工作廓线变尖或失真,r=,r 0.4rb,且 r 0.8 rmin,要求 r,
