机械设计凸轮机构.ppt

31 凸轮机构的应用和类型,第三章 凸轮机构,32 从动件常用的运动规律,34 图解法设计凸轮轮廓曲线,本章要点,33 凸轮机构压力角,本章要求,3-1 凸轮机构的应用和分类,一、凸轮机构的应用,二、凸轮机构的分类,1、凸轮机构组成：凸轮是一个具有曲线轮廓的构件。含有凸轮的机构称为凸轮机构。它由凸轮、从动件和机架组成。,一、凸轮机构的应用,2、凸轮机构的应用,内燃机配气凸轮机构,凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化和半自动化机械中应用十分广泛。主要用于：受力不大的控制机构或调节机构。,自动送料机构,绕线机构,录音机卷带机构,凸轮机构的优点：,只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动件复杂的运动规律；结构简单，运动可靠。,缺点：,从动件与凸轮轮廓为点接触或线接触，接触应力大，易磨损,用途：常用于传力不大的控制机构。,二、凸轮机构的分类,1、按凸轮的形状分,（1）盘形凸轮,（2）移动凸轮,（3）圆柱凸轮,绕固定轴线转动并具有半径变化的盘形零件。,回转中心趋于无穷远，凸轮沿机架作直线运动。,将移动凸轮卷成圆柱。,2、按从动件的型式分（P39）,1、尖顶从动件 2、滚子从动件 3、平底从动件,能与复杂凸轮轮廓保持接触，能实现任意预期的运动规律，但点接触，磨损快。,尖顶处安装一滚子，接触处为滚动摩擦，耐磨损。,接触处为一平面，但不能与凹陷的凸轮轮廓接触。优点：P39,一、基本概念二、从动件常用运动规律三、组合运动规律简介,32从动件常用运动规律,尖底直动从动件盘形凸轮机构,1、基圆：,凸轮理论轮廓上最小向径为半径所画的圆。,一、基本概念,2、偏距e：,从动件导路偏离凸轮回转中心的距离。,w,O,w,rmin,O,3、推程：,4、升程：,从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定的运动规律由离回转中心最近位置A到达最远位置B的过程。,从动件在推程中所走过的距离h。,5、推程运动角：,6、运休止角：,t=AOB（升程角）,与推程相应的凸轮转角t。,S=BOC,从动件在最远位置停止不动所对应的凸轮转角s。,9、近休止角：,8、回程运动角：,h=COD,s=AOD,7、回程：,从动件在弹簧力或重力作用下，以一定的运动规律回到起始位置的过程。,与回程相应的凸轮转角h。,从动件在最近位置停止不动所对应的凸轮转角s。,以纵坐标代表从动件位移s2，横坐标代表凸轮转角1或t，所画出的位移与转角之间的关系曲线。,10、从动件位移线图：,上升停降停,从动件位移线图决定于凸轮轮廓曲线的形状。,1、推程：,2、升程：,3、推程运动角：,4、运休止角：,7、近休止角：,6、回程运动角：,5、回程：,偏置尖顶直动从动件盘形凸轮,h,t,s,h,s,二、从动件常用运动规律,1、匀速运动规律（推程段）,刚性冲击：由于加速度发生无穷大突度而引起的冲击称为刚性冲击。,2、等加速等减速运动规律,a,j,v,O,1,2,j,t,j,t,j,t,s,h,3,4,5,6,1,9,4,1,0,4,A,0,a,B,C,柔性冲击：加速度发生有限值的突变（适用于中速场合）,3、简谐运动,运动特征：若s、s 为零，无冲击。若s、s 不为零，有冲击。,三、组合运动规律简介,为了获得更好的运动特征，可以把上述几种运动规律组合起来应用，组合时，两条曲线在拼接处必须保持连续。,33 凸轮机构压力角,一、压力角与作用力的关系二、压力角与凸轮机构尺寸的关系,一、压力角与作用力的关系,压力角:,从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角。,凸轮机构的压力角：,接触点法线与从动件上作用点速度方向所夹的锐角。,F,P,力 F 分解为沿从动件运动方向的有用分力 F 和使从动件紧压导路的有害分力 F。,F F tg,1、F一定时，压力角越大，有害分力 F越大，机构的效率越低。,上式表明：,2、自锁：当增大到一定程度，使有害分力F在导路中所引起的摩擦阻力大于F时，无论凸轮加给从动件的作用力有多大，从动件都不能运动，这种现象称为自锁。,二、压力角与凸轮机构尺寸的关系,直动从动件盘形凸轮压力角为：,公式说明：,在其它条件不变的情况下，基圆半径越小，压力角越大，机构越紧凑。,为了减小推程压力角，应将从动件导路向推程相对速度瞬心的同侧偏置，即e为负值。但同时会产生使回程压力角增大的现象，所以e不能过大。,一、直动从动件盘形凸轮轮廓绘制二、摆动从动件盘形凸轮轮廓绘制,34 图解法设计凸轮轮廓曲线,凸轮设计的基本原理采用的是“反转法”，即凸轮轮廓设计中，是认为凸轮静止不动，从动件相对于凸轮轴心做反方向（反转）运动，并令从动件相对其导路按给定的运动规律运动。,一、直动从动件盘形凸轮轮廓绘制,2、再按空间尺寸要求决定凸轮的基圆半径。,1、根据工作要求先确定从动件运动规律。,步骤：,3、绘制出凸轮轮廓。,1、对心尖顶直动从动件盘状凸轮（e 0）,已知：从动件位移线图、rmin、凸轮 转向。,用作图法设计凸轮轮廓,1、在位移曲线上将升程、回程角和远、近休止角分别进行等分。过等分点1、2.做纵坐标的平行线，交从动件位移线图，分别为11，22,2、以rmin为半径作基圆，基圆与导路的交点A0，就是从动件尖顶的起始位置,3、在基圆中，根据从动件运动规律作出对应升程角t、回程角h、远休止角s 和近休止角s,4、根据从动件各对应角的等分数等分基圆的角度，连接基圆圆心与等分点A1、A2并延长O A1、OA2、,5、量取各个位移量，A1A1=11、A2A2=22A3A3=33、，得反转后尖顶的一系列位置A1、A2、A3、。,6、将A0、A1、A2、A3、，连成光滑曲线，便得到所求的凸轮轮廓。,2、偏置尖顶直动从动件盘形凸轮（e 0）,1、从动件在反转过程中，其导路始终与凸轮轴心保持偏距e。,2、一O为圆心及偏距e为半径画出偏距圆切于从动件导路。以rmin为半径作基圆。,3、以下步骤与对心尖顶直动从动件盘形凸轮一样。,对于滚子从动件的凸轮轮廓，是认为滚子中心就是尖顶，求得的轮廓曲线是理论轮廓，用0表示；以理论轮廓为中心，以滚子半径为半径作出的一系列圆的包络线，为实际的凸轮轮廓，用表示。,3、滚子直动从动件盘形凸轮,滚子从动件的凸轮基圆半径应当在理论轮廓上度量。,设计凸轮机构时应注意滚子半径的问题：（P46）,1.当minrT时，0，实际轮廓为平滑曲线；,设理论轮廓外凸部分的最小曲率半径用min表示，滚子半径用rT表示，则相应位置实际轮廓的曲率半径 minrT。,2.min=rT时，=0，实际轮廓为一个尖点；,3.minrT时，0，实际轮廓发生相交，无法实现该运动规律。,为了使凸轮轮廓既不变尖，又不相交，滚子半径必须小于理论轮廓外凸部分的最小曲率半径min。,4、平底直动从动件盘形凸轮,（3）过A1、A2点作出一系列平底，得到一直线族。作出直线族的包络线，便得到凸轮实际轮廓曲线。,（1）取平底与导路的交点A0为参考点。,（2）把A0看作尖底，运用上述方法找到A1、A2,二、摆动从动件盘形凸轮轮廓绘制,