第4章凸轮机构及简谐运动机构课件.ppt

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1、第4章 凸轮机构及间歇运动机构,4-1 的应用和分类4-2 从动件常用的运动规律4-3 盘形凸轮轮廓曲线的设计4-4 凸轮机构设计中应注意的问题4-5 间歇运动机构,4-1 凸轮机构的应用和分类,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,一、凸轮机构的应用 内燃机 凸轮配气机构 靠模车削机构,凸轮机构组成：凸轮、从动件、机架。,凸轮机构的优点: 1）只需设计适当的凸轮轮廓,2）结构简单、紧凑，设计方便,凸轮机构的缺点: 高副机构，易磨损,圆柱凸轮： a.在圆柱面上开有曲线凹槽 b.圆柱体端面上做出曲线轮廓,1.按凸轮形状分类：,盘状凸轮：（简单，广泛，行程较小）,二、分类：,机械设计基础 凸轮机构

2、及间歇运动机构,(4)其他凸轮：（凹槽凸轮，等宽凸轮，等径凸轮）,滚子从动件： （移动，摆动） 滚动摩擦，磨损小，传力大，复杂。有噪音。,平底从动件：（移动，摆动） 润滑好，磨损小，受力平稳，效率高。,2.按从动件类型分,尖顶从动件：（移动，摆动） 简单、能实现复杂运动。易磨损，受力小低速,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式;,名词术语：,基圆、,推程运动角、,基圆半径、,推程、,远休止角、,回程运动角、,回程、,近休止角、,行程。一个循环,而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。,2)推杆运动规律;,3)合理确

3、定结构尺寸;,4)设计轮廓曲线。,4-2 从动件常用的运动规律,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,运动规律：推杆在推程或回程时，其位移s2、速度v2、 和加速度a2 随时间t 的变化规律。,s2=s2(t)v2=v2(t)a2=a2(t),机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,s2 =h/1,v2 =h1 /1,a2 0,一、等速运动规律,d/dt=1凸轮角速度,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。,加速段推程运动方程为：,s2 2h(/1)2,v2 4h1 /21,a2 4h(1 /1)2,二、等加等减速运动规律,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机

4、构,减速段推程运动方程为：,s2 h-2h(t 1)2/2t,v2 -4h1(t-1)/2t,a2 -4h21 /2t,柔性冲击,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,三、余弦加速度运动规律,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,4-3 盘形凸轮轮廓曲线设计,凸轮廓线设计方法的基本原理,反转原理：,依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线，例如：,给整个凸轮机构施以-1时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。,尖顶凸轮绘制动画,滚子凸轮绘制动画,已知凸轮的基圆半径rmin，角速度1和从动件的运动规律，设计凸轮轮廓曲线。,设计步骤小结

5、：,选比例尺l作基圆rmin。,反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。,确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。,将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,一、对心直动尖顶从动件盘形凸轮,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,r0 =40mm,1=1500,2 =300,3 =1200,4 =600，,1,2,3,d4,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,理论轮廓,实际轮廓,作各位置滚子圆的内(外)包络线。,二、滚子直动从动件盘形凸轮,已知凸轮的基圆半径rmin，角速度1和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,已知凸轮的基圆半径rmin，角速度1和从动件运动规律，

6、设计该凸轮轮廓曲线。,作平底直线族的内包络线。,三、对心直动平底从动件盘形凸轮,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,已知凸轮的基圆半径rmin，角速度1，摆杆长度l以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离d，摆杆角位移方程，设计该凸轮轮廓曲线。,四、摆动从动件盘形凸轮机构,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,受力分析（不计凸轮与从动件的摩擦）：,Fy= Fn cos,Fx= Fn sin, = (t),一、压力角与凸轮的基圆半径,压力角：从动件上受力方向与运动方向所夹的锐角。,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,4-4 凸轮机构设计中应注意的问题,许用压力角：,推程,摆动从动件45,移动从动

7、件30,max ,80,回程:,max的位置：,凸轮廓线较陡的地方。,等加、等减、简谐运动规律：0/2 处。,等速运动规律：推程起始位置。,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,压力角与凸轮尺寸的关系：,(v = va), ，ro ，结构尺寸大,va=vetan=(ro+s2)tan,ve=r=(ro+s2),欲使凸轮结构紧凑， 就得大，传力性能不好。,如果max，应重新设计凸轮廓线，常用增大ro 使推程的max减小。,ro,S,r,t,t,n,n,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,ro与有关， 设计时通常是在满足max的条件下，来考虑ro的取值。,1.ro的一般选取方法：,先定一个ro的

8、初值，后检查与min的关系，再调整ro。,2.根据凸轮的结构确定（经验公式）：,rs轴半径, rk滚子半径,凸轮与轴装配式的盘形凸轮：ro1.6rs+rk+(25)mm,凸轮与轴一体的盘形凸轮：rors+rk+(25)mm,基圆半径的确定,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,a工作轮廓的曲率半径，理论轮廓的曲率半径， rk滚子半径,rk,ark0,对于外凸轮廓，要保证正常工作，应使： min rT,ark,rk,ark0,轮廓正常,轮廓变尖, rk,ark,轮廓正常,外凸,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,4-5 间歇运动机构,在机器工作时，当主动件作连续运动时，常需要从动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运动的机构，称为间歇运动机构。最常见的间歇运动机构有棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构等，它们广泛应用于自动机床的进给机构、送料机构、刀架的转位机构、精纺机的成形机构等。 本章将扼要介绍几类间歇运动机构的组成及运动特点。,一、棘轮机构 1. 棘轮（组成） 2.双棘爪棘轮 3.双向棘轮 4.回转棘爪双向棘轮,机械设计基础 凸轮机构及间歇运动机构,二、槽轮机构 1.单圆销槽轮（电影卷片机构） 2. 双圆销槽轮 3.空间槽轮 4.内啮合槽轮 5.外啮合槽轮,