清华大学机械设计基础凸轮机构.ppt

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1、 乐考无忧，考研我有！,第3章 凸轮机构凸轮机构的组成与类型从动件运动规律设计凸轮轮廓的设计凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构的计算机辅助设计,乐考无忧，考研我有！,3.1 凸轮机构的组成与类型3.1.1 凸轮机构的组成,1 凸轮2 从动件3 机架,高副机构,乐考无忧，考研我有！,3.1.2 凸轮机构的类型1.按凸轮的形状分类,盘形凸轮：最基本的形式，结构简单，应用最为广泛移动凸轮：凸轮相对机架做直线运动圆柱凸轮：空间凸轮机构,盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮,乐考无忧，考研我有！,2.按从动件的形状分类,尖端从动件,曲面从动件,尖端能以任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。但尖

2、端处极易磨损，只适用于低速场合。,磨损比尖端从动件小。,乐考无忧，考研我有！,滚子从动件,平底从动件,凸轮与从动件之间为滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，可用于传递较大的动力。,从动件与凸轮之间易形成油膜，润滑状况好，受力平稳，传动效率高，常用于高速场合。但与之相配合的凸轮轮廓须全部外凸。,乐考无忧，考研我有！,3.按从动件的运动形式分类,移动从动件 摆动从动件,移动从动件：从动件作往复移动，其运动轨迹为一段直线；摆动从动件：从动件作往复摆动，其运动轨迹为一段圆弧。,乐考无忧，考研我有！,4.按凸轮与从动件维持高副接触的方法分类(1)力锁合弹簧力、从动件重力或其它外力(2)型锁合利用高副元素本身的几

3、何形状,乐考无忧，考研我有！,槽凸轮机构 槽两侧面的距离等于滚子直径。优点：锁和方式结构简单缺点：加大了凸轮的尺寸和重量,乐考无忧，考研我有！,等宽凸轮机构 凸轮廓线上任意两条平行切线间的距离都等于框架内侧的宽度。,缺点：从动件的运动规律的选择受到一定的限制，当180范围内的凸轮廓线根据从动件运动规律确定后，其余180内的凸轮廓线必须符合等宽原则,乐考无忧，考研我有！,等径凸轮机构 两滚子中心间的距离始终保持不变。,缺点：从动件运动规律的选择受到一定的限制,乐考无忧，考研我有！,主回凸轮机构(共轭凸轮机构),优点：克服了等宽、等径凸轮的缺点缺点：结构复杂，制造精度要求高,一个凸轮推动从动件完成

4、正行程运动，另一个凸轮推动从动件完成反行程的运动,乐考无忧，考研我有！,5.反凸轮机构,摆杆为主动件，凸轮为从动件,乐考无忧，考研我有！,3.1.3 凸轮机构的应用例1：实现变速操纵,乐考无忧，考研我有！,例2：实现自动进刀、退刀,乐考无忧，考研我有！,例3：控制阀门的启闭,乐考无忧，考研我有！,例4：印刷机的吸纸吸头,乐考无忧，考研我有！,3.2 从动件运动规律设计3.2.1 凸轮机构的工作情况,乐考无忧，考研我有！,回程运动角近休止角从动件运动规律（从动件位移线图）,基圆以凸轮轮廓的最小向径rb所作的圆升程从动件上升的最大距离h推程运动角0远休止角s,乐考无忧，考研我有！,3.2.2 从动

5、件常用运动规律1.等速运动,特点：速度有突变，加速度理论上由零至无穷大，从而使从动件产生巨大的惯性力，机构受到强烈冲击刚性冲击适应场合：低速轻载,乐考无忧，考研我有！,2.等加速等减速(抛物线)运动,特点：加速度曲线有突变，加速度的变化率(即跃度j)在这些位置为无穷大柔性冲击适应场合：中速轻载,乐考无忧，考研我有！,3.简谐运动(余弦加速度运动),当质点在圆周上作匀速运动时，它在该圆直径上的投影所构成的运动规律简谐运动,特点：有柔性冲击适用场合：中速轻载(当从动件作连续运动时，可用于高速),乐考无忧，考研我有！,4.摆线运动(简介),半径R=h/2的滚圆沿纵座标作纯滚动，圆上最初位于座标原点的

6、点其位移随时间变化的规律摆线运动,特点：无刚性、柔性冲击适用场合：适于高速,乐考无忧，考研我有！,5.3-4-5多项式运动(简介),特点：无刚性冲击、柔性冲击适用场合：高速、中载,乐考无忧，考研我有！,3.2.3 从动件运动规律的选择1.常用运动规律性能比较,乐考无忧，考研我有！,2.从动件运动规律的选择原则考虑因素：对运动规律的要求凸轮的转速（动力特性和便于加工）3.2.4 从动件运动规律的组合1.满足工作对运动规律的特殊要求；2.为避免刚性冲击，位移曲线和速度曲线必须连续；而为避免柔性冲击，加速度曲线也必须连续。3.尽量减小速度和加速度的最大值。,乐考无忧，考研我有！,3.3 凸轮轮廓的设

7、计3.3.1 基本原理（反转法）,反转后，从动件尖端的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。,乐考无忧，考研我有！,3.3.2 图解法设计凸轮轮廓1.移动从动件盘形凸轮(1)尖底从动件,乐考无忧，考研我有！,乐考无忧，考研我有！,（2）滚子从动件,滚子中心将描绘一条与凸轮廓线法向等距的曲线理论廓线。Rb指的是理论廓线的基圆。,乐考无忧，考研我有！,作内包络线，得到凸轮的实际廓线；若同时作外包络线，可形成槽凸轮廓线。,乐考无忧，考研我有！,（3）平底从动件,取平底从动件表面上的点B0作为假想的尖端从动件的尖端。,乐考无忧，考研我有！,为了保证在所有位置从动件平底都能与凸轮轮廓曲线相切，凸轮廓线必须是外凸的

8、。,乐考无忧，考研我有！,2.摆动从动件盘形凸轮,乐考无忧，考研我有！,3.3.3 解析法(略)3.4 凸轮机构基本尺寸的确定3.4.1 移动滚子从动件盘形凸轮,乐考无忧，考研我有！,(1)压力角与许用值,乐考无忧，考研我有！,(2)凸轮基圆半径的确定,基圆半径越大，压力角越小，但结构尺寸较大,乐考无忧，考研我有！,(3)从动件偏置方向的选择,凸轮逆时针回转，从动件右偏置凸轮顺时针回转，从动件左偏置,乐考无忧，考研我有！,(4)凸轮轮廓形状与滚子半径的关系外凸凸轮廓线,乐考无忧，考研我有！,实际廓线出现尖点,乐考无忧，考研我有！,实际廓线出现交叉，从动件不能准确地实现预期的运动规律运动失真,乐

9、考无忧，考研我有！,内凹凸轮廓线,无论滚子半径多大，总能由理论轮廓求出实际轮廓。,乐考无忧，考研我有！,运动失真原因：避免方法：滚子半径的选择考虑结构、强度与运动规律等因素,乐考无忧，考研我有！,3.4.2 移动平底从动件盘形凸轮,凸轮出现过度切割的现象，从动件无法完全实现预期的运动规律。原因？,乐考无忧，考研我有！,减小升程h,增大基圆rb,增大偏心e,乐考无忧，考研我有！,运动失真基圆半径的确定 避免运动失真,基圆半径过小从动件升程过大,乐考无忧，考研我有！,从动件偏置方向的选择,从动件偏置并不影响凸轮廓线的形状，选择偏置的主要目的是为了减小从动件在推程阶段所受的弯曲应力。,乐考无忧，考研我有！,平地宽度的确定3.5 凸轮机构的计算机辅助设计(略),