机械课件第2章平面连杆机构

第 3章 凸轮机构3 1 凸轮机构的应用和类型3 2 从动件的常用运动规律3 3 凸轮机构的压力角3 4 图解法设计凸轮 的轮廓3 5 解析法设计凸轮 的轮廓 3 1 凸轮机构 的应用和类型结构： 三个构件、 盘 (柱 )状曲线轮廓、从动件呈杆状。作用： 将连续回转 = 从动件 直线移动 或 摆动 。优点： 可精确实现任意运动规律，简单紧凑。缺点： 高副，线接触，易磨损，传力不大。应用： 内燃机 、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。分类： 1)按凸轮形状分： 盘形 、 移动 、圆柱凸轮 ( 端面 ) 。2)按推杆形状分： 尖顶 、 滚子 、平底 从动件。特点：尖顶构造简单、易磨损、用于仪表机构；滚子 磨损小，应用广；平底 受力好、润滑好，用于高速传动。实例12刀架o3).按推杆运动分： 直动 (对心 、 偏置 )、 摆动4).按保持接触方式分：力封闭 （ 重力、弹簧等 ）内燃机气门机构 机床进给机构几何形状封闭 (凹槽、等宽、等径、主回凸轮 )r1r2r1+r2 =constW凹槽凸轮等宽凸轮等径凸轮优点： 只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。缺点： 线接触，容易磨损。作者：潘存云教授主回凸轮设计：潘存云设计：潘存云312 A线绕线机构线应用实例：设计：潘存云3皮带轮5卷带轮录音机卷带机构1放音键2摩擦轮41 324放音键卷带轮皮带轮摩擦轮录音机卷带机构设计：潘存云132送料机构设计：潘存云hho t1s2 3 2 推杆的运动规律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：一、 推杆的常用运动规律基圆、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rminh1A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)合理确定结构尺寸 ;4)设计轮廓曲线。ssssDBCBtt设计：潘存云hho t1s2rminh1AssssDBCBtt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。形式： 多项式、三角函数。S2=S2(t)V2=V2(t)a2=a2(t) 位移曲线边界条件：凸轮转过推程运动角 t 从动件上升 h一、多项式运动规律一般表达式： s2=C0+ C1 1+ C2 21+ Cn n1 (1)求一阶导数得速度方程：v2 = ds2/dt求二阶导数得加速度方程：a2 =dv2/dt =2 C2 21+ 6C3 21 1+n(n-1)C n 21 n-21其中： 1 凸轮转角 ， d 1/dt= 1 凸轮角速度 , Ci 待定系数 。= C1 1+ 2C2 1 1+ nCn 1 n-11凸轮转过回程运动角 h 从动件下降 h在推程起始点： 1=0， s2=0代入得： C0 0， C1 h/ t推程运动方程：s2 h1/t v2 h1 /ts2 1 tv2 1a2 1h在推程终止点： 1= t ， s2=h+ 刚性冲击s2 = C0+ C1 1+ C2 21+ Cn n1v2 = C1 + 2C2 1 + nCn 1 n-11a2 = 2 C221+ 6C3211+n(n-1) Cn21n-21同理得回程运动方程：s2 h(1-1/h )v2 -h1 /ha2 0a2 01.等速运动（一次多项式）运动规律2. 等加等减速（二次多项式）运动规律位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半 。推程加速上升段边界条件：起始点： 1=0， s2=0， v2 0中间点： 1= t /2， s2=h/2 求得： C0 0， C1 0， C2 2h/2t加速段推程运动方程为：s2 2h21 /2tv2 4h11 /2ta2 4h21 /2t设计：潘存云 1a2h/2 th/2推程减速上升段边界条件：终止点： 1= t ， s2=h， v2 0中间点： 1= t/2， s2=h/2 求得： C0 h， C1 4h/t ，C2 -2h/2t减速段推程运动方程为：s2 h-2h(t 1)2/2t1 1s2v2 -4h1(t-1)/2ta2 -4h21 /2t2 3 54 62h/ t柔性冲击4h 2/ 2t重写加速段推程运动方程为：s2 2h2 1 /2tv2 4h11 /2ta2 4h21 /2t 1v2同理可得回程等加速段的运动方程为：s2 h-2h21/2hv2 -4h11/2ha2 -4h21/2h回程等减速段运动方程为：s2 2h(h-1)2/2hv2 -4h1(h-1)/2ha2 4h21/2h3.五次多项式运动规律位移方程：s2=10h( 1/ t)3 15h ( 1/ t)4+6h ( 1/ t)5 1s2v2a2h t无冲击，适用于高速凸轮。设计：潘存云h t 1s2 1a2二、三角函数运动规律1.余弦加速度 (简谐 )运动规律推程：s2 h1-cos(1/t)/2 v2 h1sin(1/t)1/2ta2 2h21 cos(1/t)/22t回程：s2 h1 cos(1/h)/2 v2 -h1sin(1/h)1/2ha2 -2h21 cos(1/h)/22h1 2 3 4 5 6 1v2 Vmax=1.57h/2 0在起始和终止处理论上 a2为有限值，产生柔性冲击。1234 56s2 1 1a2 1v2h t2.正弦加速度（摆线）运动规律推程：s2 h 1/ t-sin(2 1/ t)/2 v2 h 11-cos(2 1/ t)/ ta2 2h 21 sin(2 1/ t)/ 2t回程：s2 h1- 1/ h +sin(2 1/ h)/2 v2 h 1cos(2 1/ h)-1/ ha2 -2h 21 sin(2 1/ h)/ h2无冲击设计：潘存云v2s 2a 2 1 1 1hooo t正弦改进等速三、改进型运动规律将几种运动规律组合，以改善运动特性。+-v 2设计：潘存云OB 1设计凸轮机构时，除了要求从动件能实现预期的运动规律外，还希望凸轮机构结构紧凑，受力情况良好。而这与压力角有很大关系。定义： 正压力与推杆上力作用点 B速度方向间的夹角 F” ，若 大到一定程度时，会有： 机构发生自锁。 3 3 凸轮机构的压力角nn一、压力角与作用力的关系不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。F FF”F-有用分力 , 沿导路方向F”-有害分力，垂直于导路F”=F tg F 一定时， Ff FFf为了保证凸轮机构正常工作，要求： rT 轮廓失真滚子半径的确定 a rT rT a rT 0轮廓正常轮廓变尖内凹 arTrTrT rT a rT 轮廓正常外凸rT a设计：潘存云s2 19 11 13 151 3 5 7 8rmin对心直动平底 从动件 凸轮机构中，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。设计步骤： 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，从动件平底直线在各等份点的位置。