[工学]chap03 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 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 rmin w rmin O e 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。 w A B rmin O B C D t s h 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。 h s w A B rmin O B C D t s h 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 t 1 s2 A BC D h 2p hsts A h s w A B rmin O B C D t s h 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： AB 偏置尖顶直动从动件盘形凸轮 t s h s w A B O B C D h CD 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） s2 h 1 1 tO v2 t v0 O 1 a2 - O 1 t 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 12 j,t j,t j,t s h 3456 1 9 4 1 0 4 A 0 a BC 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 a v j j,t j,t j,t s h 1O2 3 45 6 1 2 3 4 5 q s 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。 C B S2 e O v rmin w1 2 1 3 n n F P C B S2 e O v rmin 1 2 1 3 n n F F“ 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 C B S2 e O v rmin 1 2 1 3 n n F F“ F P 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。 C B S2 e O v rmin 1 2 1 3 n n F F“ F P 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=22 A3A3=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 -w w O A 8 9 A 7 A A 6 A 5 A 4 A 3 A 2 A