机械设计教学PPT凸轮机构及其设计.ppt

第9章凸轮机构及其设计 9 1凸轮机构的应用和分类 9 2推杆的运动规律 9 3凸轮机构的压力角 9 4凸轮轮廓曲线的设计 应用 送料机构 靠模车削机构 配气机构 冲床机构等 9 1凸轮机构的应用和分类 靠模车削移动凸轮机构 3 按推杆运动分 直动 对心 偏置 摆动 设计 潘存云 9 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状 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 h 最大位移 2 推杆运动规律 3 合理确定结构尺寸 4 设计轮廓曲线 运动规律 推杆在推程或回程时 其位移s 速度v 和加速度a随时间t或 的变化规律 形式 多项式 三角函数 s s t 或s s v v t 或v v a a t 或a a 二 多项式运动规律 一般表达式 求一阶导数得速度方程 求二阶导数得加速度方程 1 等速运动 一次多项式 运动规律 推程运动方程 回程运动方程 2 等加速等减速 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 0 s 0 v 0 中间点 0 2 s h 2 求得 c0 0 c1 0 c2 2h 02 加速段推程运动方程为 s 2h 2 02 v 4h 02 a 4h 2 02 推程减速上升段边界条件 终止点 0 s h v 0 中间点 0 2 s h 2 求得 c0 h c1 4h 0 c2 2h 02 减速段推程运动方程为 s h 2h 0 2 02 v 4h 0 02 a 4h 2 02 柔性冲击 设计 潘存云 3 余弦加速度 简谐 运动规律 在起始和终止处理论上a为有限值 产生柔性冲击 推程 回程 设计 潘存云 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 设计 潘存云 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 9 3凸轮机构的压力角 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 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 f 为了保证凸轮机构正常工作 要求 设计 潘存云 二 压力角与凸轮机构尺寸之间的关系 p点为速度瞬心 于是有 v lop 1 r0 30 直动从动件 35 45 摆动从动件 70 80 回程 lop v2 1 ds2 d loc lcp lcp loc e lcp ds2 d e s2 s0 tg 若发现设计结果 可增大r0 设计 潘存云 同理 当导路位于中心左侧时 有 lop lcp loc lcp ds2 d e 用于导路和瞬心位于中心两侧 用于导路和瞬心位于中心同侧 显然 导路和瞬心位于中心同侧时 压力角将减小 注意 用偏置法可减小推程压力角 但同时增大了回程压力角 故偏距e不能太大 lcp s2 s0 tg 正确偏置 导路向推程相对速度瞬心的同侧偏置 设计 潘存云 提问 对于平底推杆凸轮机构 0 1 凸轮廓线设计方法的基本原理 9 4凸轮轮廓曲线的设计 2 用作图法设计凸轮廓线 1 对心直动尖顶从动件盘形凸轮 3 滚子直动从动件盘形凸轮 4 对心直动平底从动件盘形凸轮 2 偏置直动尖顶从动件盘形凸轮 5 摆动尖顶从动件盘形凸轮机构 3 用解析法设计凸轮廓线 设计 潘存云 一 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 设计 潘存云 对心直动尖顶从动件凸轮机构中 已知凸轮的基圆半径r0 角速度 1和从动件的运动规律 设计该凸轮轮廓曲线 设计步骤小结 选比例尺 l作基圆r0 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 1 对心直动尖顶从动件盘形凸轮 二 直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 设计 潘存云 偏置直动尖顶从动件凸轮机构中 已知凸轮的基圆半径r0 角速度 1和从动件的运动规律和偏心距e 设计该凸轮轮廓曲线 2 偏置直动尖顶从动件盘形凸轮 设计 潘存云 理论轮廓 实际轮廓 作各位置滚子圆的内 外 包络线 3 滚子直动从动件盘形凸轮 滚子直动从动件凸轮机构中 已知凸轮的基圆半径r0 角速度 1和从动件的运动规律 设计该凸轮轮廓曲线 设计 潘存云 a 工作轮廓的曲率半径 理论轮廓的曲率半径 rt 滚子半径 rt a rt 0 对于外凸轮廓 要保证正常工作 应使 min rt 滚子半径的确定 a rt rt a rt 0 轮廓正常 轮廓变尖 rt a rt 轮廓正常 外凸 设计 潘存云 对心直动平底从动件凸轮机构中 已知凸轮的基圆半径r0 角速度 1和从动件的运动规律 设计该凸轮轮廓曲线 作平底直线族的内包络线 4 对心直动平底从动件盘形凸轮 设计 潘存云 对平底推杆凸轮机构 也有失真现象 可通过增大r0解决此问题 设计 潘存云 摆动从动件凸轮机构中 已知凸轮的基圆半径r0 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 三 摆动从动件盘形凸轮机构 设计 潘存云 四 解析法设计凸轮的轮廓 结果 求出轮廓曲线的解析表达式 已知条件 e rmin rt s2 s2 1 1及其方向 理论轮廓的极坐标参数方程 原理 反转法 1 0 tg 0 e s0 tg e s2 s0 0 1 参数方程 设计 潘存云 其中 tg 实际轮廓方程是理论轮廓的等距曲线 由高等数学可知 等距线对应点具有公共的法线 t 实际轮廓上对应点的t位置 位于理论轮廓b点法线n n