凸轮机构及其设计.ppt

第3章凸轮机构及其设计 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 4图解法设计凸轮的轮廓曲线 3 3凸轮机构的压力角 3 1凸轮机构的应用和类型 一 凸轮机构的特点和应用 1 组成 2 特点 结构简单 紧凑 可精确实现从动件任意的运动规律 设计方法简单 高副接触易磨损 制造较连杆机构困难 3 应用 用于实现运动规律有特殊要求 载荷不大 行程较小的场合 广泛用于各种机械 特别是控制装置 仪器仪表 自动机械中 3 1凸轮机构的应用和类型 3 1凸轮机构的应用和类型 3 1凸轮机构的应用和类型 3 1凸轮机构的应用和类型 3 1凸轮机构的应用和类型 二 凸轮机构的分类 1 按凸轮的形状分 盘形凸轮 移动凸轮 3 1凸轮机构的应用和类型 圆柱凸轮 圆柱凸轮 3 1凸轮机构的应用和类型 2 按从动件分 按运动形式分 直动从动件 对心直动从动件 偏置直动从动件 摆动从动件 3 1凸轮机构的应用和类型 按接触形式分 尖端从动件 滚子从动件 平底从动件 3 1凸轮机构的应用和类型 分隔18 3 1凸轮机构的应用和类型 二 凸轮机构的分类 1 按凸轮的形状分 盘形凸轮 移动凸轮 温故知新 圆柱凸轮 一 凸轮机构的组成特点 3 1凸轮机构的应用和类型 2 按从动件的运动形式和接触形式分 尖端从动件 滚子从动件 平底从动件 3 1凸轮机构的应用和类型 接触形式比较 结构紧凑 能与任意形状的轮廓接触 实现任意运动规律 易磨损 承载能力低 低速 轻载 耐磨损 结构复杂 中载 应用最广 易形成油膜 润滑好 耐磨损 C 一般 0 受力好 效率高 凸轮廓线不能内凹 运动规律受限制 高速 3 1凸轮机构的应用和类型 3 按凸轮与从动件保持接触的方法分 力封闭 重力 弹簧力 重力封闭 弹簧力封闭 3 1凸轮机构的应用和类型 3 按凸轮与从动件保持接触的方法分 力封闭 重力 弹簧力 几何封闭 凹槽 等宽 等径 主回 3 1凸轮机构的应用和类型 等宽凸轮 3 1凸轮机构的应用和类型 r1 r2 const 主回凸轮 3 1凸轮机构的应用和类型 几何封闭的优缺点 免除弹簧附加的力 效率较高 机构外廓尺寸较大 设计较复杂 2 偏置距e 偏置圆 3 行程h 或 max 从动件的最大位移 或角位移 1 基圆半径rmin 凸轮转动中心到轮廓曲线的最短距离 3 2从动件的运动规律 一 名词术语 rmin rmin 3 2从动件的运动规律 4 运动过程 推程 推程运动角 升h 远休止程 远休止角 停止 回程 回程运动角 降h 近休止程 近休止角 停止 位移曲线 动画 3 2从动件的运动规律 3 2从动件的运动规律 二 从动件常用运动规律 1 等速运动规律 边界条件 在行程的始 末点 速度有突变 a 惯性力很大 引起刚性冲击 适用于低速 讨论 推程 3 2从动件的运动规律 回程 二 从动件常用运动规律 1 等速运动规律 边界条件 在行程的始 末点 速度有突变 a 惯性力很大 引起刚性冲击 适用于低速 讨论 推程 3 2从动件的运动规律 2 等加速等减速运动规律 边界条件 前半程 后半程 前半程等加速运动 又 3 2从动件的运动规律 讨论 在A B C三点 a有突变 惯性力也有突变 引起柔性冲击 a 2 a 也不适用于高速 适用于中速运转的场合 2 等加速等减速运动规律 前半程 后半程 3 2从动件的运动规律 6 位移曲线的作法 辅助线法 3 余弦加速度 简谐 运动规律 当质点沿着以推程h为直径的圆周匀速运动时 它在直径上的投影构成的运动 讨论 始 末两点a有突变 引起柔性冲击 但若是升 降 升型运动规律 则可获得连续a线图 可用于高速 3 2从动件的运动规律 一 凸轮廓线设计方法的基本原理 基本方法 反转法 给整个凸轮机构施以 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 3 3凸轮轮廓曲线的设计 基本问题 已知 rmin 方向 e 大小 方向 从动件的类型及运动规律 求凸轮廓线 凸轮 静止 机架 以 绕o点转动 从动件 随机架以 反转 相对机架按s f 运动 反转法 显然 反转后迹点的轨迹即是凸轮的理论廓线 3 3凸轮轮廓曲线的设计 显然 反转后迹点的轨迹即是凸轮的理论廓线 凸轮 静止 机架 以 绕o点转动 从动件 随机架以 反转 相对机架按s f 运动 一 凸轮廓线设计方法的基本原理 温故知新 对整个机构加绕O点的反转运动 反转法 已知 rmin 方向 e s f 设计凸轮廓线 1 直动尖顶从动件盘形凸轮 二 用作图法设计凸轮廓线 3 3凸轮轮廓曲线的设计 S 线图 s l 2 直动滚子从动件盘形凸轮 已知 rmin 方向 e rr s f 设计凸轮廓线 3 3凸轮轮廓曲线的设计 S 线图 s 2 直动滚子从动件盘形凸轮 理论廓线 以理论廓线上各点为圆心 作滚子圆族 其包络线即为实际廓线 实际廓线 已知 rmin 方向 e rr s f 设计凸轮廓线 3 3凸轮轮廓曲线的设计 动画 S 线图 s l 3 对心直动平底从动件盘形凸轮 已知 rmin 方向 s f 设计凸轮廓线 在理论廓线上各点作出相应的平底直线族 其包络线即为实际廓线 3 3凸轮轮廓曲线的设计 动画 S 线图 偏置直动从动件盘形凸轮机构 3 3凸轮轮廓曲线的设计 在偏距圆或基圆上 凸轮反转角度的度量 推杆位移的度量 沿导路方向 角不可在轮廓上度量 4 摆动从动件盘形凸轮机构 3 3凸轮轮廓曲线的设计 已知 rmin 方向 机架长LOA 摆杆长LAB f 设计凸轮廓线 线图 4 摆动从动件盘形凸轮机构 3 3凸轮轮廓曲线的设计 已知 rmin 方向 机架长LOA 摆杆长LAB f 设计凸轮廓线 讨论 若为滚子从动件 则作滚子圆族的包络线为实际廓线 若为平底从动件 则作平底族的包络线为实际廓线 反转角度的度量 摆杆中心A绕O的转角 3 4凸轮机构压力角与基本尺寸 一 凸轮机构中的压力角与作用力的关系 压力角 不计摩擦时 从动件受力方向与速度方向的夹角 17 F F tan F 一定 F 甚至自锁 max 30 直动 45 摆动 P与e在轮心O点的同侧 取 异侧取 讨论 与s有关 各点不同 与e的大小和方位有关 当s ds d e一定时 3 4凸轮机构压力角与基本尺寸 二 凸轮机构中的压力角与基圆半径rmin的关系 偏置的目的 减小推程压力角 3 4凸轮机构基本尺寸的确定 确定r0的原则 在结构尺寸允许的条件下 尽可能使 减小 在不超过 的条件下 选较小的r0 确定r0的方法 初选r0验算方法 初选r0 计算出各点的 使 max 由 求出r0min的图解安全区法 诺模图法 根据 计算设计法 在上式中代入 的一系列值 可求出对应的一系列r0值r01 r02 r0n 应使 3 4凸轮机构基本尺寸的确定 三 滚子半径的确定 设 当理论廓线内凹时 当理论廓线外凸时 轮廓变尖 轮廓失真 3 4凸轮机构基本尺寸的确定 为避免运动失真 常取 或 min的求法 图解近似确定 三圆法 解析法逐点计算 比较 确定 min 注意 从结构 强度方面考虑 滚子半径rT不能太小 通常取 若rT不能减小而又出现运动失真 怎么办 举例 例 图示凸轮机构中 从动件的起始上升点为C0点 试标