第十章凸轮传动.ppt

浙江大学专用 10 1凸轮传动的组成 应用和类型 浙江大学专用 绕线机构 浙江大学专用 浙江大学专用 组成 凸轮 从动件 机架应用 从动件能实现预期的运动规律的场合 分类 1 按凸轮形状和运动分1 盘形回转凸轮2 平板移动凸轮3 圆柱凸轮2 按从动件的形式分1 尖底从动件2 滚子从动件3 平底从动件3 按从动件的运动形式分1 直动从动件2 摆动从动件 浙江大学专用 10 2从动件的常用运动规律及其选择 凸轮机构设计的基本任务 一 从动件的常用运动规律 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 3 合理确定结构尺寸 4 设计轮廓曲线 2 从动件运动的规律 1 根据工作要求选定凸轮机构的形式 浙江大学专用 基圆半径r 凸轮的最小向径所作的圆称为基圆 推程 从动件从最低位置到最高位置的运动过程 升程h 推程中从动件上升的运动距离 推程运动角 t 推程中凸轮相应的转角 远休止角 s 从动件在最高位置停留不动期间对应的凸轮转角 回程 从动件从最高位置到最低位置的运动过程 浙江大学专用 运动规律 从动件在推程或回程时 其位移S 速度V 和加速度a随时间t的变化规律 S S t V V t a a t 浙江大学专用 1 等速运动运动规律 在推程起始点 0 s 0 代入得 C0 0 C1 h 0 推程运动方程 s h 0 v h 0 在推程终止点 0 s h 刚性冲击 同理得回程运动方程 s h 1 0 v h 0 a 0 a 0 一 从动件的常用运动规律及时选择 浙江大学专用 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 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 浙江大学专用 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 浙江大学专用 简谐运动 推程 s h 1 cos 0 2 v h sin 0 2 0 a 2h 2cos 0 2 02 回程 s h 1 cos 0 2 v h sin 0 2 0 a 2h 2cos 0 2 02 在起始和终止处理论上a为有限值 产生柔性冲击 浙江大学专用 1 凸轮廓线设计方法的基本原理 10 3图解法设计凸轮轮廓 2 用作图法设计凸轮廓线 1 对心直动尖底从动件盘形凸轮 2 对心直动滚子从动件盘形凸轮 3 对心直动平底从动件盘形凸轮 4 偏置直动尖底从动件盘形凸轮 5 摆动从动件盘形凸轮 浙江大学专用 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 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 尖底凸轮绘制动画 滚子凸轮绘制动画 浙江大学专用 对心直动尖底从动件凸轮机构中 已知凸轮的基圆半径rmin 角速度 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rmin 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 对心直动尖底从动件盘形凸轮 浙江大学专用 理论轮廓 实际轮廓 作各位置滚子圆的内 外 包络线 2 对心直动滚子从动件盘形凸轮 滚子直动从动件凸轮机构中 已知凸轮的基圆半径rmin 角速度 和从动件的运动规律 设计该凸轮轮廓曲线 浙江大学专用 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 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 3 对心直动平底从动件盘形凸轮 浙江大学专用 偏置直动尖底从动件凸轮机构中 已知凸轮的基圆半径rmin 角速度 和从动件的运动规律和偏心距e 设计该凸轮轮廓曲线 4 偏置直动尖底从动件盘形凸轮 动画 浙江大学专用 摆动从动件凸轮机构中 已知凸轮的基圆半径rmin 角速度 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 5 摆动从动件盘形凸轮机构 浙江大学专用 10 4解析法设计凸轮的轮廓 从图解法的缺点引出解析法的优点 结果 求出轮廓曲线的解析表达式 已知条件 e rmin rT S S 及其方向 理论轮廓的极坐标参数方程 原理 反转法 0 tg 0 e S0 tg e S S0 即B点的极坐标 0 参数方程 浙江大学专用 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与滚子圆的交线上 T点的极坐标参数方程为 由图有 直接引用前面的结论 浙江大学专用 直角坐标参数方程为 x Tcos T y Tsin T 浙江大学专用 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 10 5凸轮机构基本尺寸的确定 一 凸轮机构的压力角与自锁 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 浙江大学专用 二 凸轮基圆半径的确定 30 直动从动件 35 45 摆动从动件 70 80 回程 式中 r s2而s2为从动件的位移 代入上式 得 当 1 V2 s2一定时 r 经验公式 r 0 9d 7 10 d为安装凸轮处轴的直径 浙江大学专用 对平底推杆凸轮机构 也有失真现象 可通过增大rmin解决此问题 浙江大学专用 三 滚子半径的选择 a 工作轮廓的曲率半径 理论轮廓的曲率半径 rT 滚子半径 a rT rT a rT rT a rT 0 rT a rT 0 轮廓正常 轮廓正常 轮廓变尖 外凸 对