第3章凸轮机构36182

第3章凸轮机构及其设计 基本要求 1 了解凸轮机构的分类和应用 2 了解推杆常用运动规律及其选择原则 3 掌握凸轮机构基本尺寸的确定原则 4 能根据推杆运动规律设计出凸轮的轮廓曲线 重点与难点 重点 1 推杆常用运动规律的特点及选择原则 难点 反转法原理 压力角的概念 2 盘形凸轮机构轮廓曲线的设计 3 凸轮基圆半径与压力角的关系 3 2从动件的常用运动规律 3 3凸轮轮廓曲线的设计 3 4凸轮机构基本尺寸的确定 3 1凸轮机构的应用和类型 第3章凸轮机构及其设计 一 应用 内燃机汽门机构 绕线机 圆柱凸轮输送机 二 特点 结构简单 紧凑 只要适当设计出轮廓曲线 可实现任意运动规律 易磨损 传力不大 3 1凸轮机构的应用及类型 盘形凸轮 三 分类 1 按凸轮形状分 移动凸轮 圆柱凸轮 2 按推杆形状分 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 4 按保持接触方式分 几何形状封闭 力封闭 重力 弹簧等 C 名词术语 基圆基圆半径 r0 推程运动角 回程运动角 行程 h 远休止角 s 近休止角 推杆运动规律 s s t v v t a a t s v a 3 2从动件的常用运动规律 1 等速运动规律 推程运动方程s h 以推程为例 v h a 0 刚性冲击 由加速度达到无穷大引起的冲击 2 等加等减速运动规律 等加速度运动上升h 2 等减速运动上升h 2 等加速段推程运动方程为 s 2h 2 2v 4h 2 2a 4h 2 1 2 3 4 5 6 1 9 4 1 0 s h 2 A h 2 v0 a0 减速段推程运动方程为 s h 2h 2 2v 4h 2a 4h 2 2 B C 柔性冲击 由加速度发生有限突变引起的冲击 在A B C三点推杆的加速度发生突变 且为有限值 3 简谐运动规律 推程运动方程s h 1 cos 2v h sin 2a 2h 2cos 2 在起始和终止处加速度突变为有限值 故产生柔性冲击 amax 4 93h 2 02 一 凸轮廓线设计方法的基本原理 凸轮 转动推杆 往复运动 凸轮机构 加 凸轮 静止推杆 往复运动 转动 从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线 这就是凸轮廓线设计方法的反转法原理 反转法原理 3 3图解法设计凸轮轮廓 二 直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 1 对心直动尖顶从动件盘形凸轮 已知凸轮的基圆半径r0 角速度 和推杆的运动规律 设计该凸轮轮廓曲线 设计步骤 1 选比例尺 l 画出基圆 2 确定推杆在反转在过程中所占据的位置 4 用光滑曲线将点连接起来 即为所求的凸轮轮廓曲线 3 确定推杆在复合运动中依次占据的位置 已知凸轮的基圆半径r0 角速度 偏距e和推杆的运动规律 设计该凸轮轮廓曲线 设计步骤 1 选比例尺 l 画出基圆和偏距圆 2 确定推杆在反转在过程中所占据的位置 4 用光滑曲线将点连接起来 即为所求的凸轮轮廓曲线 3 确定推杆在复合运动中依次占据的位置 偏置直动尖顶从动件盘形凸轮 已知凸轮的基圆半径r0 角速度 偏距e 滚子半径rr和推杆的运动规律 设计该凸轮轮廓曲线 偏置直动滚子推杆盘形凸轮 将滚子中心看作推杆尖顶 则滚子中心的运动与推杆的运动完全一样 设计步骤 1 以滚子中心作为尖顶 按尖顶推杆凸轮设计方法画出凸轮廓线 理论廓线 2 以理论廓线上的点为圆心 滚子半径为半径画圆 作圆的包络线 工作廓线 注意 基圆为理论廓线上最小半径 对心直动平底推杆盘形凸轮 已知凸轮的基圆半径r0 角速度 和推杆的运动规律 设计该凸轮轮廓曲线 1 将推杆导路的中心线与推杆平底的交点作为尖顶 作出尖顶在复合运动中占距的位置 设计步骤 2 过这些点作代表平底位置的直线 3 作这些直线的包络线 即为凸轮的工作廓线 三 摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 已知凸轮的基圆半径r0 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 摆杆角位移方程 设计该凸轮轮廓曲线 设计廓线时的凸轮结构参数r0 e rr 平底的尺寸等是预先给定的 实际上 这些参数也是根据机构的受力情况是否良好 动作是否灵活 尺寸是否紧凑等因素由设计者确定的 一 压力角与作用力的关系 压力角 推杆所受正压力的方向与B点速度方向之间锐角 3 4凸轮机构基本尺寸的确定 设计廓线时的凸轮结构参数r0 e rr 平底的尺寸等是预先给定的 实际上 这些参数也是根据机构的受力情况是否良好 动作是否灵活 尺寸是否紧凑等因素由设计者确定的 3 4凸轮机构的压力角 一 压力角与作用力的关系 压力角 推杆所受正压力的方向与B点速度方向之间锐角 F F 推动从动件克服载荷的有效分力 F 增大从动件与导路间的侧向压力的有害分力 压力角 越大 有害分力越大 引起的摩擦阻力也越大 当压力角 增加到某一数值时 有害分力所引起的摩擦阻力将大于有效分力F 这时无论凸轮给从动件的作用力有多大 都不能推动从动件运动 即机构将发生自锁 因此 从减小推力 避免自锁使机构具有良好的受力状况的观点来看 压力角 应越小越好 通常规定 max 推程直动推杆 30 摆动推杆 35 45 回程 70 80 许用压力角 值的一般是 在e一定 推杆的运动规律已知的条件下 r0 改善力学性能 机构尺寸 二 压力角与凸轮基圆半径的确定 OP v ds d 由 BCP得 在运动规律确定之后 凸轮机构的压力角与基圆半径的大小直接相关 tan ds d e r02