第三章 凸轮机构

第三章凸轮机构,31凸轮机构的应用及其分类,32从动件常用运动规律,33盘形凸轮机构基本尺寸的确定,34根据预定运动规律设计盘形凸轮轮廓曲线,35空间凸轮机构简介,36凸轮机构的结构设计,一、凸轮机构的应用二、凸轮机构的分类三凸轮机构的工作原理四、凸轮机构的设计任务,31凸轮机构的应用及分类,1、凸轮机构：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,进刀凸轮机构,冲压机,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：从动件与凸轮接触应力大，易磨损用途：载荷较小的运动控制,一）按凸轮的形状分,1、盘形凸轮2、移动凸轮3、圆柱凸轮,4、圆锥凸轮,二、凸轮机构的分类,1、尖顶从动件2、滚子从动件3、平底从动件,二）按从动件上高副元素的几何形状分,三）、按凸轮与从动件的锁合方式分,1、力锁合的凸轮机构2、形锁合的凸轮机构1）沟槽凸轮机构2）等宽凸轮机构3）等径凸轮机构4）主回凸轮机构,四）、根据从动件的运动形式分,摆动从动件凸轮机构,（对心、偏置）移动从动件凸轮机构,h,三、凸轮机构的工作原理,基圆,推程运动角,远休止角,近休止角,回程运动角,四、凸轮机构的设计任务,3）凸轮机构曲线轮廓的设计4）绘制凸轮机构工作图,1）从动件运动规律的设计,2）凸轮机构基本尺寸的设计移动从动件：基圆半径rb，偏心距e;摆动从动件：基圆半径rb，凸轮转动中心到从动件摆动中心的距离a及摆杆的长度l;滚子从动件：除上述外，还有滚子半径rr。平底从动件：除上述外，平底长度L。,32从动件常用运动规律,一、基本运动规律二、组合运动规律简介三、从动件运动规律设计,升停回停型(RDRD),升回停型(RRD),升停回型(RDR),升回型(RR),运动循环的类型,从动件的运动规律的数学方程式为,位移,速度,加速度,跃动度,一、基本运动规律,a=2(2c2+6c3+12c42+n(n-1)cnn-2)j=3(6c3+24c4+n(n-1)(n-2)cnn-3)，式中，为凸轮的转角（rad）；c0，c1，c2，为n+1个待定系数。,1、n=1的运动规律,s=c0+c1v=c1a=0,（一）多项式运动规律,s=c0+c1+c22+c33+cnn,v=(c1+2c2+3c32+ncnn-1),等速运动规律,2、n=2的运动规律,等加速等减速运动规律,（二）余弦加速度规律,（三）正弦加速度规律,运动规律组合应遵循的原则：1、对于中、低速运动的凸轮机构，要求从动件的位移曲线在衔接处相切，以保证速度曲线的连续。2、对于中、高速运动的凸轮机构，则还要求从动件的速度曲线在衔接处相切，以保证加速度曲线的连续。,二、组合运动规律简介,梯形加速度运动规律,a,从动件常用基本运动规律特性,三、从动件运动规律设计：,1、从动件的最大速度vmax要尽量小；2、从动件的最大加速度amax要尽量小；3、从动件的最大跃动度jmax要尽量小。,33盘形凸轮机构基本尺寸的确定,一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸,一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸的设计,，即,移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸,瞬心,1、偏距e的大小和偏置方位的选择原则,应有利于减小从动件工作行程时的最大压力角。为此应使从动件在工作行程中，点C和点P位于凸轮回转中心O的同侧，此时凸轮上C点的线速度指向与从动件工作行程的线速度指向相同。偏距不宜取得太大，一般可近似取为：,2、凸轮基圆半径的确定,加大基圆半径，可减小压力角，有利于传力1）机构受力不大，要求机构紧凑,2）机构受力较大，对其尺寸又没有严格的限制,根据实际轮廓的最小向径rm确定基圆半径rb，校核压力角,根据结构和强度确定基圆半径,二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸,整理得，,1与2同向,凸轮的转向1与从动件的转向2相反,1、摆动从动件盘形凸轮机构的压力角与从动件的运动规律、摆杆长度、基圆半径及中心距有关。,2、在运动规律和基本尺寸相同的情况下，1与2异向，会减小摆动从动件盘形凸轮机构的压力角。,34根据预定运动规律设计盘形凸轮轮廓曲线,一、图解法设计盘形凸轮机构二、解析法设计盘形凸轮机构,一、盘形凸轮机构的设计图解法,（1）尖顶移动从动件盘形凸轮机构,（2）滚子移动从动件盘形凸轮机构,（3）尖顶摆动从动件盘形凸轮机构,凸轮轮廓曲线设计的基本原理（反转法）,O,rb,偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）,偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）,已知：S=S（），rb，e，,偏置滚子从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）,已知：S=S（），rb，e，rr,摆动从动件盘形凸轮机构,已知：=（），rb，L，a，,二、盘形凸轮机构的设计解析法,（1）尖顶移动从动件盘形凸轮机构,（2）尖顶摆动从动件盘形凸轮机构,（3）滚子移动从动件盘形凸轮机构,（4）平底移动从动件盘形凸轮机构,（1）尖顶从动件盘形凸轮机构的设计,x,尖顶移动从动件凸轮轮廓的求法,尖顶从动件盘形凸轮机构,平面旋转矩阵,注意：1）若从动件导路相对于凸轮回转中心的偏置方向与x方向同向，则e0,反之e0，反之0，反之0,（3）滚子从动件盘形凸轮机构的设计,C,rm,a、轮廓曲线的设计,b、刀具中心轨迹方程,上式中用|rc-rr|代替rr即得刀具中心轨迹方程,c、滚子半径的确定,当rrmin时，实际轮廓将出现交叉现象，会引起运动失真。,内凹的轮廓曲线不存在失真。,1、轮廓曲线的设计,（4）平底移动从动件盘形凸轮机构的设计,(1)基本尺寸的确定,L=Lmax+Lmax+(410)mm,Lmax=(OP)max=(ds/d)max,L为平底总长，Lmax和Lmax为平底与凸轮接触点到从动件导路中心线的左、右两侧的最远距离。,（2）凸轮轮廓的向径不能变化太快。,2.平底长度的确定,凸轮机构的计算机辅助设计,建立直角坐标系，以凸轮回转中心为原点，y轴与从动件导路平行，凸轮理论廓线方程为：,例一直动偏置滚子从动件凸轮机构，已知rb=50mm，rr=3mm，e=12mm，凸轮以等角速度逆时针转动，当凸轮转过=1800，从动件以等加速等减速运动规律上升h=40mm，凸轮再转过=1500，从动件以余弦加速度运动规律下降回原处，其余s=300，从动件静止不动。试用解析法计算1=600，2=2400时凸轮实际廓线上点的坐标值。,解：,从动件运动规律：