《机械原理第四章》PPT课件

第四章凸轮机构及其设计,4.1凸轮机构的应用和分类4.2从动件的运动规律4.3图解法设计凸轮廓线4.4解析法设计凸轮廓线4.5凸轮机构的压力角及基本尺寸的设计4.6凸轮机构的计算机辅助设计,第四章凸轮机构及其设计,4.3图解法设计凸轮廓线,一、凸轮机构的反转法原理,二、直动从动件盘形凸轮廓线的设计,三、摆动从动件盘形凸轮廓线的设计,四、圆柱凸轮轮廓曲线的设计,4.3图解法设计凸轮廓线,凸轮轮廓曲线设计的主要任务是根据选定的从动件运动规律和其他设计数据，确定出凸轮的轮廓曲线。凸轮轮廓曲线的设计方法有图解法和解析法。,rb,B,A,O,一、凸轮机构的反转法原理,一、凸轮机构的反转法原理,设计凸轮廓线依据的是反转法原理。反转法原理：在设计凸轮轮廓曲线时，假想给整个凸轮机构加上一个公共角速度，使其绕凸轮回转轴心转动，这时凸轮静止不动，而从动件一方面随机架和导路以角速度绕凸轮回转轴心转动，即相对于凸轮作反转运动，另一方面又在其导路中作预期运动，作出从动件在这种复合运动中的一系列位置，则其尖顶的轨迹就为所求的凸轮廓线。这就是反转法原理。,一、凸轮机构的反转法原理,凸轮运转,凸轮静止,相对关系,对心直动尖底从动件正转,对心直动尖底从动件反转,偏置直动尖底从动件反转,偏置直动尖底从动件正转,rb,B,A,O,一、凸轮机构的反转法原理,作出基圆、偏距圆；作出从动件的初始位置；作出从动件在反转运动中依次占据的各个位置；计算从动件在反转运动中的预期位移（即根据选定的从动件运动规律或位移线图，求出从动件在反转运动中的预期位移）；确定从动件（尖顶）在复合运动中依次占据的各个位置。将从动件在复合运动中其尖底所占据的各个位置连成一光滑曲线（或曲线族的包络线），此曲线即为所求凸轮轮廓曲线。,图解法设计的一般步骤,二、直动从动件盘形凸轮廓线的设计,二、直动从动件盘形凸轮廓线的设计,1.尖底直动从动件盘形凸轮机构,2.滚子直动从动件盘形凸轮机构,3.平底从动件盘形凸轮机构,已知：运动规律：推程为简谐运动，推程运动角为180，远休止角为30；回程为等加速等减速运动，回程运动角为90，近休止角为60。基圆半径r0。要求：绘制凸轮的轮廓曲线。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,位移曲线,8,1.尖底直动从动件盘形凸轮机构,rb,B,A,O,对心尖底直动从动件盘形凸轮机构,1.尖底直动从动件盘形凸轮机构,10,1,2,3,4,5,6,7,8,9,h,1,2,3,4,位移曲线的绘制,已知：运动规律：推程为简谐运动，推程运动角为180，远休止角为30；回程为等加速等减速运动，回程运动角为90，近休止角为60。基圆半径r0、及从动件导路的偏距e。要求：绘制凸轮的轮廓曲线。,r0,B10(C10),偏置尖底直动从动件盘形凸轮机构,1,2,3,4,5,6,7,8,9,位移曲线,8,1.尖底直动从动件盘形凸轮机构,凸轮转角,注意：从动件轴线转过的角、基圆上基圆半径转过的角和偏距圆上偏距转过的角均为凸轮转角。,理论廓线,r0,-,2.滚子直动从动件盘形凸轮机构,2.滚子直动从动件盘形凸轮机构,将滚子中心假想为尖底从动件的尖底。,注意：凸轮转角一般在理论廓线的基圆上度量，从动件位移为导路方向线与理轮廓线基圆交点至滚子中心之间的距离。,注意：平底左右两侧的宽度必须大于导路至左右最远切点的距离。,-,3.平底直动从动件盘形凸轮机构,3.平底直动从动件盘形凸轮机构,将从动件导路的中心线与平底的交点假想为尖底从动件的尖底。,已知：基圆半径r0、及凸轮与摆动从动件的中心距a，从动件长度L，从动件最大摆角max，以及从动件的运动规律要求：绘制凸轮的轮廓曲线。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,max,-,a,L,10,三、摆动从动件盘形凸轮廓线的设计,三、摆动从动件盘形凸轮廓线的设计,已知：摆动从动件圆柱凸轮机构，平均圆柱半径rm、从动件长度L，滚子半径rT，从动件的运动规律=（）以及凸轮回转方向。要求：绘制凸轮的轮廓曲线。,a,rm,1,2,L,A,B0,B,四、圆柱凸轮轮廓曲线的设计,四、圆柱凸轮轮廓曲线的设计,1,2,3,4,5,6,7,8,max,返回,S,4.4解析法设计凸轮廓线,4.4解析法设计凸轮廓线,一、直动滚子从动件盘形凸轮机构,二、直动平底从动件盘形凸轮机构,三、摆动滚子从动件盘形凸轮机构,四、摆动平底从动件盘形凸轮机构,五、刀具中心轨迹的坐标计算,其中凸轮转过角度时，从动件的位移为S=BB,已知：直动滚子从动件盘形凸轮机构，基圆半径r0、从动件的运动规律s=s（），偏距e。,建立直角坐标系xoy,r0,O,1,B0,x,Y,e,点B的复合运动可以看成：,旋转坐标：B0B,平移变换：BB,s,一、直动滚子从动件盘形凸轮机构,一、直动滚子从动件盘形凸轮机构,当凸轮转过角时，滚子中心将自点B0移到B点,根据反转法原理，理论廓线B点坐标为：,即,其中,r0,O,1,B0,x,Y,e,s0,sx,sy,s,直动滚子从动件盘形凸轮理论廓线方程，也可表示为：,实际廓线：圆心位于理论廓线上的一系列滚子圆的包络线,以为参数的曲线族的包络线方程：,x,y,理论廓线,外凸轮廓实际廓线,内凸轮廓实际廓线,上面一组符号代表外包络线下面一组符号代表内包络线,滚子圆方程,实际廓线:,反转后一系列平底所构成的直线族的包络线。,已知：基圆半径rb、转向、从动件运动规律s=s（）。,当凸轮转过角，从动件上点B0外移到达B；,1、B0绕O点反转角，到达基圆上的B点2、B点沿导路方向移动到B点3、B点沿平底方向移动到B点,rb,x,y,1,B0,B,B,O,P,B,从动件上B点的运动可以看成：,设B0的坐标为：,设B的坐标为：,二、直动平底从动件盘形凸轮机构,二、直动平底从动件盘形凸轮机构,建立直角坐标系xoy,其中,P点为从动件与凸轮的速度瞬心！,rb,x,y,1,B0,B,B,O,P,B,二、直动平底从动件盘形凸轮机构,整理得直动平底从动件盘形凸轮的实际廓线方程：,二、直动平底从动件盘形凸轮机构,已知：基圆半径r0、及凸轮与摆动从动件的中心距a，从动件长度L，从动件最大摆角max，以及从动件的运动规律,根据反转法原理，得理论廓线B点坐标为：,x,y,a,从动件AB的运动可以看成：1、A0B0绕O点反转，达到AB2、AB再摆动角到达AB位置,三、摆动滚子从动件盘形凸轮机构,三、摆动滚子从动件盘形凸轮机构,建立直角坐标系xoy,设B0的坐标为：,设B的坐标为：,式中：,理论廓线方程为：,x,y,a,三、摆动滚子从动件盘形凸轮机构,四、摆动平底从动件盘形凸轮机构,四、摆动平底从动件盘形凸轮机构,见课本P85,数控机床加工凸轮，通常需要给出刀具中心的直角坐标值。,（1）若刀具半径与滚子半径完全相等，那么理论廓线的坐标值就是刀具中心的坐标值；,（2）若刀具半径rc大于滚子半径，那么刀具中心的运动轨迹c为理论廓线的等距曲线，相当于以为中心和以（rc-r