第3章凸轮机构.ppt

第3章凸轮机构,31凸轮机构的应用和类型(重点),32从动件的常用运动规律(简介),33凸轮机构的压力角(难点),34图解法设计凸轮的轮廓(简介),35解析法设计凸轮的轮廓(略),凸轮机构组成,凸轮机构由凸轮1、从动件2、机架3三个基本构件及锁合装置组成。是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作连续等速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复移动或摆动。,31凸轮机构的应用和类型,结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。,作用：将连续回转=从动件直动摆动凸轮机构。,优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。,缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。,应用：牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机、单柱塞泵等。,分类：1)按凸轮形状分：盘形、移动、圆柱凸轮(端面)。,2)按推杆形状分：尖顶、滚子、平底从动件。,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。,凸轮组合动态演示,尖顶平顶直动平顶摆动尖顶摆动,3)按推杆运动分：直动(对心，偏置)、摆动对比,设计：潘存云,绕线机,应用实例：,设计：潘存云,设计：潘存云,送料机构,走刀机构,凸轮机构特点：,优点：只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单；凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。缺点：凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损。适用：凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。,设计：潘存云,32从动件的常用运动规律,基本术语：,基圆以凸轮轮廓的最小向径为半径的圆。,设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律，然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。,B,c,推程从动件以一定运动规律由距离回转中心最近位置A到达最远位置B。与推程对应的凸轮转角为推程运动角。,回程从动件在弹簧或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置。与回程对应的凸轮转角为回程运动角。,远休止当凸轮继续回转s，从动件在最远位置停止不动。,近休止当凸轮继续回转s，从动件在最近位置停止不动。,推程、远休止、回程、近休止,当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。,推程、远休止、回程、近休止,设计：潘存云,运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S、速度V、和加速度a随时间t的变化规律。T：推程时间,s,s,刚性冲击,1.等速运动规律,推程：,等速运动规律用于低速轻载的场合。,设计：潘存云,2.简谐运动规律(略),柔性冲击,简谐运动规律只宜于用于中、低速凸轮机构。,推程：,3.正弦加速度运动(略),无冲击,不产生任何冲击，可用于高速凸轮机构。,设计：潘存云,正弦改进等速,改进型运动规律,将几种运动规律组合，以改善运动特性。,设计：潘存云,定义：接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角,F”，,若大到一定程度时，会有：,机构发生自锁。,33凸轮机构的压力角,一、压力角与作用力的关系,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”=Ftg,F一定时，,FfF,为了保证凸轮机构正常工作，要求：,二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系(略),r0,=30-直动从动件；,=45-摆动从动件；,=7080-回程。,若发现设计结果，可增大r0,其它条件不变的情况下，基圆半径越小，压力角越大。基圆半径过小，压力角就会超过许用值。因此，实际设计中应在保证凸轮轮廓的最大压力角不超过许用值的前提下，考虑缩小凸轮的尺寸。,设计：潘存云,对于平底推杆凸轮机构：？,0,1.凸轮廓线设计方法的基本原理,34图解法设计凸轮轮廓,2.用作图法设计凸轮廓线,1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮,3)对心滚子直动从动件盘形凸轮,5)对心直动平底从动件盘形凸轮(略),2)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮,6)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构(略),4)偏置滚子直动从动件盘形凸轮,设计：潘存云,1.凸轮廓线设计方法的基本原理,凸轮反转原理：,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：,给整个凸轮机构加上绕凸轮轴心O点的公共角速度-，机构各构件之间的相对运动不变，此时，凸轮将静止，而从动件一方面随机架和导路以角速度-绕O点转动，另一方面沿导路按预定运动规律作往复移动。尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。,设计：潘存云,对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，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r0。,反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。,确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。,将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,*.对心直动尖顶从动件盘形凸轮,一、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制,设计：潘存云,偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，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。,1.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮,设计：潘存云,理论轮廓,实际轮廓,作各位置滚子圆的内(外)包络线。,2.滚子直动从动件盘形凸轮,滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,对心滚子移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计,实际轮廓曲线,理论轮廓曲线,设计：潘存云,a工作轮廓的曲率半径，理论轮廓的曲率半径，rT滚子半径,rT,arT,轮廓正常,外凸,设计：潘存云,对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径r0，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