《凸轮机构fu》ppt课件

1、第三章第三章 凸轮机构设计凸轮机构设计教学根本要求教学根本要求重点与难点分析重点与难点分析典型例题分析典型例题分析 自测试题自测试题 教学根本要求教学根本要求2. 掌握凸轮机构设计的反转法原理，能根据给定的运掌握凸轮机构设计的反转法原理，能根据给定的运动规律设计出各种从动件盘形凸轮的轮廓曲线。动规律设计出各种从动件盘形凸轮的轮廓曲线。 1. 了解凸轮机构的组成、分类、特点及运用，掌握凸了解凸轮机构的组成、分类、特点及运用，掌握凸轮机构从动件常用运动规律的特点，以及选择运动规轮机构从动件常用运动规律的特点，以及选择运动规律时应思索的要素。律时应思索的要素。3. 掌握压力角与自锁的关系，基圆半径对

2、压力角的影掌握压力角与自锁的关系，基圆半径对压力角的影响，以及滚子半径选择的原那么响，以及滚子半径选择的原那么 。重点与难点分析重点与难点分析 本章重点：从动件常用运动规律及其特性；平面凸轮轮廓曲线的设计和凸轮机构压力角与机构根本尺寸的关系； 本章难点：用反转法设计平面凸轮轮廓曲线 。1.从动件的运动规律：凸轮以等角速度转动时，从从动件的运动规律：凸轮以等角速度转动时，从动件的位移动件的位移s、 速度速度v、和加速度、和加速度a随时间随时间t或凸轮转或凸轮转角角变化的规律，称为从动件运动规律变化的规律，称为从动件运动规律 。四种常用。四种常用的运动规律特性及运用场所如表的运动规律特性及运用场所

3、如表3-1 所示。所示。 根据从动件运动规律的运动参数特性值根据从动件运动规律的运动参数特性值vmax vmax amax amax 可分析凸轮机构的动力学特性。可分析凸轮机构的动力学特性。vmaxvmax值与从值与从动件系统的动量动件系统的动量(mv)(mv)有关，当从动件忽然被阻时，有关，当从动件忽然被阻时，假设其动量很大，那么将产生大的冲击力假设其动量很大，那么将产生大的冲击力F=mv/tF=mv/t。 而而amaxamax的值决议了最大惯性力的值决议了最大惯性力Fmax=mamaxFmax=mamax。表表3-13-1凸轮机构从动件运动规律特性及运用场所凸轮机构从动件运动规律特性及运用

4、场所2.用作图法设计凸轮轮廓时必需留意以下几点：用作图法设计凸轮轮廓时必需留意以下几点：(1)直动从动件直动从动件s-曲线图中，纵坐标比例尺曲线图中，纵坐标比例尺l 最好最好与绘制凸轮图的比例尺一致，这样在基圆各向径与绘制凸轮图的比例尺一致，这样在基圆各向径线上作截线位移时，不用换算，以免出错。线上作截线位移时，不用换算，以免出错。amax 愈大，不仅从动件系统的激振力愈大，而且愈大，不仅从动件系统的激振力愈大，而且当它为正值时，将使从动件与凸轮轮廓接触处的法当它为正值时，将使从动件与凸轮轮廓接触处的法向压力增大；当它为负值时，又使力封锁的弹簧负向压力增大；当它为负值时，又使力封锁的弹簧负荷增

5、大。在确定从动件运动规律时，普通先由动力荷增大。在确定从动件运动规律时，普通先由动力特性确定加速度运动规律，然后再确定相应的速度特性确定加速度运动规律，然后再确定相应的速度与位移变化规律。与位移变化规律。(3)偏置直动从动件其挪动中心线不经过凸轮轴心，偏置直动从动件其挪动中心线不经过凸轮轴心，反转后各挪动中心线均与偏距圆相切，从动件的位反转后各挪动中心线均与偏距圆相切，从动件的位移是沿着这些切线从基圆开场向外量取并截取的，移是沿着这些切线从基圆开场向外量取并截取的，也即偏距圆的切线就是导路反转后各位置的方位线。也即偏距圆的切线就是导路反转后各位置的方位线。(2)位移线图横坐标等分数应与基圆等分

6、数相等，且位移线图横坐标等分数应与基圆等分数相等，且排序号码一一对应。排序号码一一对应。 典型例题分析典型例题分析 例例3-1 图图3-1 所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实践轮廓线为一圆，其圆心在机构中，凸轮的实践轮廓线为一圆，其圆心在A点，点，半径半径R=40mm，凸轮转动方向如下图，凸轮转动方向如下图，lOA=25mm，滚子半径滚子半径rr=10mm，试，试1. 作出凸轮的实际轮廓线；作出凸轮的实际轮廓线；2. 作出凸轮的基圆，并标出其基圆半径作出凸轮的基圆，并标出其基圆半径rb；3. 求从动件的升程求从动件的升程h；4. 标出图示位置的压力

7、角标出图示位置的压力角；5. 假设凸轮的实践轮廓线不变而将滚子半径改为假设凸轮的实践轮廓线不变而将滚子半径改为15mm ，从动件的运动规律有无变化？，从动件的运动规律有无变化？图图3-1解：解： 1、滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮实际廓线、滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮实际廓线与实践廓线是两条法向等距的曲线，该法向间隔与实践廓线是两条法向等距的曲线，该法向间隔等于滚子半径等于滚子半径rr ，故实际廓线为半径为，故实际廓线为半径为40+10=50mm的圆，如下图。的圆，如下图。2、凸轮实际轮廓线的最小向径称为凸轮的基圆半、凸轮实际轮廓线的最小向径称为凸轮的基圆半径径rb，因此，衔接偏心圆的圆心，因此

8、，衔接偏心圆的圆心A和凸轮转动中和凸轮转动中心心O，并延伸使其与实际廓线相交于，并延伸使其与实际廓线相交于C点，那么点，那么OC即为凸轮的基圆半径即为凸轮的基圆半径rb。由图可知：。由图可知：rb=lAC- lOA =40+10-25=25mm3、图示，、图示，h=(lOA+R+rr)-rb=25+40+10-25= 50 mm4、凸轮机构的压力角是指实际廓线上滚子从动、凸轮机构的压力角是指实际廓线上滚子从动件接触点的法线件接触点的法线AB 与从动件上对应点速度方向与从动件上对应点速度方向OB之间所夹的锐角，如下图。之间所夹的锐角，如下图。5、当凸轮的实践廓线坚持不变而将滚子半径、当凸轮的实践

9、廓线坚持不变而将滚子半径rr 由由10mm 增大至增大至15mm后，后，lAB将随之由将随之由50mm 增至增至55mm ，因此从动件，因此从动件3 的运动将随之变化；的运动将随之变化；假设希望从动件假设希望从动件3 的运动规律坚持不变，那么应的运动规律坚持不变，那么应让实际廓线坚持不变，作该实际廓线的法向等距让实际廓线坚持不变，作该实际廓线的法向等距曲线并使之间隔等于曲线并使之间隔等于15mm 得到新的实践廓线。得到新的实践廓线。自自 测测 试试 题题 一、一、 判别题正确：判别题正确：T，错误：，错误：F1.凸轮机构是一种低副机构凸轮机构是一种低副机构 。 2.凸轮机构中，凸轮基圆半径越大

10、，阐明从动件的凸轮机构中，凸轮基圆半径越大，阐明从动件的位移越大位移越大 。 3.在运动规律一定时，凸轮的基圆越大，那么从动在运动规律一定时，凸轮的基圆越大，那么从动件就越不容易发生自锁卡死件就越不容易发生自锁卡死 。4.凸轮机构采用等加速等减速运动规律时，由于在凸轮机构采用等加速等减速运动规律时，由于在起始点加速度出现有限值的忽然变化，因此产生惯起始点加速度出现有限值的忽然变化，因此产生惯性力的突变，结果引起刚性冲击性力的突变，结果引起刚性冲击 。 答答 案案5.凸轮的基圆半径就是凸轮实际轮廓线上的最小曲凸轮的基圆半径就是凸轮实际轮廓线上的最小曲率半径率半径 。 6.滚子从动件盘形凸轮的实践

11、轮廓曲线是实际轮廓滚子从动件盘形凸轮的实践轮廓曲线是实际轮廓的等距曲线，因此，实践轮廓上各点的向径就等于的等距曲线，因此，实践轮廓上各点的向径就等于实际轮廓上各点的向径减去滚子半径实际轮廓上各点的向径减去滚子半径 。 8.普通说来，在凸轮机构中，尖顶从动件可顺应任普通说来，在凸轮机构中，尖顶从动件可顺应任何运动规律而不致发生运动失真何运动规律而不致发生运动失真 。 7.当从动件采用等速运动规律时，那么机构自始至当从动件采用等速运动规律时，那么机构自始至终任务平稳不会产生刚性冲击终任务平稳不会产生刚性冲击 。 答答 案案9.平底挪动从动件盘形凸轮机构的压力角恒等于一平底挪动从动件盘形凸轮机构的压

12、力角恒等于一个常量个常量 。 10.为了防止从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓为了防止从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓不能内凹不能内凹 。 二、二、 填空题填空题1.凸轮机构是由凸轮机构是由_、_和和_三个根本三个根本构件组成构件组成 。2.按外形不同凸轮可分为按外形不同凸轮可分为_、_和和_ 。3.维持凸轮与从动件高副接触封锁的方法有维持凸轮与从动件高副接触封锁的方法有_ 和和_。 答答 案案4.位移曲线图是表示位移曲线图是表示_与与_之间关系的曲线。之间关系的曲线。当从动件为等速运动规律时，其位移曲线是一条当从动件为等速运动规律时，其位移曲线是一条_线；假设为等加速等减速运动规律时，其位

13、移线；假设为等加速等减速运动规律时，其位移曲线是一条曲线是一条_线。线。6.凸轮轮廓的外形是由凸轮轮廓的外形是由_决议的决议的 。5.在凸轮机构从动件的常用运动规律中，在凸轮机构从动件的常用运动规律中，_运运动规律有刚性冲击；动规律有刚性冲击；_运动规律有柔性冲击；运动规律有柔性冲击；_运动规律无冲击运动规律无冲击 。10.凸轮基圆半径越小，那么凸轮机构的压力角越凸轮基圆半径越小，那么凸轮机构的压力角越_， 而凸轮机构的尺寸越而凸轮机构的尺寸越_。 7.凸轮机构几种常用的从动件运动规律中，凸轮机构几种常用的从动件运动规律中，_只宜用于低速情况；只宜用于低速情况；_宜用于中速但不宜用宜用于中速但

14、不宜用于高速的情况；而于高速的情况；而_可在高速下运用可在高速下运用 。8.反转法绘制凸轮廓线是给反转法绘制凸轮廓线是给_加上一个与凸轮的加上一个与凸轮的角速度等值反向并绕凸轮轴心转动的角速度。角速度等值反向并绕凸轮轴心转动的角速度。9.设计滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线时，假设计滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线时，假设发现凸轮廓线有变尖景象，那么在尺寸参数上应设发现凸轮廓线有变尖景象，那么在尺寸参数上应采取的措施是采取的措施是_或或_。答案答案2.与其它机构相比，凸轮机构最大的优点是与其它机构相比，凸轮机构最大的优点是 _。A.可实现各种预期的运动规律可实现各种预期的运动规律 B. 便于光

15、滑便于光滑 C. 制造方便易获得较高的精度制造方便易获得较高的精度 D. 从动件的行程可较大从动件的行程可较大3.凸轮机构中，假设从动件按等速运动规律运动，凸轮机构中，假设从动件按等速运动规律运动，那么最大加速度实际上为那么最大加速度实际上为_。A. amax= B. amax=0 C. amax=有限值有限值 D. amax=不定值不定值A. 惯性力难以平衡惯性力难以平衡 B. 点线接触易磨损点线接触易磨损 C. 设计较为复杂设计较为复杂 D. 不能实现间歇运动不能实现间歇运动1.与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺陷是与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺陷是_ 。三、三、 选择题选择题 答答 案案

16、6.为了防止运动失真并减少接触应力和磨损，滚子半为了防止运动失真并减少接触应力和磨损，滚子半径径rr 和凸轮实际廓线上的最小曲率半径和凸轮实际廓线上的最小曲率半径min 应满足应满足_。A. rr min C. rr= min D.不一定不一定A. 增大基圆半径增大基圆半径 B. 改用滚子推杆改用滚子推杆C. 改动凸轮转向改动凸轮转向 D. 改为偏置直动尖顶推杆改为偏置直动尖顶推杆5.对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超越许用值时，可采用越许用值时，可采用_措施处理。措施处理。A. 等速等速 B. 等加速等减速等加速等减速 C. 摆线摆线 D.

17、简谐简谐4.在凸轮机构中，下述在凸轮机构中，下述_运动规律既不会产生柔性运动规律既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场所。冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场所。 答答 案案7.凸轮机构压力角对凸轮尺寸的影响反映在：假设凸轮机构压力角对凸轮尺寸的影响反映在：假设机构压力角减少其它参数不变时，基圆将机构压力角减少其它参数不变时，基圆将_。A. 增大增大 B. 减少减少 C. 不变不变 D. 不一定不一定 一段直线一段直线 B. 一段圆弧一段圆弧 C. 一段抛物线一段抛物线 D. 以凸轮转动中心为圆心的圆弧以凸轮转动中心为圆心的圆弧8.假设要盘形凸轮机构的从动件在某段时间内停顿假设要盘形凸轮机构的从动件在某段时间内停顿不动，对应的凸轮轮廓应是不动，对应的凸轮轮廓应是_。 答答 案案A. 压力角不变，运动规律不变压力角不变，运动规律不变B. 压力角变，运动规律变压力角变，运动规律