清华大学机械原理3ppt课件

1、机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构第3章 凸轮机构凸轮机构的组成与类型从动件运动规律设计凸轮轮廓的设计凸轮机构根本尺寸确实定凸轮机构的计算机辅助设计机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3.1 3.1 凸轮机构的组成与类型凸轮机构的组成与类型3.1.1 3.1.1 凸轮机构的组成凸轮机构的组成 1 凸轮 2 从动件 3 机架 高副机构机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3.1.2 3.1.2 凸轮机构的类型凸轮机构的类型1. 1. 按凸轮的外形分类按凸轮的外形分类盘形凸轮：最根本的方式，构造简单，运用最为广泛盘形凸轮：最根本的方式，构造简单，运用最为广泛挪动凸轮：凸轮相对机架做直线运动挪动凸轮：凸轮相对机

2、架做直线运动圆柱凸轮：空间凸轮机构圆柱凸轮：空间凸轮机构盘形凸轮 挪动凸轮 圆柱凸轮机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构2. 2. 按从动件的外形分类按从动件的外形分类尖端从动件曲面从动件尖端能以恣意复杂的凸轮轮廓坚持接触，从而使从动件实现恣意的运动规律。但尖端处极易磨损，只适用于低速场所。磨损比尖端从动件小。机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构 滚子从动件 平底从动件凸轮与从动件之间为滚动凸轮与从动件之间为滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，摩擦，因此摩擦磨损较小，可用于传送较大的动力。可用于传送较大的动力。从动件与凸轮之间易构从动件与凸轮之间易构成油膜，光滑情况好，成油膜，光滑情况好，受力平稳，传动效率高

3、，受力平稳，传动效率高，常用于高速场所。但与常用于高速场所。但与之相配合的凸轮轮廓须之相配合的凸轮轮廓须全部外凸。全部外凸。机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3. 按从动件的运动方式分类挪动从动件挪动从动件 摆动从动件摆动从动件挪动从动件：从动件作往复挪动，其运动轨迹为一段直线；摆动从动件：从动件作往复摆动，其运动轨迹为一段圆弧。机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构4.按凸轮与从动件维持高副接触的方法分类(1) 力锁合弹簧力、从动件重力或其它外力(2) 型锁合利用高副元素本身的几何外形机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构槽凸轮机构 槽两侧面的间隔等于滚子直径。优点：锁和方式构造简单缺陷：加大了凸轮的尺寸

4、和分量机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构等宽凸轮机构 凸轮廓线上恣意两条平行切线间的间隔都等于框架内侧的宽度。缺陷：从动件的运动规律的选择遭到一定的限制，当180范围内的凸轮廓线根据从动件运动规律确定后，其他180内的凸轮廓线必需符合等宽原那么机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构等径凸轮机构 两滚子中心间的间隔一直坚持不变。缺陷：缺陷：从动件运动规律的选择遭到一定的从动件运动规律的选择遭到一定的限制限制机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构主回凸轮机构(共轭凸轮机构)优点：抑制了等宽、等径凸轮的缺陷缺陷：构造复杂，制造精度要求高 一个凸轮推进从一个凸轮推进从动件完成正行程运动，动件完成正行程运动，另一个凸

5、轮推进从动另一个凸轮推进从动件完成反行程的运动件完成反行程的运动机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构5. 反凸轮机构摆杆为自动件，凸轮为从动件摆杆为自动件，凸轮为从动件机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3.1.3 凸轮机构的运用例1：实现变速支配机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构例2：实现自动进刀、退刀机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构例3：控制阀门的启闭机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构例4：印刷机的吸纸吸头机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3.2 3.2 从动件运动规律设计从动件运动规律设计3.2.1 3.2.1 凸轮机构的任务情况凸轮机构的任务情况机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构 回程运动角回程运动角

6、 近休止角近休止角 从动件运动规律从动件位移线图从动件运动规律从动件位移线图 基圆以凸轮轮廓的最小向径rb所作的圆 升程从动件上升的最大间隔h 推程运动角0 远休止角s0s机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3.2.2 从动件常用运动规律1.等速运动特点：速度有突变，加速特点：速度有突变，加速度实际上由零至无穷大，度实际上由零至无穷大，从而使从动件产生宏大的从而使从动件产生宏大的惯性力，机构遭到剧烈冲惯性力，机构遭到剧烈冲击击刚性冲击刚性冲击顺应场所：低速轻载顺应场所：低速轻载机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构2.2.等加速等减速等加速等减速( (抛物线抛物线) )运动运动特点：加速度曲线有突变，特

7、点：加速度曲线有突变，加速度的变化率加速度的变化率(即跃度即跃度j)在这些位置为无穷大在这些位置为无穷大柔性冲击柔性冲击顺应场所：中速轻载顺应场所：中速轻载机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3.3.简谐运动简谐运动( (余弦加速度运动余弦加速度运动) ) 当质点在圆周上作匀速运动时，它在该圆直径上的投影所构成的运动规律简谐运动 cos12hs特点：有柔性冲击适用场所：中速轻载(当从动件作延续运动时，可用于高速)机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构4.摆线运动(简介) 半径R=h/2的滚圆沿纵座标作纯滚动，圆上最初位于座标原点的点其位移随时间变化的规律摆线运动特点：无刚性、柔性冲击适用场所：适于高速机

8、械原理机械原理凸轮机构凸轮机构5. 3-4-5多项式运动(简介) 54361510hs特点：无刚性冲击、柔性冲击适用场所：高速、中载机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3.2.3 从动件运动规律的选择1. 常用运动规律性能比较机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构2.2.从动件运动规律的选择原那么从动件运动规律的选择原那么思索要素：思索要素：对运动规律的要求对运动规律的要求凸轮的转速动力特性和便于加工凸轮的转速动力特性和便于加工3.2.4 3.2.4 从动件运动规律的组合从动件运动规律的组合1.1.满足任务对运动规律的特殊要求；满足任务对运动规律的特殊要求；2.2.为防止刚性冲击，位移曲线和速度曲线必需

9、延续；为防止刚性冲击，位移曲线和速度曲线必需延续；而为防止柔性冲击，加速度曲线也必需延续。而为防止柔性冲击，加速度曲线也必需延续。3. 3. 尽量减小速度和加速度的最大值。尽量减小速度和加速度的最大值。机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3.3 凸轮轮廓的设计3.3.1 根本原理反转法反转法反转法反转后，从动件尖端的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3.3.2 3.3.2 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓1. 1. 挪动从动件盘形凸轮挪动从动件盘形凸轮(1)(1)尖底从动件尖底从动件旋旋转转。逆逆时时针针，等等角角速速度度偏偏距距为为置置于于凸凸轮轮轴轴心心右右侧侧，

10、曲曲线线，从从动动件件偏偏，已已知知：基基圆圆半半径径)(e-srb 机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构2滚子从动件曲曲线线。，滚滚子子半半径径，已已知知： -sr, e,rrb滚子中心将描画一条与凸轮廓线法向等距的曲线实际廓线。Rb指的是实际廓线的基圆。反转法反转法机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构 作内包络线，得到凸轮的实践廓线； 假设同时作外包络线，可构成槽凸轮廓线。机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3 3平底从动件平底从动件 取平底从动件外表上的点B0作为假想的尖端从动件的尖端。机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构包络线包络线 为了保证在一切位置从动件平底都能与凸

11、轮轮廓曲线相切，凸轮廓线必需是外凸的。机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构2. 2. 摆动从动件盘形凸轮摆动从动件盘形凸轮机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3.3.3 3.3.3 解析法解析法( (略略) )3.4 3.4 凸轮机构根本尺寸确实定凸轮机构根本尺寸确实定3.4.1 3.4.1 挪动滚子从动件盘形凸轮挪动滚子从动件盘形凸轮机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构(1) 压力角与许用值sincos FFFFF1max1 ftgfFF即：自锁80)(45)(30回程：摆动，移动推程：机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构(2) 凸轮基圆半径确实定 基圆半径越大，压基圆半径越大，压力角越小，但构造尺寸力角越

12、小，但构造尺寸较大较大22berseddstg 机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构(3) 从动件偏置方向的选择22berseddstg 凸轮逆时针回转，从动件右偏置凸轮顺时针回转，从动件左偏置机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构(4)凸轮轮廓外形与滚子半径的关系外凸凸轮廓线0rr0minmin0min 机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构 0rr0minmin0min实践廓线出现尖点机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构 0rr0minmin0min实践廓线出现交叉，从动件不能准确地实现预期的运动规律运动失真机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构 内凹凸轮廓线 无论滚子半径多大，总能由实际轮廓求出实践轮廓。机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构 运动失真 缘由： 防止方法： 滚子半径的选择 思索构造、强度与运动规律等要素rmin0min0min0大大)8 . 0(减小滚子半径brrr机械原理机械原理凸轮机构凸轮机构3.4.2 挪动平底从动件盘形凸轮 凸轮出现过度切割的景象，从动件无法完全实现预期的运动规律。缘由？机械原理机械原理凸轮机构凸轮机