机械原理复习fff第三章

1、凸轮机构凸轮机构第三章第三章 3 3 1 1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类3 3 2 2 从动件常用运动规律从动件常用运动规律 3 3 3 3 盘形凸轮机构基本尺寸的确定盘形凸轮机构基本尺寸的确定 3 3 4 4 根据预定运动规律设计根据预定运动规律设计盘形凸轮轮廓曲线盘形凸轮轮廓曲线 一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类三凸轮机构的工作原理三凸轮机构的工作原理四、凸轮机构的设计任务四、凸轮机构的设计任务 3 3 1 1凸轮机构的应用凸轮机构的应用及分类及分类1 1、凸轮机构：、凸轮机构：凸轮凸轮是一个具有曲线是一个具有曲线轮廓的构件。含轮廓

2、的构件。含有凸轮的机构称有凸轮的机构称为凸轮机构。它为凸轮机构。它由由凸轮凸轮、从动件从动件和和机架机架组成。组成。一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用凸轮机构的优点：凸轮机构的优点：只需确定适当的凸轮轮廓曲线，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；即可实现从动件复杂的运动规律；结构简单，运动可靠。结构简单，运动可靠。 缺点：缺点：从动件与凸轮接触应力大，从动件与凸轮接触应力大， 易磨损易磨损用途：用途：载荷较小的运动控制载荷较小的运动控制一）按凸轮的形状分一）按凸轮的形状分1、盘形凸轮、盘形凸轮 2、移动凸轮、移动凸轮 3、圆柱凸轮、圆柱凸轮4、圆锥凸轮、圆锥凸轮二、凸轮

3、机构的分类二、凸轮机构的分类 1、尖顶从动件、尖顶从动件 2、滚子从动件、滚子从动件 3、平底从动件、平底从动件二）按从动件上高副元素的几何形状分二）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三）、按凸轮与从动件的锁合方式分1、力锁合的凸轮机构、力锁合的凸轮机构2、形锁合的凸轮机构、形锁合的凸轮机构1）构槽凸轮机构）构槽凸轮机构2）等宽凸轮机构）等宽凸轮机构3）等径凸轮机构）等径凸轮机构4）主回凸轮机构）主回凸轮机构四）、根据从动件的运动形式分四）、根据从动件的运动形式分摆动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构移动从动件凸轮机构移动从动件凸轮机构h三、凸轮机构的工作原理三、凸轮

4、机构的工作原理S (A)BCD( ,S) S ShSAB O eCDBO2rb 基圆基圆推程运动角推程运动角远休止角远休止角近休止角近休止角回程运动角回程运动角摆动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构ABCDO1O2aB1rb maxl四、凸轮机构的设计任务四、凸轮机构的设计任务3）凸轮机构曲线轮廓的设计）凸轮机构曲线轮廓的设计4）绘制凸轮机构工作图）绘制凸轮机构工作图1）从动件运动规律的设计）从动件运动规律的设计2）凸轮机构基本尺寸的设计）凸轮机构基本尺寸的设计移动从动件：基圆半径移动从动件：基圆半径rb，偏心距，偏心距e;摆动从动件：基圆半径摆动从动件：基圆半径rb，凸轮转动中心到从动件，凸轮

5、转动中心到从动件摆动中心的距离摆动中心的距离a及摆杆的长度及摆杆的长度l;滚子从动件：除上述外，还有滚子半径滚子从动件：除上述外，还有滚子半径rr。平底从动件：除上述外，平底长度平底从动件：除上述外，平底长度L。3232从动件常用运从动件常用运动规律动规律 一、基本运动规律一、基本运动规律二、组合运动规律简介二、组合运动规律简介三、从动件运动规律设计三、从动件运动规律设计 一、基本运动规律一、基本运动规律（一）（一） 多项式运动规律多项式运动规律s=c0 + c1 + c2 2 + c3 3 + + cn nv= ( c1 + 2c2 + 3c3 2 + +ncn n-1)a= 2(2c2 +

6、 6c3 +12c4 2 + +n(n-1)cn n-2)j= 3(6c3 + 24c4 + +n(n-1)(n-2)cn n-3)，式中，式中， 为凸轮的转角（为凸轮的转角（rad）；）； c0，c1，c2， ，为，为n+1个待定系数。个待定系数。1、n=1的运动规律的运动规律 =0, s=0; = , s=h.s = c0+c1 v= c1 a=0 hS hv0a 0,2, 2vhshs222224)(4)(2hahvhhs等速运动规律等速运动规律 0aa=0 2、 n=2的运动规律的运动规律2221221022caccvcccs 0sh 0vv2, 20, 0, 0hsvs2222244

7、2hahvhs刚性冲击刚性冲击 0j 0vvmax 0shamax 0a-amax柔性冲击柔性冲击柔性冲击柔性冲击增加多项式增加多项式的幂次，可的幂次，可获得性能良获得性能良好的运动规好的运动规律律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律 svaj 0000（二）余弦加速度规律（二）余弦加速度规律 3222212111)cos()sin()cos(coscccvdtsccadtvctcahsvs,0,0,0)cos(2)sin(2)cos(12222hahvhs柔性冲击柔性冲击（三）正弦加速度规律（三）正弦加速度规律3222212111)2sin(4)2cos(2)2sin()sin(cccv

8、dtsccadtvctcahss,0,0)2sin(2)2cos(1)2sin(2122hahvhsv 0 aj00 s 0h无冲击！无冲击！从动件常用基本运动规律特性从动件常用基本运动规律特性等等速速 1.0 刚性刚性低速轻载低速轻载等加速等减速等加速等减速 2.0 4.00柔性柔性中速轻载中速轻载余弦加速度余弦加速度 1.57 4.93柔性柔性中速中载中速中载正弦加速度正弦加速度 2.00 6.28 无无高速轻载高速轻载运动规律运动规律 vmax(h / ) amax冲击特性冲击特性 适用范围适用范围(h 2/ 2) 33 33 盘形凸轮机构基本尺寸盘形凸轮机构基本尺寸的确定的确定 一、移

9、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 设计设计二、摆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一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸的设计设计SSOCOPACCPtg0 Serevtg22b12 ) sr (vsrvtgb12b12 21vOP 12vOP ，即即移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸ttOPnnAeSS0v2Crrb 1123P13P23 ttOPnAeC 1n (P13)P231、偏距、偏距e的大小和偏置方位的选择原则的大小和偏置方位的选择原则应有利于减小从

10、动件工作行程时的最大压应有利于减小从动件工作行程时的最大压力角。力角。为此应使从动件在工作行程中，点为此应使从动件在工作行程中，点C和点和点P位于凸轮回转中心位于凸轮回转中心O的同侧，此时的同侧，此时凸轮上凸轮上C点的线速度指向与从动件工作行点的线速度指向与从动件工作行程的线速度指向相同程的线速度指向相同。偏距不宜取得太大，一般可近似取为：偏距不宜取得太大，一般可近似取为：b1minmaxr)vv(21e 2、凸轮基圆半径的确定、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）机构受力不大，要求机构紧凑222212b

11、e) stged/ds(e) stge/v(r 2）机构受力较大，对其尺寸又没有严格的限制）机构受力较大，对其尺寸又没有严格的限制mm3rrmm)107(r75. 1rhmsh 根据实际轮廓的最小向径根据实际轮廓的最小向径rm确定基圆半径确定基圆半径rb，校核压力角校核压力角根据结构和强度确定基圆半径根据结构和强度确定基圆半径rsrhrm二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸尺寸POPOPOPO122221llall )cos(lcosl0PO2 整理得，整理得，)(tg1)sin(a)1( ltg0012 1 与与 2同向同向)(tg1)sin(a)1( ltg

12、0012 凸轮的转向凸轮的转向 1 与从动件的转向与从动件的转向 2相反相反nO1PKO2rb 1 2Bn 0+ v2lanv2O1PKO2rb 2 1B ttanl 0+ 2、在运动规律和、在运动规律和 基本尺寸相同的情况下，基本尺寸相同的情况下， 1 与与 2异向，会减小摆动从动件盘形凸轮机构异向，会减小摆动从动件盘形凸轮机构的压力角。的压力角。1、摆动从动件盘形凸轮机构的压力角与从动、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、基圆半径及中心件的运动规律、摆杆长度、基圆半径及中心距有关。距有关。34 34 根据预定运动规律设根据预定运动规律设计盘形凸轮轮廓曲线计盘形凸轮轮

13、廓曲线一、尖顶从动件盘形凸轮机构的设计一、尖顶从动件盘形凸轮机构的设计二、滚子从动件盘形凸轮机构的设计二、滚子从动件盘形凸轮机构的设计 三、平底移动从动件盘形凸轮机构的设计三、平底移动从动件盘形凸轮机构的设计 一、尖顶从动件盘形凸轮机一、尖顶从动件盘形凸轮机构的设计构的设计 （1） 尖顶移动从动件盘形凸轮机构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）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凸轮轮廓曲线设计的基本原理（反转法）（反转法） 2 S 1123s1s2hOrb- 332121 1s2s1h摆动从动件盘形凸轮机构摆动从动件盘形凸轮机构 B7 S S A6B5

14、A4A3A2A1A0A9A8A7B6A5B4B3B8B9B2B1B0 0C3C2C4C5C6C7C8C1C0C9O- 2 2 S S 91122334455667788 2（1） 尖顶从动件盘形凸轮机构的设计尖顶从动件盘形凸轮机构的设计x 2 S SOB1eSS0rby- BC0CB0 尖顶移动从动件尖顶移动从动件凸轮轮廓的求法凸轮轮廓的求法1111)cos()sin()sin()cos(BBBBBByxyyxx尖顶从动件盘形凸轮机构尖顶从动件盘形凸轮机构 11BBBByxRyx)cos()sin()sin()cos(RcossinsincosxOB1eSS0rby- BC0CB0 SereS

15、SeyxbBB221011平面旋转矩阵平面旋转矩阵SSeyxBB0cossinsincoscos)(sinsin)(cos00SSeSSe注意：注意：1） 若从动件导路相对于凸轮回转中心的偏置若从动件导路相对于凸轮回转中心的偏置方向与方向与x方向同向，则方向同向，则e0, 反之反之e0，反之，反之 0，反之，反之 0 - A1 2、滚子从动件盘形凸轮机构的设计、滚子从动件盘形凸轮机构的设计 a、轮廓曲线的设计、轮廓曲线的设计 1 理论廓线；理论廓线；2 实际廓线实际廓线 ddyddxdydxtgBBBB sinryycosrxxrBCrBCOnnB0Brb yx rrCCC BCrrrrrm1、轮廓曲线的设计、轮廓曲线的设计v1v223OPB1SS0rrb 1B- SrddsSrOPyxbb1B1B 1B1BBByxRyx cos)Sr(sinddssin)Sr(cosddsyxbbBB ddsvOP12三、平底移动从动件盘形凸轮机构的