第二讲主要参数对机构的影响

1、第十一章第十一章 凸轮机构和其他常用机构凸轮机构和其他常用机构三一工学院三一工学院 主讲人：主讲人：蔡启方蔡启方第二讲 主要参数对机构工作的影响2教学目的及教学重点 教学目的：教学目的： 1. 了解运用了解运用“反转法反转法”绘制尖顶对心从动件盘绘制尖顶对心从动件盘形凸轮轮廓曲线的方法；形凸轮轮廓曲线的方法；2. 理解凸轮机构主要参数对工作的影响理解凸轮机构主要参数对工作的影响 教学重点和难点：教学重点和难点：1. 运用运用“反转法反转法”绘制尖顶对心从动件盘形凸绘制尖顶对心从动件盘形凸轮轮廓曲线的方法；轮轮廓曲线的方法；2. 分析凸轮机构主要参数对工作的影响，分析凸轮机构主要参数对工作的影响

2、，3. 分析滚子半径分析滚子半径rg的大小对凸轮轮廓的影响的大小对凸轮轮廓的影响 第二讲 主要参数对机构工作的影响3简要复习：简要复习：1、凸轮机构的类型、特点。、凸轮机构的类型、特点。2、从动件常用运动规律：等速运动、等加速等减速运动、从动件常用运动规律：等速运动、等加速等减速运动、简谐运动的位移曲线、特点简谐运动的位移曲线、特点复习上次课内容第二讲 主要参数对机构工作的影响4凸轮机构是高副机构，它的主要参数有哪些？对凸轮机构是高副机构，它的主要参数有哪些？对机构工作会有些什么影响呢？机构工作会有些什么影响呢？新课导入第二讲 主要参数对机构工作的影响5我为三一而自豪我为三一而自豪QAY220

3、全地面起重机全地面起重机第二讲 主要参数对机构工作的影响6我为三一而自豪QAY220全地面起重机5. QAY220全地面起重机是三全地面起重机是三一起重机公司自主研制的国内首一起重机公司自主研制的国内首台五桥台五桥200吨全地面起重机，最吨全地面起重机，最大起重量大起重量220吨，它的成功开发吨，它的成功开发标志着三一已经成为世界上少标志着三一已经成为世界上少数具备最大吨位全地面起重机数具备最大吨位全地面起重机制造商的企业之一。制造商的企业之一。QAY220全地面起重机拥有全地面起重机拥有3项技术专利，项技术专利，独创的双泵分合流智能调速技术和先进的控制系统，使该机独创的双泵分合流智能调速技术

4、和先进的控制系统，使该机能适应复杂、恶劣的路面施工状况。能适应复杂、恶劣的路面施工状况。第二讲 主要参数对机构工作的影响7第二讲 主要参数对机构工作的影响11-3 凸轮轮廓曲线的确定凸轮轮廓曲线的确定第二讲 主要参数对机构工作的影响8一一.盘状凸轮轮廓曲线的画法盘状凸轮轮廓曲线的画法凸轮机构工作时，通常凸轮是等凸轮机构工作时，通常凸轮是等角速角速 1 1 转动转动的。从动件的尖顶沿凸的。从动件的尖顶沿凸轮轮廓曲线相对其导路按预定的运轮轮廓曲线相对其导路按预定的运动规律移动。动规律移动。“反转法”原理-11o“反转法”原理这种以凸轮作动参考系，按相对运动原理设计凸轮轮廓曲线的方法称为反转法第二讲

5、 主要参数对机构工作的影响92对心移动滚子从动件盘形凸轮把滚子中心看作尖顶从动件的尖顶，采用“反转法”画出理论轮廓曲线0 绘图示例 再以0上各点为中心，以滚子半径为半径，画一系列圆，最后作这些圆的包络线，即为滚子从动件凸轮的实际轮廓，1A0rmino101A0rmino10第二讲 主要参数对机构工作的影响1011-4 凸轮设计中的几个问题第二讲 主要参数对机构工作的影响11一. 压力角的选择和检验从动件所受力方向即接触点A的法线方向1.1.压力角定义：压力角定义：在不计摩擦的情况下，从在不计摩擦的情况下，从动件在接触点动件在接触点A处所受处所受力力的方向的方向与其与其速度方向速度方向之间之间所

6、夹的锐角。所夹的锐角。 压力角是衡压力角是衡量凸轮机构传力特性好坏量凸轮机构传力特性好坏的一个重要参数。的一个重要参数。从动件运动速度方向过接触点切线过接触点法线第二讲 主要参数对机构工作的影响12一. 压力角的选择和检验2.2.压力角与作用力的关系压力角与作用力的关系 凸轮凸轮对从动件的作用力对从动件的作用力F 的分解：的分解：cos1 FFF有效分力2FfF2机构传力性能有害分力F1 时当F2 f机构自锁sin2 FF分析：第二讲 主要参数对机构工作的影响13一. 压力角的选择和检验3.3.自锁自锁当压力角当压力角 增加到某一数值时，有害分力所引起的摩擦增加到某一数值时，有害分力所引起的摩

7、擦阻力将大于有效分力阻力将大于有效分力F1，这时无论凸轮给从动件的作用力，这时无论凸轮给从动件的作用力多大，都不能推动从动件运动，即机构将发生自锁。多大，都不能推动从动件运动，即机构将发生自锁。第二讲 主要参数对机构工作的影响14一. 压力角的选择和检验凸轮机构因为运动规律的要求，压力角不可能很小。凸轮机构因为运动规律的要求，压力角不可能很小。但要防止压力角过大，为保证凸轮机构正常工作，要控制但要防止压力角过大，为保证凸轮机构正常工作，要控制其压力角。其压力角。移动从动件的升程移动从动件的升程 30 40 摆动从动件的升程摆动从动件的升程 40 50回程时回程时 70 80为许用应力。为许用应

8、力。凸轮轮廓曲线上各点的压力角不能大凸轮轮廓曲线上各点的压力角不能大于许用压力角，即于许用压力角，即第二讲 主要参数对机构工作的影响15一. 压力角的选择和检验 最大压力角最大压力角max一般出现在一般出现在从动件上升的起始位置、从动件从动件上升的起始位置、从动件具有最大速度具有最大速度vmax的位置或凸轮的位置或凸轮轮廓上轮廓上比较陡的地方比较陡的地方第二讲 主要参数对机构工作的影响16二.基圆半径rb的选择分析基圆半径分析基圆半径rb的大小的大小 对压力角对压力角的影响的影响(1) 两基圆半径不同的凸轮，当转过相同角两基圆半径不同的凸轮，当转过相同角度度，从动件上升相同位移，从动件上升相同

9、位移h 时，时， rb，从动件有效分力从动件有效分力，为得到较好的传力性能，为得到较好的传力性能，提高传动效率，提高传动效率，凸轮的压力角应取小些凸轮的压力角应取小些，即基圆半径应取大些。即基圆半径应取大些。(2) 由于凸轮机构工作时，有较大的压轴力，由于凸轮机构工作时，有较大的压轴力，为提高传动刚度，凸轮的支承轴直径不能为提高传动刚度，凸轮的支承轴直径不能太小，这样凸轮基圆也应取大些。但是这太小，这样凸轮基圆也应取大些。但是这样结构不紧凑。为使凸轮机构结构紧凑，样结构不紧凑。为使凸轮机构结构紧凑，压力角不宜过小压力角不宜过小。基圆与压力角的关系 基圆 rb1 rb2 而1 2第二讲 主要参数

10、对机构工作的影响17二.基圆半径rb的选择 结论：结论： 在传动刚度允许的条件下，在传动刚度允许的条件下，凸轮基圆半径尽量取小些凸轮基圆半径尽量取小些。 具体设计可按下列经验公式确定具体设计可按下列经验公式确定: rb0.9ds+(710) 式中：式中：rb凸轮基圆半径凸轮基圆半径 ds凸轮直径凸轮直径基圆与压力角的关系 基圆基圆 rb1 rb2 而而1 2第二讲 主要参数对机构工作的影响18三. 滚子半径rr的选择1. 凸轮理论轮廓的内凹部分实际轮廓曲率半径、理论轮廓曲率半径与滚子半径三者之间的关系为：rara不论选择多大的滚子，都能作出工作轮廓。实际轮廓曲率半径总实际轮廓曲率半径总大于理论

11、轮廓曲率半径。大于理论轮廓曲率半径。因而，不论选择多大的滚因而，不论选择多大的滚子，都能做出实际轮廓。子，都能做出实际轮廓。第二讲 主要参数对机构工作的影响19三. 滚子半径rr的选择2. 凸轮理论轮廓的外凸部分实际轮廓曲率半径、理论轮廓曲率半径与滚子半径三者之间的关系为：rar（1）当min rr时，则有a 0，实际轮廓为一平滑曲线。（2）当min = rr时，则有a= 0，在凸轮实际轮廓曲线上产生了尖点，这种尖点极易磨损，磨损后就会改变从动件预定的运动规律。（3）当min rT时，则有a 0 时，实际轮廓曲线发生出现了相交的包络线。即出现“失真”现象。在实际加工时被切去，使这一部分运动规律

12、无法实现 为避免从动件运动失真，滚子半径为避免从动件运动失真，滚子半径rr0.8 min 第二讲 主要参数对机构工作的影响20四.凸轮机构选用时的其它有关问题 1对凸轮或滚子的性能要求：对凸轮或滚子的性能要求： 表面具有较高的硬度和耐磨性，芯部具有好的韧性以承受冲表面具有较高的硬度和耐磨性，芯部具有好的韧性以承受冲击与振动。击与振动。2材料：材料： 低速凸轮低速凸轮QT5007；QT6003或或45钢调质钢调质 要求低，也可选用要求低，也可选用HT250 中速凸轮中速凸轮45钢；钢；40Cr；40MnVB 高速或重载凸轮高速或重载凸轮20钢；钢；20CrMnTi等合金渗碳钢等合金渗碳钢 滚子滚子T8；GCr15等更硬一些的材料。等更硬一些的材料。第二讲 主要参数对机构工作的影响21课后思考1. 何谓凸轮机构的压力角？压力角的大小与凸轮的尺寸何谓凸轮机构的压力角？压力角的大小与凸轮的尺寸有何关系？压力角的大小对凸轮机构的作用力