第四章凸轮机构06课件

第四章 凸轮机构124.1凸轮机构的应用与分类4.1.1凸轮机构的应用4.1.2凸轮机构的分类4.2常用从动件运动规律4.2.1平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数4.2.2从动件常用运动规律4.2.3从动件运动规律的选择4.3凸轮轮廓线的设计4.3.1凸轮轮廓设计方法的基本原理4.3.2图解法设计凸轮轮廓线 4.4凸轮机构设计基本尺寸的确定4.4.1凸轮机构中的作用力和压力角4.4.2基圆半径的确定4.4.3滚子半径的确定4.5项目案例思考题与习题目录4.1凸轮机构的应用与分类34.1凸轮机构的应用与分类4凸轮机构是含有凸轮的一种高副机构，也是一种常用机构。凸轮是一具有曲面轮廓的构件，一般多为原动件(有时为机架)。当凸轮为原动件时，通常作等速连续转动或移动，而从动件则按预期输出特性要求作连续或间歇的往复摆动、移动或平面复杂运动。凸轮机构的应用5构成：凸轮、从动件和机架。内燃机配气机构靠模车削机构自动送料机构分度转位机构应用优点：能使从动件实现任意给定的运动规律，结构简单、紧凑，工作可靠、易于设计。缺点：传力不大凸轮机构的分类6按凸轮形状分类盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮凸轮机构的分类7按从动件结构形式分类推杆类型1)尖顶从动件：如图(a),(b)。2)滚子从动件：如图(c),(d)。3)平底从动件：如图(e),(f)。按从动件运动形式分1)直动从动件2)摆动从动件4.2常用从动件运动规律8平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数91)以凸轮轮廓的最小向径小为半径所绘的圆称为基圆。2)推程。3)远休止角。4)回程。5)近休止角。6)从动件位移曲线设计凸轮机构时，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。凸轮机构的运动行程从动件常用运动规律10等速运动等加速—等减速运动余弦加速度运动正弦加速度运动只能用于低速轻载场合适用于中速轻载场合适用于中速场合适用于高速场合从动件运动规律的选择11要综合考虑工作要求、动力特性和加工制造等因素。要满足工作要求动力特性要好要加工制造方便4.3凸轮轮廓线的设计12凸轮轮廓设计方法的基本原理13凸轮轮廓设计方法：图解法和解析法。凸轮轮廓基本原理：相对运动不变原理（反转法原理）相对运动不变原理的基本思想在给定机构中，是整个机构按照某一运动规律运动，则机构中各个构件之间相对运动关系不变。凸轮反转法绘图原理理解：假定凸轮不动，从动件动，画从动件的轨迹图解法设计凸轮轮廓线14尖端对心直动从动件盘形凸轮轮廓设计绘制过程：根据工作要求合理地选择从动件的运动规律之后，可以按照结构所允许的空间和具体要求，初步确定凸轮的基圆半径rmin，然后绘制凸轮的轮廓。尖端对心直动从动件盘形凸轮已知从动件位移线图(图(b))，凸轮的基圆半径rmin，以及凸轮以等速度ω顺时针回转，要求绘出此凸轮的轮廓。(b)图解法设计凸轮轮廓线15根据“反转法”原理的作图过程尖顶对心直动从动件盘形凸轮(b)1)以rmin为半径作基圆。此基圆与导路的交点A0便是从动件尖顶的起始位置。2)自OA0沿ω的相反方向取角度

，，，并将它们各分成与图(b)对应的若干等分，得，，…,点，连接

，，

，…点。3)量取各个位移量，即取

,…,得反转后尖顶的一系列位置。4)将

，…连成光滑曲线，得到要求的凸轮轮廓。图解法设计凸轮轮廓线16滚子直动从动件盘形凸轮轮廓设计滚子直动从动件盘形凸轮注：滚子从动件凸轮的基圆半径应当在理论轮廓上度量。设计方法：首先，把滚子中心看作尖顶从动件的尖顶，按照上页的方法求出一条轮廓曲线

。再以各点为中心，以滚子半径为半径，画一系列圆，最后作这些圆的包络线

，它便是使用滚子从动件时凸轮的实际轮廓。

称为凸轮的理论轮廓。图解法设计凸轮轮廓线17平底从动件盘形凸轮轮廓设计滚子直动从动件盘形凸轮设计方法：1)在平底上选一固定点

，按照尖顶从动件凸轮轮廓绘制的方法，求出理论轮廓上一系列点

…；2)过这些点画出各个位置的平底

…，然后作这些平底的包络线，得到凸轮的实际轮廓曲线。注：为保证平底始终与轮廓接触，平底左侧长度应大于m，右侧长度应大于l。4.4凸轮机构设计基本尺寸的确定18凸轮机构中的作用力和压力角19尖顶直动从动件盘形凸轮机构自锁：有效分力F1不足以克服导路中的摩擦力。F1：有效分力，推动从动件运动；F2：有害分力，增加了导路中的摩擦力。设计中规定最大压力角αmax应小于推程的许用压力角[α]。一般情况下推程的许用压力角[α]=30°到40°；回程时受力小，许用压力角可以稍大一些[α]=70°到80°。基圆半径的确定20基圆半径公式基圆半径rb取得越小，机构越紧凑，但会引起压力角过大。因此，实际设计中，只能在保证凸轮轮廓最大压力角不超过许用值的前提下，考虑缩小凸轮的尺寸。rb≥1.8r+(4~10)mm当凸轮与轴做成一体时，则rb≥r+(4~10)mm式中：r为凸轮轴孔半径(安装凸轮处轴半径)滚子半径的确定21滚子半径越大越好，但增大后对实际轮廓有很大影响。1)凸轮理论廓线内凹:

不管半径多大都可作出实际廓线，如图(a)所示。滚子半径的确定2)凸轮理论廓线外凸:

，实际轮廓为一平滑曲线，如图(b)所示。

，实际轮廓上产生尖点，极易磨损，如图(c)所示。

，实际轮廓曲线发生相交，出现失真，如图(d)所示。总结：

4.5项目案例224.5项目案例23【案例】若已知凸轮的基圆半径rb=25mm，逆时针方向回转，凸轮以等角速度逆时针方向回转。推杆的运动规律如表所示，试设计对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构。序号凸轮运动角（

）推杆的运动规律1等速上升

2推杆在最高位置不动3等速下降

4推杆在最低位置不动4.5项目案例24案例分析及解答1)选取适当的比例尺,取rb为半径作圆；2)先作相应于推程的一段凸轮廓线。3)确定推杆在反转运动中所占据的位置。4)确定出推杆在复合运动中其尖顶所占据的一系列位置。5)用光滑曲线连接A→8’，得升程时凸轮的一段廓线。6)画圆弧。7)画曲线。8)画圆弧。凸轮廓线思考题与习题25思考题与习题26凸轮机构有哪些基本构件组成？凸轮机构有哪些特点？从动件常用运动规律有哪些？它们各有什么特点？凸轮轮廓反转法的设计依据是什么？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和转动有何影响？在凸轮机构中何谓运动失真，与哪些因素有关？用作图法求图4.