2凸轮、偏心轮1 凸轮机构02

1、第6章 凸轮机构,4.1 概述 4.2 从动件运动规律的设计 4.3 用解析法设计平面凸轮轮廓曲线 4.4 盘形凸轮机构基本尺寸的确定 4.5 空间凸轮机构 4.6 凸轮机构的弹性力 4.7 高速凸轮机构简介,课程总目录,第一节 概述 一、凸轮机构的组成与应用,1、凸轮机构：凸轮是一个具有曲线轮廓的构件。含有凸轮的机构，称为凸轮机构。它由凸轮1, 从动件2和机架3组成。,1,2、 凸轮机构的应用: 内燃机配气凸轮机构,一）按凸轮的形状分,1、盘形凸轮 2、移动凸轮 3、圆柱凸轮,4、圆锥凸轮,二、凸轮机构的分类,1、尖顶从动件 2、滚子从动件 3、平底从动件,二）按从动件上高副元素的几何形状分

2、,三）、按凸轮与从动件的锁合方式分,1、力锁合的凸轮机构 2、形锁合的凸轮机构 1）构槽凸轮机构 2）等宽凸轮机构 3）等径凸轮机构 4）主回凸轮机构,四）、根据从动件的运动形式分,摆动从动件凸轮机构,移动从动件凸轮机构,D,三、凸轮机构设计的基本名词与术语:,1、凸轮机构的工作原理 2、名词术语,2,3,s,推程运动角,远休止角,近休止角,回程运动角,h,B,B ,e,rb,A,C,B,基圆,理论廓线,工作廓线,A,D,C,s,s,压力角,1,行程,(t),四、凸轮机构的设计任务,3）凸轮机构曲线轮廓的设计 4）绘制凸轮机构工作图 5) 进行必要的分析，如静力分析、效率计算。高速凸轮还需进行

3、动力分析,1）从动件运动规律的设计,2）凸轮机构基本尺寸的设计 移动从动件：基圆半径rb，偏心距e; 摆动从动件：基圆半径rb，中心距a及摆杆长度l; 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L。,第二节 从动件常用运动规律,升停回停型,升回停型,升停回型,升回型,从动件的运动规律的数学方程式,位移,速度,加速度,跃动度,第二节 从动件运动规律的设计,一、多项式运动规律 s=c0 + c1 + c22 + c33 + + cnn v=( c1 + 2c2 + 3c32 + +ncnn-1) a=2(2c2 + 6c3 +12c42 + +n(n-1)cnn-2)

4、 j=3(6c3 + 24c4 + +n(n-1)(n-2)cnn-3)， 式中，为凸轮的转角（rad）； c0，c1，c2， ，为n+1个待定系数。,1、n=1的运动规律,s = c0+c1 v= c1 a=0,=0, s=0; =, s=h,等速运动规律,0,v,0,s,0,a,a=0,等加速等减速运动规律,s,v,a,j,0,0,0,0,正弦运动规律,余弦运动规律,从动件常用基本运动规律特性,2、组合运动规律,a,运动规律组合应遵循的原则： 1）对于中、低速运动的 凸轮机构，要求从动件的 位移曲线在衔接处相切，以保证速度曲线的连续。 2）对于中、高速运动的凸轮机构，则还要求从动件的 速度

5、曲线在衔接处相切，以保证加速度曲线的连续。,第三节 图解法设计平面凸轮轮廓,S,O,B1,e,S,S0,rb,y,B1,K0,B0,x,C1,K1,一、直动从动件盘状凸轮机构,L = bmax+bmax+(410)mm,凸轮轮廓的向径不能变化太快,5,4,3,2,1,1,2,3,4,5,rb,rb,二摆动从动件盘状凸轮机构,1、确定比例尺。 lOA= a/ 2、机架反转 （180）。,-,r0,a,l,M,N,A0,第四节 用解析法设计平面凸轮轮廓曲线,一、移动从动件盘形凸轮机构 1、尖顶从动件,2,3,A,e,rb,A0,C0,1,x,A,C,0,-,s0,s,B,O,第四节 盘形凸轮机构基

6、本尺寸的确定,一、凸轮机构的压力角和自锁 凸轮作用力F：F =Fcos F” =Fsin 从动件上力平衡条件为： F = Q + fF” 设计基本尺寸时务必使 max 许用压力角推荐值 （1）工作行程： 对移动从动件， = 30 38； 对摆动从动件， = 40 50； （2）非工作行程： 可在 70 80之间选取。,凸轮机构的压力角与其基本参数的关系,t,t,O,P,n,n,A,e,s,s0,v2,C,r,rb,1,1,2,3,1、尖顶移动从动件：,v21,v1,从动件偏置方位的选择：应使从动件在工作行程中，点C和点P位于凸轮回转中心O的同侧。,二、凸轮基圆半径的确定,1）机构受力不大，要求

7、机构紧凑,2）机构受力较大，对其尺寸又没有严格的限制,根据轮轴半径rs 、轮毂半径rh和实际轮廓的最小向径rm确定基圆半径rb。,三、 滚子半径的确定,当rrmin时，实际轮廓将出现交叉现象，会引起运动失真。,完,作业6-8 6-9,4.2.3 从动件运动规律设计,1、设计途径 1）利用通用的多项式表达式； 2）几种曲线拼合，构成一种满足要求的运动规律。,2、常需考虑的问题主要有： 1）应满足机器的工作要求； 2）对于高速凸轮机构，应使凸轮机构具有良好的运 动和动力性能。 3）设计从动件运动规律，应考虑到凸轮轮廓具有良 好的工艺性。,第四节 用解析法设计平面凸轮轮廓曲线,一、移动从动件盘形凸轮

8、机构 1、尖顶从动件,A,A0,e,x,s0,s,A1,-,C0,0,C,O,A,2、滚子从动件,O,n,n,A0,A,rb,rr,C,C,(理论廓线(即A点坐标)的求法如前),A,二、 尖顶摆动从动件盘形凸轮机构,A点的极角,Tu 6-10,2、摆动从动件,若凸轮的转向1 与从动件的转向2相反：,1）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 距有关。,2）在运动规律和 基本尺寸相同的情况下，1 与2异向，会减小摆动从动件盘形凸轮机构 的压力角。,4.5 空间凸轮机构,4.6 凸轮机构的弹性力,在忽略从动件间摩擦力的前提下，作用在直动从动件上的力Q可分为：重

9、力Fg、工作阻力Fr、惯性力Fi、弹簧力Fs，凸轮对从动件的法向力Fd以及机架对从动件的约束反力FR1和FR2。,M为从动件系统质量，k为弹簧刚度，s0为弹簧的预紧变形量。,4.7 高速凸轮机构简介,从动系统的运动微分方程：,yc为从动件输入位移， kf为从动件刚度，c为阻尼系数。,内燃机配气凸轮机构,3、平底移动从动件,1）轮廓曲线的设计,二、基本参数的选择原则 1、偏距e的大小和偏置方位的确定,应有利于减小从动件工作行程时的最大压力角。为此应使从动件在工作行程中，点C和点P位于凸轮回转中心O的同侧。 偏距不宜取得太大，一般可近似取为：,平底长度的确定,凸轮轮廓的向径不能变化太快,L = Lmax+ Lmax+(410)mm,L