第4章凸轮机构及其设计.ppt

1、第4章抢先版机构及其设定修订，4.1内容提要和基本概念4.2本章重点，难点4.3典型例题精解，2 .抢先版机构的分类1 )按抢先版形状分类的圆板抢先版移动抢先版圆筒抢先版端面抢先版2 )按云推送杆形状分类的尖头从动轴承3 )按推杆运动分类的直动从动轴承凸轮机构摆动从动轴承4 ) 为了维持高副接触而进行分力封闭(例如重力、弹力等)槽抢先版等宽的抢先版几何形状封闭(槽抢先版、等宽抢先版、等径抢先版、主门抢先版)等径抢先版主门抢先版， 3 .抢先版机构的命名规则名称=“从动件的运动形态从动件形状抢先版机构”示例：直线支重轮从动件、圆盘抢先版机构、摆动支重轮从动件、圆筒抢先版机构4观察者看到的情景是，

2、抢先版静止，追随者以凸轮的中心为中心以-角速度反向旋转，同时从动件沿其运动导向件移动(移动从动件的情况)、或逆旋转法是研究抢先版机构和修改轮廓的重要方法，必须重点把握。 抢先版机构的逆旋转法原理实线抢先版和追随者直接接触的轮廓曲线也被称为动作轮廓线。 看得见，摸得着。 对于尖头追随者，理论轮廓与实际轮廓重叠。 关于理论轮廓线支重轮从动轴承，反转时的支重轮中心相对于抢先版的轨迹。 对于平整追随者，在反向时，在平整追随者上选取与抢先版的任意点的轨迹。 基圆是相对于前端追随者，以抢先版的中心为中心，以实际轮廓上的最小直径制作的圆。 对于支重轮从动轴承，是以抢先版中心为中心，理论轮廓上以最小直径制作的

3、圆。 基圆是用于设定修正凸轮廓线的基础，其半径用r0表示。 片偏移从抢先版旋转中心到追随者移动导轨中心线的距离e。 片偏移圆是以抢先版的旋转中心为中心，片偏移是以半径制作的圆。 云推送追随者从离抢先版中心最近的点向最远的点移动的过程。 抢先版在云推送运动角追随者从离抢先版中心最近的点移动到最远的点时旋转的角度。 远安息角追随者运动到最远点不静止时抢先版旋转的角度s。 从离抢先版中心最远的点到最近的点的返回追随者的运动过程。 抢先版在门运动角追随者从距离抢先版中心最远的点移动到最近的点时旋转的角度。 当近安息角追随者的运动到达最近的点并且静止时，抢先版旋转的角度s。 一个运动周期有s s=360

4、，行程追随者是从离抢先版旋转中心最近的点到最远的点的距离h。 以抢先版角抢先版位于追随者最近位置的点为初始位置旋转的角度。 当追随者改变抢先版的旋转角度时，追随者与基圆的距离为s。 追随者运动规则追随者的位移、速度、加速度和抢先版旋转角度(或时间)的函数关系。 刚性冲击随加速度急剧变化，其值理论上无限大，在追随者产生非常大的惯性力。 柔软冲击会导致加速度发生有限值的突变，从而导致追随者发生有限值的惯性力突变。 压力角、允许压力角追随者在高副接触点受到的法线力和追随者在该点的速度方向上夹着的锐角。 如果压力角过大，会使机构的传递性能恶化。 在工程上，那个门槛被规定为容许压力角。 根据机器的不同，

5、允许压力角的要求也不同，在修改抢先版机构时被要求。 在上述3种直动追随者中，平底追随者的压力角总是=0，如果其它条件相同，则尖头追随者和支重轮追随者的压力角相等。右图用于导出压力角的修正公式，过程如下：从BCP得到tan=CP/BC=CP/(ss0) (1)从氧离曲线得到s0=r20 e2是从瞬心法得知，p点是从瞬心法得知，op=v/。 当追随者指南与瞬间中心点分别位于o点的两侧时，如果能够以相同的思维方法推一推压力角修正公式，则片偏移反而会增加压力角而不利于传动。 综合考虑这两种情况，压力角的修正公式为“”，用于波导和瞬心位于抢先版旋转中心的两侧，“-”用于波导和瞬心位于抢先版旋转中心的同一

6、侧，说明直线云推送杆追随者的抢先版机构存在正确的片偏移问题，正确的片偏移：凸轮您可以选择、或者选择、或者选择、或者选择、或者选择、或者选择、或者选择、或者选择、或者选择。 从一瞬间开始，从BDP得到的tan=BD/PD (2)就是从ADP得到的BD=AD-AB=APcos(0 )-l PD=APsin(0)就是从瞬间开始的ap2=op1=(0)。 在式(2)中代入BD、PD、AP得到的摆动追随者的压力角修正算式1和2为同一方向，从以上的压力角修正算式可知，抢先版分布图上的各点的压力角不同(平面追随者例外)。 施工过程中，为了使抢先版机构正常工作，其最大压力角不得超过允许值。 1和2相反时，基圆

7、半径的确定抢先版的基圆越小，抢先版机构越紧凑，但压力角变大，传递性能恶化的抢先版的基圆越大，抢先版机构越笨拙，但压力角变小，力传递性能变好。 设定修正原则是在满足的条件下选择较小的基圆半径。 对于支重轮直动从动件圆板抢先版机构，其压力角为允许值，选择正确的片偏移，得到最小的基圆半径的设定修正式，对于平基直动从动件的圆板抢先版机构，其设定修正式为基圆半径即凸轮廓线的各处的曲率半径为最小值min以上， 得到的基圆半径的确定式的一盏茶强度rT (0.10.5) r0滚子半径的设定修正要求在运动不变形的实际的轮廓曲率半径a、理论轮廓曲率半径与滚子半径rT的关系为a=- rT且- rT的情况下，不出现运

8、动变形现象。 在运动无应变的条件下，在a 0工序中一般采取a 35 mm为安全起见，小滚珠半径为rT 0.8 min，作者：潘存云教授，设订：潘存云，平底长度的设订原则：长度为一盏茶，保证平底始终与抢先版接触。 通常，片偏移的设置修正片偏移的原则是，使用能够减小云推送压力角的正确片偏移即抢先版进行逆时针方向的旋转，向导路线在右侧片偏移，相反在左侧。 按照以下公式来校正片偏移距离：由于追随者的最大速度通常发生在机构压力角的最大值位置处，因此如果增大片偏移距离e，则得到emax vmax /、vmax - e 0和l=2opmaxl=2(ds/d)max，即，s=s 多项式运动规则的公式如果求出s

9、=c0c1c 2美国有线电视新闻网1次微分的速度方程式v=ds/dt=C1 2C2 nCnn-1次微分的加速度方程式a=dv/dt=2 C22 6C32 n(n-1)Cn2n-2分别取1、2、5次的项，则为相应的幂的运动规则基本边界条件抢先版旋转云推送运动角追随者上升h抢先版旋转门运动角追随者下降h通过将不同的边界条件代入上述方程式组，能够求出预定的系数Ci。(1)一次多项式(等速运动)运动规则边界条件云推送起点：=0、s=0云推送终点：=0、s=h代入： C00、C1h/云推送运动方程式： sh/vh/特征：运动的起点存在刚性冲击，作者：潘存云教授、 您可以看到、加减速分别占一半。 云推送加

10、速级云推送运动方程式为s 2h 2/2 v 4h/2 a 4h2/2云推送减速级云推送运动方程式为s h-2h()2/2 v 4h()/2 a -4h2/2返回等加速级的运动方程式为sh-2h2/2v的2返回等减速级运动方程式为s 2h(-)2/2 v -4h(-)/2 a 4h2/2特征：存在灵活的冲击，作者：潘存云教授、h/2 a0终止点：=、s=h、v0、a0求出： C0C1C20、C310h/3、C4-15h/4、C56h/5云推送运动方程式s=10 h (/) 315 h (/) 3603/4304/5)a=h2(60/)，三角函数运动规则4 )侑弦加速度(简并性)运动规则云推送运动

11、方程式sh1-cos (/)/2 VHS in (/)/2a2h2cos (/)/2回程运动方程式sh1cos(/)/2，5 )正弦加速度(摆动线)运动规则云推送运动方程式sh/- sin (摆动线) 改良型运动规则单一基本运动规则不能满足工程要求时，可以结合几个基本运动规则来改善运动特性。 例如，在许多应用程序中，追随者必须等速运动，但等速运动规则会对运动的起点和终点施加刚性冲击。 正弦运动规律与等速运动规律相结合，既能满足工艺要求，又能避免刚性冲击和柔性冲击。 基本的运动规则组合原则是根据工作要求选择主要的运动规则，通过优化比较，选择与其他的运动规则组合。 笔画的起点和终点有很好的边界条件

12、。 各种运动规则的连接点必须满足位移、速度、加速度和更高次导函数的连续性。 各级不同的运动规律必须具有良好的动力性能和技术性。追随者规则的设定修订原则：追随者的最大速度vmax尽量小。 vmax大将会增加运动量mv，因此机构被突然地卡住时冲击力会增大为F=mv/t )。 因此，应该选择vmax小的运动规则。 追随者的最大加速度amax尽可能小，没有突然变异。 由于amax大将惯性力F=-ma变大，轮廓法线力Fn变大，所以对强度和耐磨损性的要求提高。 所以我觉得amax越小越好。 选择原则：对重载抢先版，以vmax，高速抢先版为优先，amax，6 .以抢先版简档为优先的设置修正原理反演法的理论依

13、据是理论力学中的相对运动不变原理，也就是说如果对机械系统中的所有零配件重复任一项相同的运动，各零配件之间的相对运动并不因此而变。 抢先版设定修正反演法的基本原理：在抢先版机构中，当在机构整体上重叠与抢先版的旋转角速度相同大小、相反方向的共同角速度(-)时，抢先版和追随者之间的相对运动关系不变，站在地面的观察者抢先版被固定，追随者与引导路径一起以等角速度(-)旋转由于追随者刀尖必须始终与抢先版接触，所以反转后追随者刀尖相对于抢先版的运动轨迹就是抢先版的实际轮廓曲线。设定修订步骤的总结：选择比例尺l作为基圆r0。 将各运动角向相反方向划分。 等分云推送、回程线图及对应的运动角。 原则是陡峭而平缓。

14、 从圆心到各等分点照射放射性射线是反转后的追随者导轨所占的位置。 在运动规则线图上测量位移s，在放射性射线上按s来决定追随者的前端点的位置。 用曲线板把各个尖塔点连接成光滑曲线。 即得到抢先版的实际轮廓曲线。设定修正例1 )对心直动尖头从动件的圆板抢先版已知抢先版的基圆半径r0、角速度和从动件的运动规则，设定修正该抢先版曲线。 作者：潘存云教授，2 )对心直动小滚珠云推送杆圆板抢先版已知抢先版的基圆半径r0、角速度和追随者的运动规律，设定该抢先版轮廓曲线。 设定、修订、设定、设定、设定、设定、设定、设定、设定、设定、设定、设定、设定、设定、设定。 只将得到的曲线称为抢先版的理论轮廓曲线。 以理论轮廓上的各点为圆心，构成一系列滚子圆。 制作滚子圆的内包线，可得到抢先版的实际轮廓曲线。 对于槽形抢先版，也需要外皮线。 作者：潘存云教授，3 )针对心直动平底云推送杆圆板抢先版的已知抢先版的基圆半径r0、角速度和追随者的运动规律，建立了该抢先版轮廓曲线。设定修订：潘存云、设定修订步骤总结：步骤与尖塔追随者抢先版机构完全相同。 在运动规律图上测量位移s，在放射性射线上按s决定追随者平底的位置。 创建一系