机械设计CH4凸轮机构.ppt

1、CH四、凸轮机构,（cams）,应用及分类,从动件的运动规律,凸轮轮廓的设计,凸轮设计应注意的问题,1 概 述,1、凸轮机构的构成和应用实例,典型的凸轮机构，它由曲线轮廓的构件凸轮（cams） ，作往复直线运动或摆动的从动件（follower）及机架（framework）三部分组成。,凸轮机构的构成：,从动件,凸轮,滚子,机架,典型的凸轮机构的工作原理,应用实例：,2、凸轮机构的分类,1）按照凸轮的形状,盘形凸轮,移动凸轮,圆柱凸轮,平面凸轮机构,空间凸轮机构,disk cam,translating cam,cylinder cam,2）按照从动件的形状,尖顶从动件,滚子从动件,平底从动件,

2、曲底从动件,3）按照从动件的运动形式,直动从动件,摆动从动件,4）按照维持凸轮与从动件高副接触的方式,力封闭,型封闭,槽凸轮机构,等宽凸轮机构,等径凸轮机构,尖顶从动件对心直动力封闭盘形凸轮机构,命名该凸轮机构,基圆,基圆半径rb,推程,推程运动角,升距h,远休止,远休止角s,回程,回程运动角,近休止,近休止角s,位移曲线,3、凸轮机构的有关名词,2 凸轮从动件的常用运动规律,从动件的运动规律,直动从动件,摆动从动件,1. 多项式类运动规律,1）、匀速运动规律,存在着刚性冲击 。只能用于低速轻载工况,缺点：,运动规律,2)、等加速等减速运动规律,（抛物线运动规律） a = 常数 起、中、终点加

3、速度有限突变，有限惯性力引起柔性冲击 v = a t 两段斜直线,两段抛物线 用于低中速,两段抛物线 t=1:2:3:4 S=1:4:9:16,3）、3-4-5多项式运动规律,满足条件,时，s=0, v=0, a=0,时，s=h, v=0, a=0,则有,速度、加速度曲线均为连续曲线，没有冲击。可以用于高速凸轮。,优点：,选取的多项式为2次时，其加速度有限的突变，称为柔性冲击。选用的多项式次数越高，满足的要求也就越多，从动件的运动特性就越好。但是，次数过高时，对加工误差的敏感性高。,分析得到：,2. 三角函数类运动规律,加速度选用三角函数形式的运动规律.,1)、余弦加速度运动规律 (又称简谐运

4、动规律),余弦加速度运动规律,正弦加速度运动规律,升程的开始和结束时，加速度有有限的突变，这将引起柔性冲击。,2）正弦加速度运动规律 (又称摆线运动规律),得：,摆线运动规律即无刚性冲击，也无柔性冲击。,3. 运动规律的拼接,当单一的运动规律不能满足运动要求时，可以将几个运动规律拼接，得到要求的运动规律。,5次多项式和匀速运动规律拼接,4. 选择从动件运动规律的原则,a)从动件的最大速度要尽量小，这样，可减小 从动件的最大动量。,1)如果生产上对从动件有运动规律要求，则按照要求进行设计。,2)如果生产上只有升程的要求，则应注意,b)从动件的最大加速度要尽量小，且无突变， 这样，可减小从动件的最

5、大惯性力，减少冲 击。,c)从动件的最大跃度(加速度的导数)要尽量小， 这样，从动件的运转平稳性提高。,3 凸轮轮廓曲线设计,已知凸轮从动件的运动规律和基本参数后 ，可进行凸轮轮廓设计。,设计方法,图解法,解析法,1、凸轮设计的基本原理,给整个凸轮机构加一个 ，这时，凸轮静止不动，从动件作两个运动：1）、绕O以 反转；2）、相对与机架以给定的运动规律运动。,2、凸轮轮廓设计,对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计,已知凸轮的基圆半径rb，凸轮角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,1）、尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓设计,已知凸轮的基圆半径rb，角速度和从动件的运动规律及偏心距e，设计该凸轮

6、轮廓曲线。, 选比例尺l，作位移曲线、基圆rb和偏距圆e。,设计步骤, 等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。, 确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置。, 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计,偏置,已知凸轮的基圆半径rb，滚子半径rr、凸轮角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,以滚子中心作为从动件尖顶，作理论轮廓曲线。,设计步骤,以理论轮廓曲线上各点为圆心，作滚子圆族及滚子圆族的内包络线，得实际轮廓曲线。,理论轮廓曲线,实际轮廓曲线,2. 滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计,对心,实际轮廓凸轮与从动件直接接触的廓线，为

7、凸轮的工作廓线。,实际廓线与理论廓线是法向等距曲线。 基圆以凸轮理论轮廓曲线上的最小半径为半径所画的圆。 对于尖顶从动件来说，凸轮的理论轮廓和实际轮廓重合。,理论轮廓对于滚子从动件，把滚子圆心看作从动件的尖点，该点的运动轨迹称为凸轮的理论廓线。,3、平底从动件盘形凸轮轮廓设计,4、摆动从动件盘形凸轮机构,已知：凸轮以等角速 顺时针回转，已知凸轮基圆半径 ，凸轮与摆动从动件的中心距a，从动件长度l，从动件最大摆角 ，以及从动件的运动规律，求作此凸轮的轮廓曲线。,1）、取比例尺，画出运动线图、 基圆、从动件初始位置和a为 半径，凸轮转动中心为圆心的 圆；,设计步骤 ：,2）、将线图的推程部分和回程

8、部 分分为若干等分（图中各为四 等分）；,3）、将以a为半径的圆分成相应 的等分；,4）、在对应的位置上，画出从动 件相对与机架运动的角度，得 到凸轮轮廓上的若干点；,5)、 这些点用一光滑曲线连接， 便得到尖底摆动从动件盘形凸 轮机构的凸轮轮廓曲线。,4、解析法,1）、理论轮廓曲线方程,已知偏距e、基圆半径 、从动件的运动规律 、凸轮转向、从动件偏置方向，求该凸轮机构的理论轮廓、实际轮廓的解析表达式。,其中：,理论轮廓曲线方程,实际轮廓的曲线方程,4 凸轮机构基本参数的确定,1、凸轮机构的压力角,F,自锁,限制：,dsd,2、压力角与凸轮回转中心位置和基圆半径的关系,3、 滚子、平底从动件凸轮机构 实际轮廓曲线的失 真和变尖问题,变尖,失真,rr,arr0,结论对于外凸轮廓，要保证凸轮正常工作，应使min rr。,轮廓失真,a rr,rr,arr0,轮廓正常,轮廓变尖,rr,arr,轮廓正常,外凸轮廓,理论轮廓曲线,实际轮廓曲线,作 业： 4-10、4-14、4-17,思考题:4-3、4-4,总 结,1、凸轮机构的分类、命名和