同济 机械原理 凸轮机构.ppt

1、凸轮机构,1,3-1 慨 述,一.凸轮机构及其应用,凸轮1,滚轮凸轮机构,2,内燃机,凸轮组合机构,3,（1）移动料斗4至型腔上方，并使料斗振 动，将粉料装入型腔。,（2）下冲头6下沉，以防止上冲头12下压 时将型腔内粉料抖出。,（3）上、下冲头对粉料加压，并保压一 定时间。,（4）上冲头退出，下冲头顶出药片。,4,二.凸轮机构的分类,（一）按凸轮的形状分：,盘形凸轮,移动凸轮,圆柱凸轮,滚轮凸轮机构,移动凸轮副,空间凸轮2,5,（二）按从动件上高副元素的几何形状分：,尖顶从动件,滚子从动件,平底从动件,6,（三）按从动件的运动分：,摆杆凸轮,尖顶凸轮机构,尖顶凸轮机构（偏心）,7,（四）按凸

2、轮与从动件维持接触（锁合）的方式分：,沟槽凸轮,等宽凸轮,等径凸轮,强制凸轮,等宽凸轮,8,三.凸轮机构的工作原理,3-1 慨 述,9,摆动从动件凸轮机构,最大摆角,10,四.凸轮机构的设计任务,为满足凸轮机构的输出件提出的运动要求、动力 要求等，凸轮机构的设计大致可分成以下四步：,（1）从动件运动规律的设计,（2）凸轮机构基本尺寸的设计,（3）凸轮机构轮廓曲线的设计,（4）绘制凸轮机构工作图,11,3-2 从动件运动规律的设计,（1）升-停-回-停型（RDRD型）,（2）升-回-停型（RRD型）,（3）升-停-回型（RDR型）,（4）升-回型（RR型）,12,3-2 从动件运动规律的设计,位

3、移,速度,加速度,跃动度,13,一.基本运动规律.,（一）多项式运动规律,其位移方程的一般形式为,式中， 为凸轮的转角（rad )；c0，c1，c2，.cn为n+1个待定系数。,14,1. n=1的运动规律（等速运动规律）,推程的运动方程：,从动件在运动起始位置和终止 两瞬时的加速度在理论上由零值突 变为无穷大，惯性力也为无穷大。 由此的冲击称为刚性冲击。适用于 低速场合。,其推程的边界条件为：,15,2. n=2的运动规律,（等加速等减速运动规律）,推程等加速运动的边界条件为：,推程等加速运动的方程式为：,适用于中、低速场合。,适当增加多项式的幂次， 就有可能获得性能良好的运动 规律。但幂次

4、越高，要求的加 工精度也愈高。,16,（二）三角函数类基本运动规律,1.余弦加速度运动规律,，,17,2.正弦加速度运动规律,推程阶段的正弦加速度方程为,18,二、组合运动规律简介,运动规律组合时应遵循以下原则：,（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。 即要求在衔接处的位移和速度应分别相等。,（2）对于中、高速运动的凸轮机构，要求从动件 的速度曲线在衔接处相切，以保证加速度曲线连续， 即要求在衔接处的位移、速度和加速度应分别相等。,一.基本运动规律.,3-2 从动件运动规律的设计,19,二、组合运动规律简介,介绍两种典型的组合运动规律,1.

5、修正梯形组合运动规律,amax=(h2/2)4.00,amax=(h2/2)6.28,等加速等减速运动规律,正弦加速度运动规律,修正梯形组合运动规律,amax=(h2/2)4.888,20,2.改进型等速运动规律,正弦加速度运动规律,等速运动规律,21,三、从动件运动规律设计应考虑的问题,（1）应满足机器工作的要求；,（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时，应考虑到凸轮轮廓的工艺 性要好,22,3-3 凸轮轮廓曲线的设计,已知从动件的运动规律s =s()、v=v()、a=a()及凸轮 机构的基本尺寸（如rb、e）及转向，求凸轮轮廓曲线上点的

6、 坐标值或作出凸轮的轮廓曲线。,rb,e,B0,反转法原理,23,凸轮轮廓设计2,凸轮的轮廓设计,24,一、尖顶从动件盘型凸轮机构,3-3 凸轮轮廓曲线的设计,（一）尖顶移动从动件盘型凸轮机构,已知:的转向，rb, e，s=s()，,1.解析法,(1)取定oxy坐标，x或y轴平行于导路 线，且使初始位置在第一象限；,（2）写出点B1的坐标；,（4）写出凸轮轮廓上点B的坐标。,注意：逆时针为正。,求凸轮轮廓曲线上点的坐标值或作出凸轮的轮廓曲线。,25,（1）按已设计好的运动规律作出 位移线图；,2.几何法,（2）按基本 尺寸作出凸轮机构的 初始位置；,（3）按- 方向划分偏距圆得 c0、 c1、

7、c2等点；并过这 些点作 偏距圆的切线，即为反转导路线；,（4）在各反转导路线上量取与位移 图相应的位移，得B1、B2、 等点，即为凸轮轮廓上的点。,26,（二）尖顶摆动从动件盘型凸轮机构,已知：的转向，rb,中心距lOA=a，摆杆长L ， ，,1.解析法,（1）取定oxy坐标，x或y轴在O1O2 线上，且使初始位置在第一象限；,（2）写出点B1的坐标；,（4）写出凸轮轮廓上点B的坐标。,注意：逆时针为正。,求凸轮轮廓曲线上点的坐标值或作出凸轮的轮廓曲线。,27,（二）尖顶摆动从动件盘型凸轮机构,2.几何法,（1）作出角位移线图；,（2）作初始位置；,（4）找从动件反转后的一系 列位置，得 C

8、1、C2、 等点，即为凸轮轮廓上的点。,（3）按- 方向划分圆R得A0、 A1、A2等点；即得机架 反转的一系列位置；,28,二、滚子从动件盘型凸轮机构,凸轮轮廓设计2,滚轮凸轮机构,29,二、滚子从动件盘型凸轮机构,轮廓曲线的设计步骤：,（1）求出滚子中心在固定坐标系 oxy中的轨迹（称为理论轮廓）；,（2）再求滚子从动件凸轮的工作 轮廓曲线（称为实际轮廓曲线）。,理论轮廓曲线上点B处的法线 n-n的斜率：,实际轮廓曲线上对应点C点的 坐标：,注意：,（1）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；,（2）凸轮的基圆半径是指理论轮廓曲线的最小向径。,30,3-3 凸轮轮廓曲线的设计,三、平底移动从动件

9、盘型凸轮机构,B1,（1）选定oxy坐标如图；,P为构件1、2的瞬心,（2）写出点B1的坐标；,（4）写出凸轮轮廓上点B的坐标。,注意：逆时针为正。,v2=op.,平底凸轮机构,31,对于平底移动从动件盘型凸轮，只要运动规律 相同，偏置从动件和对心从动件具有相同的轮廓。,32,三、平底移动从动件盘型凸轮机构,作图法,平底凸轮机构,33,3-3 凸轮轮廓曲线的设计,四.圆柱凸轮轮廓曲线的设计,圆柱凸轮可以展成平面移动凸轮,B0,空间凸轮1,34,3-4 盘型凸轮机构基本尺寸的设计,基本尺寸有：基圆半径rb、滚子半径rr、偏心距e， 对于摆动从动件有摆杆长度L、中心距a等。,设计基本尺寸时务必使,max,许用压力角的推荐值：,非工作行程：可在7080之间选取,35,3-4 盘型凸轮机构基本尺寸的设计,一、 移动从动件盘型凸轮机构基本尺寸的设计,注意：“+”、“-”,1.偏置方位与偏距大小,（1）偏置方位选择原则：,（2）偏距大小：,有利于减小工作行程的最大压力角。,36,2.基圆半径的确定,（1）受力不大，而要求结构紧凑时，,（2）受力较大，结构尺寸无严格限制,37,二、 摆动从动件盘型凸轮机构基本尺寸的设计,且,整理得,注意“”,在主、从动件转向相反时用上一组