《凸輪機構(gòu)副本》PPT課件.ppt

1、第7章 凸輪機構(gòu),7-1 凸輪機構(gòu)的應用和分類 7-2 從動件常用運動規(guī)律 7-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計 7-4 凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定,本章重點: 凸輪機構(gòu)的名詞術(shù)語 從動件的常用運動規(guī)律及特點 凸輪輪廓的設(shè)計 基圓半徑、滾子半徑、壓力角等參數(shù)的選擇,本章難點: 基圓半徑、滾子半徑、壓力角等參數(shù)的選擇,凸輪:具有曲線輪廓的原動件 從動桿:運動規(guī)律受凸輪限制 機架,3機架,2從動件,1凸輪,高副,組成,7-1 凸輪機構(gòu)的應用和類型,h,凸輪機構(gòu) 由凸輪，從動件和機架構(gòu)成的三桿高副機構(gòu),h,應用一、內(nèi)燃機配氣機構(gòu),應用二、繞線機構(gòu) 1 2,應用三、送料機構(gòu),應用四、自動機床上的走刀機構(gòu),2)按照從

2、動件形狀分類:尖頂、平底、滾子,3)按照從動件運動方式分類:移動、擺動,二、分類,1)按照凸輪形狀分類:盤形、移動、圓柱,4）一般凸輪機構(gòu)的命名原則,布置形式+運動形式+推桿形狀+凸輪形狀,對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu),偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu),擺動平底推桿盤形凸輪機構(gòu),凸輪機構(gòu)的封閉(鎖合)方法,力封閉凸輪機構(gòu) 重力封閉 彈簧力封閉 幾何封閉凸輪機構(gòu),等寬凸輪,等徑凸輪,主回凸輪,凹槽凸輪,注意:必須設(shè)法使凸輪與從動件始終保持接觸,按從動件的運動分類,按從動件的形狀分類,小結(jié),按凸輪的形狀分類,7-2 從動件的常用運動規(guī)律,一、凸輪運動常用術(shù)語,基圓：以輪廓的最小向徑 所作的圓(rmin

3、基圓半徑,升程：推程所移動的距離,推程運動角t：與推程對 應的凸輪轉(zhuǎn)角,推程：從動件從離回轉(zhuǎn)中心最近最遠的這一過程,回程運動角h：與回程對 應的凸輪轉(zhuǎn)角,一、凸輪運動常用術(shù)語,遠休止角s: 從動件在最遠位置不動凸輪轉(zhuǎn)角(BC,近休止角s:從動件最近位置不動的轉(zhuǎn)角(DA,位移2:從動件移動的距離2 是時間的函數(shù),圓弧段,圓弧段,1200,1200,600,600,基圓（rmin）以最短向徑所作的圓,1200,1200,600,600,rmin,F,E,B,D,1200,1200,600,600,rmin,F,E,B,D,S2,1,1200,1200,0,600,1800,1200,600,360

4、0,3000,S2,1,1200,1200,0,600,1800,1200,600,3600,3000,1200,1200,600,600,rb,F,E,B,D,S2,1,1200,1200,0,600,1800,1200,600,3600,3000,h,升程h推桿的最大位移。 其對應的凸輪轉(zhuǎn)角t推程運動角,t,1200,1200,600,600,rb,F,E,B,D,S2,1,1200,1200,0,600,1800,1200,600,3600,3000,h,t,EF段從動件在遠處停止， 其對應的轉(zhuǎn)角s遠休止角,s,遠休止角,推程運動角,1200,1200,600,600,rb,F,E,B,

5、D,S2,1,1200,1200,0,600,1800,1200,600,3600,3000,h,t,DF段從動件回落回程,s,遠休止角,推程運動角,1200,1200,600,600,rb,F,E,B,D,S2,1,1200,1200,0,600,1800,1200,600,3600,3000,h,S2,1,1200,1200,0,600,1800,1200,600,3600,3000,h,t,s,h,s,t推程運動角；s遠休止角 h回程運動角；s近休止角,凸輪機構(gòu)的運動過程,基圓(以凸輪輪廓最小向徑所組成的圓)，基圓半徑rmin 推程，推程運動角t 遠休止，遠休止角s,回程，回程運動角h

6、近休止，近休止角s 行程（升程），h 運動線圖: 從動件的位移、速度、加速度等隨時間t或凸輪轉(zhuǎn)角變化關(guān)系圖,B,C,D,A,重點： 如何根據(jù)從動件的運動規(guī)律（2 與1 函數(shù) 關(guān)系）作運動線圖有幾種？特點,二、從動件的常用運動規(guī)律,凸輪的外型由從動件運動規(guī)律決定:2 與1 函數(shù)關(guān)系曲線,位移方程： 速度方程： 加速度方程,多項式運動規(guī)律 一次多項式運動規(guī)律等速運動 二次多項式運動規(guī)律等加速等減速運動 三角函數(shù)運動規(guī)律 余弦加速度運動簡諧運動 正弦加速度運動擺線運動,常用運動規(guī)律,多項式運動規(guī)律,推程段(0t)運動方程,1. 等速運動一次多項式運動規(guī)律,邊界條件,剛性沖擊,一次多項式運動規(guī)律等速運

7、動（續(xù),回程段(0h) 運動方程,10mm,在啟動與終止段用其它運動規(guī)律過渡 適于低速、輕載、從動桿質(zhì)量不大，要求勻速處,h,例：已知從動件作等速運動,20mm，t120, S40,h120,s80,作運動線圖,取作圖比例l,2. 二次多項式運動規(guī)律-等加速等減速運動,推程段運動方程,邊界條件,推程加速段,推程運動方程,2. 二次多項式運動規(guī)律-等加速等減速運動,柔性沖擊,位移1 : 4 : 9,如升程前半行程取=3,1,4,9,升程后半段等減速對應的2X為9 : 4 : 1,0,h/2,h,作圖: (升程) 前半行程(h/2)等加速 后半行程(h/2)等減速,位 1 : 4 : 9 :16

8、移 16 : 9 : 4 : 1,t,3 簡諧運動,分析,點在圓周上作勻速運動時, 它在這個圓的直徑上 的投影所構(gòu)成的運動,始點與終點有柔性沖擊,中、低速凸輪機構(gòu),實際上, 從動件在推、回程的運動規(guī)律并非要相同,作圖: 圖7-6,注意:橫軸和半圓的等分點一定要相同（不是度數(shù)相同,h,1,s2,4. 正弦加速度運動擺線運動,推程 運動方程,運動線圖 沖擊特性：無沖擊 適用場合：高速凸輪 缺點：加速度最大值amax較大，慣性力較大，要求較高的加工精度,a,d,v,d,0,0,0 1 2 3 4 5 6 7 8,s,d,h,0,7-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計,相對運動原理 （作圖法,反轉(zhuǎn)法： 給整個機構(gòu)

9、加 -運動 凸輪不動， 機架反轉(zhuǎn)， 從動件作復合運動,一、設(shè)計方法的原理,按給定從動件運動規(guī)律設(shè)計凸輪輪廓,凸輪廓線設(shè)計的基本原理,相對運動原理法:(運動學反轉(zhuǎn)法): 對整個系統(tǒng)施加-w運動,凸輪保持不動 推桿作復合運動=反轉(zhuǎn)運動(-) +往復移動(s,二、直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制,1、對心直動尖頂從動件盤形凸輪的設(shè)計,3、滾子(對心直動)從動件凸輪的設(shè)計,4、平底(對心直動)從動件凸輪的設(shè)計,2、偏置直動尖頂從動件凸輪的設(shè)計,作圖法設(shè)計凸輪廓線,作圖步驟： 1.根據(jù)從動件的運動規(guī)律,作出位移線圖 s-，并等分運動角; (或根據(jù)位移方程求出各對應的s) 2.畫基圓,并等分運動角,并作出對應

10、射線； 3.根據(jù)推桿位移作出在反轉(zhuǎn)運動中依次 占據(jù)的位置,求出推桿尖端在反轉(zhuǎn)運動 中依次占據(jù)的位置點 4.將各位置點聯(lián)接成光滑的曲線,1. 對心直動尖頂從動件桿盤形凸輪,已知:rmin、h、w1、從動桿運動規(guī)律,凸輪轉(zhuǎn)角,從動桿運動,0 180 等速上升 h 180 210 遠休止 210 300 等速下降 300 360 近休止,解:1.作位移曲線(取比例l,S2,1,0,3600,1800,2100,3000,h,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12,2.等份S2- 1圖,w1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,3.作基圓(注意比例一致,4.-等分基圓得導軌,5

11、.量取相應位移,6.作輪廓線,注意比例一致,11,2.偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu),已知：rmin， (逆時針), 偏距e，運動規(guī)律 設(shè)計：凸輪廓線,步驟： 1. 取比例尺l , 畫基圓和偏距圓; 2. 分析推桿運動規(guī)律; 3. 等分0,并作出對應射線； 4.根據(jù)推桿位移作出在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置,求出推桿尖端在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置點; .,3 滾子(對心直動)從動件,按尖頂從動件作凸輪輪廓線0(理論輪廓,理論廓線0,實際廓線,以0各點為圓心作圓(滾子半徑為半徑,作這些圓的包絡線(實際輪廓,已知：rmin，推桿運動規(guī)律，滾子半徑rr, 凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動,動畫,4 平底(對心直動)從動

12、件,按尖頂從動件作理論輪廓線一系列點A0,A1,A2,過各點作作各位置的平底A0B0,A1B1,A2B2,作這些平底的包絡線 實際輪廓,w1,注意：平底左右側(cè) 的長度,三、擺動從動件盤形凸輪輪廓的繪制,w1,rmin,LoA,O,A,分析,擺動推桿盤形凸輪機構(gòu)設(shè)計,已知：rmin，機架長度，推桿運動規(guī)律，凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動 設(shè)計：凸輪廓線,解： 1. 定比例尺l 2. 初始位置及推桿位移曲線 3. 確定推桿反轉(zhuǎn)運動占據(jù)的各位置 4. 確定推桿預期運動占據(jù)的各位置 5. 推桿高副元素族 6. 推桿高副元素的包絡線,a 有害分力F 當 a 大于一定值, 將自鎖. 一般, 推程 a = 30 (直動

13、) 35 45 (擺動) 回程 a = 70 80,a,7-4 凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定,一、壓力角與作用力的關(guān)系,F,F,F,o,p,P點為速度瞬心， 于是有,v=lOP1,lOP =v2/1,ds2 /d1,lOC + lCP,lCP,lOC = e,lCP = ds2/d1- e,S2+S0 )tg,二、基圓半徑的確定,結(jié)論 1、在最大壓力角小于許用壓力角的前提下，盡可能選用小的基圓半徑。 2、為了減小推程壓力角，應將從動件導路向相對速度瞬心的同側(cè)偏置,實際廓線曲率半徑：a 理論廓線曲率半徑： 滾子半徑： rr 1 內(nèi)凹凸輪廓線 a= +rr 理論廓線最小 結(jié)論：無論滾子半徑多大，總能由理論廓線得到實際廓線,2 外凸凸輪廓線 a= -rr rr，a0，實際廓線平滑 =rr，a=0，實際廓線變尖 rr，a0，實際廓線出現(xiàn)交叉，切割， 運動失真,a= -rr0,a= +rr,rr,a= -rr0,= rr,a= -rr0,rr,三、滾子半徑的選擇,動畫,課堂練習,小結(jié) 1.基本概念: 術(shù)語:推程,