機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)4PPT教案

1、會計學(xué)1機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)44-1 4-1 概概 述述一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成和特點(diǎn)一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成和特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪凸輪1、從動件從動件2和機(jī)架機(jī)架3三個基本構(gòu)件組成，如圖，其中凸輪是一個具有控制從動件運(yùn)動規(guī)律地曲線輪廓或凹槽地主動件，通常作連續(xù)等速運(yùn)動（也有作往復(fù)移動地）；從動件則在凸輪輪廓驅(qū)動下按預(yù)定運(yùn)動規(guī)律作往復(fù)直線運(yùn)動或擺動1、凸輪機(jī)構(gòu)的組成 第1頁/共16頁2、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：只要正確地設(shè)計和制造出凸輪的輪廓曲線，就能把凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動準(zhǔn)確可靠地轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹A(yù)期的復(fù)雜運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)動，而且設(shè)計簡單;凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、運(yùn)動可靠。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：點(diǎn)、線接觸易磨

2、損；凸輪輪廓加工困難；行程不大。4-1 4-1 概概 述述 第2頁/共16頁二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類按照凸輪的形狀不同可把凸輪分為以下幾種：盤形凸輪移動凸輪圓柱凸輪曲面凸輪按照凸輪的鎖合方式可把凸輪分為以下幾種：力鎖合形鎖合4-1 4-1 概概 述述 第3頁/共16頁4-2 4-2 從動件常用運(yùn)動規(guī)律從動件常用運(yùn)動規(guī)律確定從動件的運(yùn)動規(guī)律是凸輪設(shè)計的前提1推程、推程、2遠(yuǎn)休止、遠(yuǎn)休止、3回程、回程、4近休止近休止當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動件將重復(fù)上述運(yùn)動過程。 1234一、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程 第4頁/共16頁二、從動件常用運(yùn)動規(guī)律等速運(yùn)動（剛性沖擊）等加速等減速運(yùn)動（柔性沖擊）余弦加速

3、度運(yùn)動（起停有柔性沖擊）正弦加速度運(yùn)動等速運(yùn)動等加速等減速運(yùn)動余弦加速度運(yùn)動正弦加速度運(yùn)動4-2 4-2 從動件常用運(yùn)動規(guī)律從動件常用運(yùn)動規(guī)律 第5頁/共16頁三、從動件運(yùn)動規(guī)律的選擇1、在選擇從動件的運(yùn)動規(guī)律時，應(yīng)根據(jù)機(jī)器工作時的運(yùn)動要求來確定。2、對無一定運(yùn)動要求，只需要從動件有一定位移量的凸輪機(jī)構(gòu)。3、對于高速機(jī)構(gòu)，應(yīng)減小慣性力、改善動力性能，可選用正弦加速度運(yùn)動規(guī)律或其他改進(jìn)型的運(yùn)動規(guī)律。4-2 4-2 從動件常用運(yùn)動規(guī)律從動件常用運(yùn)動規(guī)律 第6頁/共16頁4-3 4-3 圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓圖解法繪制凸輪輪廓曲線是利用反轉(zhuǎn)法原理完成的。加角速度-w(與凸輪角速

4、度大小相等、方向相反)從動件與導(dǎo)路繞角速度-w以凸輪轉(zhuǎn)動凸輪靜止不動從動件尖頂?shù)倪\(yùn)動軌跡就是凸輪輪廓曲線從動件相對導(dǎo)路移動 第7頁/共16頁基圓半徑R b1.選與位移線圖一致的比例作凸輪的基圓 2.將基圓分成與位移線圖中相對應(yīng)的等份3.分別自基圓圓周向外量取從動件位移線圖中相應(yīng)的位移量 4.光滑連接各點(diǎn)即為所求的凸輪輪廓 已知，如圖：對心尖頂移動從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計4-3 4-3 圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓 第8頁/共16頁偏置直動滾子從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計建立凸輪轉(zhuǎn)軸中心的坐標(biāo)系xOy根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，凸輪以w轉(zhuǎn)過j角；B點(diǎn)坐標(biāo)為jjjjsincos)(cossin

5、)(00essyessx上式即為凸輪理論廓線方程 實(shí)際廓線與理論廓線在法線上相距滾子半徑rT，則推出sincosTTryyrxx式中取“”號時為內(nèi)等距曲線，取“”號時為外等距曲線4-4 4-4 用解析法設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)用解析法設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu) 第9頁/共16頁4-5 4-5 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中的幾個問題凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中的幾個問題一、 凸輪輪廓的加工1.銑、銼削加工 對用于低速、輕載場合的凸輪，可以應(yīng)用反轉(zhuǎn)法原理在未淬火凸輪輪坯上通過作圖法繪制輪廓曲線，采用銑床或用手工銼削辦法加工而成。必要時可進(jìn)行淬火處理，但用這種方法則凸輪的變形難以得到修正。2.數(shù)控加工 采用數(shù)控線切割機(jī)床對淬火凸輪進(jìn)行加工，這是目前最常

6、用的一種凸輪加工方法。加工時應(yīng)用解析法，求出凸輪輪廓曲線的x,y坐標(biāo)，并將xOy坐標(biāo)系的原點(diǎn)換算成切割時的起點(diǎn)，而滾子半徑相當(dāng)于鉬絲半徑再加上放電間隙。 第10頁/共16頁二、 滾子半徑的確定 凸輪輪廓曲線形狀與滾子半徑的關(guān)系r = r + rr當(dāng)理論廓線內(nèi)凹時此時，無論滾子半徑大小，凸輪工作輪廓總是光滑曲線(如圖a)當(dāng)理論廓線外凸時(可分為三種情況)r = r - rr1) r rr時 r 0這時所得的凸輪實(shí)際輪廓為光滑的曲線(如圖b)2) r = rr 時r = 0，實(shí)際輪廓線變尖，極易磨損，不能使用(如圖c)。3) r rr 時r 0， ，即實(shí)際曲線出現(xiàn)交叉會出現(xiàn)失真(如圖d)。4-5

7、4-5 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中的幾個問題凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中的幾個問題 第11頁/共16頁壓力角：壓力角：不計摩擦?xí)r，凸輪對從動件的作用力（法向力）與從動件上受力點(diǎn)速度方向所夾的銳角。該力可分解為兩個分力 ： 有效分力有效分力有害分力有害分力壓力角越小，有效分力越大，機(jī)構(gòu)傳力越好。壓力角越小，有效分力越大，機(jī)構(gòu)傳力越好。aasincosnxnyFFFF三、壓力角及校核三、壓力角及校核許用壓力角：凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)中的壓力角是變化的，為避免機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖并具有較高的傳動效率，必須對最大壓力角加以限制，其許用值應(yīng)遠(yuǎn)低于臨界壓力角，即 ：對移動從動件的推程對移動從動件的推程，取取a=30對擺動從動件的推程，取對擺動從動

8、件的推程，取a=3545回程時，可取回程時，可取a=70 caaamax4-5 4-5 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中的幾個問題凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中的幾個問題 第12頁/共16頁4-6 4-6 凸輪常用材料和結(jié)構(gòu)凸輪常用材料和結(jié)構(gòu)低速、輕載：凸輪材料可選HT250、QT800-2、QT9002等，用球墨鑄鐵時，輪廓表面可進(jìn)行淬火處理，以提高其耐磨性。從動件受彎曲應(yīng)力大，不用脆性材料，可選中碳結(jié)構(gòu)鋼，高副端表面淬火至4050HRC。為減小沖擊，也可選用質(zhì)量小的尼龍作為從動件材料。中速、中載：凸輪常用45、45Cr、20Cr、20CrMn等材料，從動件可用20CR等低碳合金鋼，并經(jīng)表面淬火，低碳合金鋼應(yīng)滲碳淬火，滲碳層深0.8-1.5mm，使硬度達(dá)5662HRC。高速、重載：凸輪可用40CR等中碳合金鋼。表面高頻淬火至5660HRC，或用38CrMoAl，經(jīng)滲氮處理至6067HRC，但滲氮表層脆而不宜受沖擊。從動件則可用T8、T10等碳素工具鋼，經(jīng)表面淬火處理。一、常用材料及熱處理 第13頁/共16頁4-6 4-6 凸輪常用材料和結(jié)