齒輪彈簧凸輪設(shè)計(jì)

1、安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 第八章 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)81 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型82 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律83 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)84 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 81 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型組成：三個(gè)構(gòu)件、盤(柱)狀曲線輪廓、從動(dòng)件呈桿狀。作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn) = 從動(dòng)件直線移動(dòng)或擺動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：可精確實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，簡(jiǎn)單緊湊。缺點(diǎn)：高副，線接觸，易磨損，傳力不大。應(yīng)用：內(nèi)燃機(jī) 、牙膏生產(chǎn)等自動(dòng)線、補(bǔ) 鞋機(jī)、配鑰匙機(jī)等。分類：1)按凸輪形狀分：盤形、 移動(dòng)、 圓柱凸輪 ( 端面 ) 。2)按推桿形狀分：尖頂、 滾子、 平底從動(dòng)件。特點(diǎn)：尖頂構(gòu)造簡(jiǎn)單、易磨損、用

2、于儀表機(jī)構(gòu)；滾子磨損小，應(yīng)用廣；平底受力好、潤(rùn)滑好，用于高速傳動(dòng)。實(shí)例安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授12刀架o3).按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)分：直動(dòng)(對(duì)心、偏置)、 擺動(dòng)4).按保持接觸方式分：力封閉（重力、彈簧等）內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)幾何形狀封閉(凹槽、等寬、等徑、主回凸輪)安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授r1r2r1+r2 =constW凹槽凸輪主回凸輪等寬凸輪等徑凸輪優(yōu)點(diǎn)：只需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)妮喞€，從動(dòng)件便可獲得任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。缺點(diǎn)：線接觸，容易磨損

3、。安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授繞線機(jī)構(gòu)3作者：潘存云教授12A線應(yīng)用實(shí)例：安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授3皮帶輪5卷帶輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)1放音鍵2摩擦輪413245放音鍵卷帶輪皮帶輪摩擦輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授作者：潘存云教授132送料機(jī)構(gòu)安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授ot s82 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù): 1)根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式;名詞術(shù)語：一、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律基圓、推程運(yùn)動(dòng)角、基圓半徑、推程、遠(yuǎn)休止角、回程運(yùn)動(dòng)角、回程、近休止角

4、、行程。一個(gè)循環(huán)r0h而根據(jù)工作要求選定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的前提。2)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;3)合理確定結(jié)構(gòu)尺寸;4)設(shè)計(jì)輪廓曲線。sDBCB shAhsstt安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授在推程起始點(diǎn)：=0， s=0代入得：C00， C1h/t推程運(yùn)動(dòng)方程： s h/t v h /tstvah在推程終止點(diǎn)：=t ，s=h+剛性沖擊同理得回程運(yùn)動(dòng)方程： sh(1-/t )v-h /ta0a 01.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 2.等加等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半。推程加速上升段邊界條件：起始點(diǎn)：=0， s=0，

5、 v0中間點(diǎn)：=t /2，s=h/2 求得：C00， C10，C22h/2t加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：s 2h2 /2tv 4h /2ta 4h2 /2t安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授ah/2th/2推程減速上升段邊界條件：終止點(diǎn)：=t ，s=h，v0中間點(diǎn)：=t/2，s=h/2 求得：C0h， C14h/t C2-2h/2t減速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：s h-2h(t )2/2t1sv -4h(t-)/2ta -4h2 /2t235462h/0柔性沖擊4h2/203重寫加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：s 2h2 /2tv 4h /2ta 4h2 /2tv安徽工程科技學(xué)院專用 作者：

6、潘存云教授 同理可得回程等加速段的運(yùn)動(dòng)方程為：s h-2h2/2tv -4h/2ta -4h2/2t回程等減速段運(yùn)動(dòng)方程為：s 2h(t-)2/2tv -4h(t-)/2ta 4h2/2t安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云h0 sa.余弦加速度(簡(jiǎn)諧)運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程： sh1-cos(/t)/2 v hsin(/t)/2ta 2h2 cos(/t)/22t 回程： sh1cos(/t)/2 v-hsin(/t)/2ta-2h2 cos(/t)/22t123456vVmax=1.57h/20在起始和終止處理論上a為有限值，產(chǎn)生柔性沖擊。123456安徽工程科技學(xué)

7、院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授 savh0.正弦加速度（擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：sh/t-sin(2/t)/2 vh1-cos(2/t)/ta2h2 sin(2/t)/2t 回程： sh1-/t+sin(2/t)/2 vhcos(2/t)-1/ta-2h2 sin(2/t)/2t無沖擊vmax=2h/0amax=6.28h2/02123456r=h/2=2/0安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云vs a hooo0三、改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合，以改善運(yùn)動(dòng)特性。+-正弦改進(jìn)等速v s a hooo0安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 1.

8、凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理83 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)2.用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線1)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪2)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪3)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪4)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪5)擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)3.用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云一、凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理反轉(zhuǎn)原理：依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，例如： 給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以-時(shí)，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。O -312331122安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授

9、 作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云60r0120-1已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺l作基圓r0。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。1.對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪135782345 67 8910111213149090A1876543214131211109二、圖解法設(shè)計(jì)（繪制）盤形凸輪輪廓 601209090135789111315s 91113121410安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授2)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)：潘存云s 91

10、1131513578r0A120-1設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺l作基圓r0。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。135789111312142345 67 8910111213146090901876543214131211109理論輪廓實(shí)際輪廓作各位置滾子圓的內(nèi)(外)包絡(luò)線。已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 601209090安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授3)對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪設(shè)計(jì)：潘存云s 911131513578r0已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和從動(dòng)

11、件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟：選比例尺l作基圓r0。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。8765432191011121314-A13578911131214123456781514131211109 601209090安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授設(shè)計(jì)：潘存云911131513578OeA已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。4)偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪13578911131214-612345781514131211109設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選

12、比例尺l作基圓r0; 反向等分各運(yùn)動(dòng)角; 確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置; 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8 601209090s2 安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授5)擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：潘存云120B11r0 601209090s 已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，擺桿長(zhǎng)度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離d，擺桿角位移方程，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。123456785678B1B2B3B4B5B6B7B860 90 -dABl1234B

13、22B33B44B55B66B77A1A2A3A4A5A6A7A8安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授yxB0三.用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線例：偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)由圖可知： s0(r02-e2)1/2實(shí)際輪廓線為理論輪廓的等距線。曲線任意點(diǎn)切線與法線斜率互為負(fù)倒數(shù)：原理：反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)結(jié)果：輪廓的參數(shù)方程: x=x() y= y()x=(s0+s)sin+ ecosy=(s0+s)cos- esinetg= -dx/dy=(dx/d)/(- dy/d)=sin/cos(1)er0- rrr0s0snns0yx已知：r0、rT、e、S=S()安徽工程科技學(xué)院專用 作

14、者： 潘存云教授 作者：潘存云教授(x, y)rrnn對(duì)(1)式求導(dǎo)，得：dx/d(ds/d- e)sin+(s0+s)cos式中: “”對(duì)應(yīng)于內(nèi)等距線， “”對(duì)應(yīng)于外等距線。實(shí)際輪廓為B點(diǎn)的坐標(biāo)： x= y=x - rrcosy - rrsinyxB0eer0- rrr0s0snns0yx ( dx/d) ( dx/d)2+( dy/d)2 得：sin= ( dy/d) ( dx/d)2+( dy/d)2cos=(x,y)(x,y)dy/d(ds/d- e)cos-(s0+s)sin安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 84 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 上述設(shè)計(jì)廓線時(shí)的凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)r0、e、rr等，是預(yù)先給定的。實(shí)際上，這些參數(shù)也是根據(jù)機(jī)構(gòu)的受力情況是否良好、動(dòng)作是否靈活、尺寸是否緊湊等因素由設(shè)計(jì)者確定的。1.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角2.凸輪基圓半徑的確定3.滾子半徑的確定安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 B1.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角vG壓力角-正壓力與推桿上B點(diǎn)速度方向之間的夾角Fx機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖F工程上要求：max 直動(dòng)推桿：30擺動(dòng)推桿：3545回程：7080提問：平底推桿？安徽工程科技學(xué)院專用 作者： 潘存云教授 作者：潘存云教授BO2.凸輪基圓半徑的確定nnr0 tg = s