第3章凸轮机构1.ppt
景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,第3章 凸轮机构,§31 凸轮机构的应用和类型,§32 从动件的常用运动规律,§33 凸轮机构的压力角,§34 图解法设计凸轮的轮廓,§35 解析法设计凸轮的轮廓,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,§31 凸轮机构的应用和类型,结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。,作用：将连续回转 = 从动件直线移动或摆动。,优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。,缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。,应用：内燃机 、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。,分类：1)按凸轮形状分：盘形、 移动、 圆柱凸轮 ( 端面 ) 。,2)按推杆形状分：尖顶、 滚子、 平底从动件。,尖顶构造简单、易磨损、用于仪表机构；,滚子磨损小，应用广；,平底受力好、润滑好，用于高速传动。,实例,特点：,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,3).按推杆运动分：直动(对心、偏置)、 摆动,4).按保持接触方式分： 力封闭（重力、弹簧等）,内燃机气门机构,机床进给机构,几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮),景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,r1+r2 =const,主回凸轮,等宽凸轮,优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。,缺点：线接触，容易磨损。,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,绕线机构,应用实例：,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,送料机构,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,§32 推杆的运动规律,凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式;,名词术语：,一、推杆的常用运动规律,基圆、,推程运动角、,基圆半径、,推程、,远休止角、,回程运动角、,回程、,近休止角、,行程。一个循环,而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。,2)推杆运动规律;,3)合理确定结构尺寸;,4)设计轮廓曲线。,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S、速度V、 和加速度a 随时间t 的变化规律。,S=S(t) V=V(t) a=a(t),景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,推程运动方程： s h/0,v h/0,刚性冲击,同理得回程运动方程： sh(1-/ 0 ),v-h/0,a0,a 0,1.等速运动运动规律,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,2. 等加等减速运动规律,位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。,加速段推程运动方程为：,s 2h2/02,v 4h/02,a 4h2/02,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,减速段推程运动方程为：,s h-2h(-0)2/02,v -4h(-0)/02,a -4h2/02,柔性冲击,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,3.五次多项式运动规律,位移方程： s=10h(/0)315h (/0)4+6h (/0)5,s,v,a,无冲击，适用于高速凸轮。,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,4.余弦加速度(简谐)运动规律,推程： sh1-cos(/0)/2,v hsin(/0)/20,a 2h2 cos(/0)/202,回程： sh1cos(/0)/2,v-hsin(/0)/20,a-2h2 cos(/0)/202,在起始和终止处理论上a为有限值，产生柔性冲击。,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,6.正弦加速度（摆线）运动规律,无冲击,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,正弦改进等速,三、改进型运动规律,将几种运动规律组合，以改善运动特性。,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,设计凸轮机构时，除了要求从动件能实现预期的运动规律外，还希望凸轮机构结构紧凑，受力情况良好。而这与压力角有很大关系。,定义：正压力与推杆上力作用点B速度方向间的夹角, F”，,若大到一定程度时，会有：,机构发生自锁。,§33 凸轮机构的压力角,压力角与作用力的关系,不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。,F-有用分力, 沿导路方向,F”-有害分力，垂直于导路,F”=F tg ,F 一定时， ,Ff F,为了保证凸轮机构正常工作，要求：, ,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,= 30 -直动从动件；,= 35°45°-摆动从动件；,= 70°80°-回程。,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,提问：对于平底推杆凸轮机构： ？,0,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,1.凸轮廓线设计方法的基本原理,§34 图解法设计凸轮轮廓,2.用作图法设计凸轮廓线,1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮,3)滚子直动从动件盘形凸轮,4)对心直动平底从动件盘形凸轮,2)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮,5)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,一、凸轮廓线设计方法的基本原理,反转原理：,依据此原理可以用几何作图的方法 设计凸轮的轮廓曲线,给整个凸轮机构施以-时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rmin，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,设计步骤小结：,选比例尺l作基圆rmin。,反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。,确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。,将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,1.对心直动尖顶从动件盘形凸轮,二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rmin，角速度和从动件的运动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。,2.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮,动画,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,理论轮廓,实际轮廓,作各位置滚子圆的内(外)包络线。,3.滚子直动从动件盘形凸轮,滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rmin，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rmin，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,作平底直线族的内包络线。,4.对心直动平底从动件盘形凸轮,景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制,本章重点：,常用从动件运动规律：特性及作图法；,理论轮廓与实际轮廓的关系；,凸轮压力角；,掌握用图解法设计凸轮轮廓曲线的步骤与方法,
