《凸輪機(jī)構(gòu)副本》PPT課件.ppt

1、第7章 凸輪機(jī)構(gòu),7-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類 7-2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 7-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 7-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,本章重點(diǎn): 凸輪機(jī)構(gòu)的名詞術(shù)語(yǔ) 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn) 凸輪輪廓的設(shè)計(jì) 基圓半徑、滾子半徑、壓力角等參數(shù)的選擇,本章難點(diǎn): 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(dòng)件 從動(dòng)桿:運(yùn)動(dòng)規(guī)律受凸輪限制 機(jī)架,3機(jī)架,2從動(dòng)件,1凸輪,高副,組成,7-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型,h,凸輪機(jī)構(gòu) 由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架構(gòu)成的三桿高副機(jī)構(gòu),h,應(yīng)用一、內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu),應(yīng)用二、繞線機(jī)構(gòu) 1 2,應(yīng)用三、送料機(jī)構(gòu),應(yīng)用四、自動(dòng)機(jī)床上的走刀機(jī)構(gòu),2)按照從

2、動(dòng)件形狀分類:尖頂、平底、滾子,3)按照從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方式分類:移動(dòng)、擺動(dòng),二、分類,1)按照凸輪形狀分類:盤形、移動(dòng)、圓柱,4）一般凸輪機(jī)構(gòu)的命名原則,布置形式+運(yùn)動(dòng)形式+推桿形狀+凸輪形狀,對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),擺動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu)的封閉(鎖合)方法,力封閉凸輪機(jī)構(gòu) 重力封閉 彈簧力封閉 幾何封閉凸輪機(jī)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(dòng)件始終保持接觸,按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分類,按從動(dòng)件的形狀分類,小結(jié),按凸輪的形狀分類,7-2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,一、凸輪運(yùn)動(dòng)常用術(shù)語(yǔ),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(dòng)的距離,推程運(yùn)動(dòng)角t：與推程對(duì) 應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角,推程：從動(dòng)件從離回轉(zhuǎn)中心最近最遠(yuǎn)的這一過(guò)程,回程運(yùn)動(dòng)角h：與回程對(duì) 應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角,一、凸輪運(yùn)動(dòng)常用術(shù)語(yǔ),遠(yuǎn)休止角s: 從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置不動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)角(BC,近休止角s:從動(dòng)件最近位置不動(dòng)的轉(zhuǎn)角(DA,位移2:從動(dòng)件移動(dòng)的距離2 是時(shí)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(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角t推程運(yùn)動(dòng)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(dòng)件在遠(yuǎn)處停止， 其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角s遠(yuǎn)休止角,s,遠(yuǎn)休止角,推程運(yùn)動(dòng)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(dòng)件回落回程,s,遠(yuǎn)休止角,推程運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)角；s遠(yuǎn)休止角 h回程運(yùn)動(dòng)角；s近休止角,凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)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(yùn)動(dòng)角t 遠(yuǎn)休止，遠(yuǎn)休止角s,回程，回程運(yùn)動(dòng)角h

6、近休止，近休止角s 行程（升程），h 運(yùn)動(dòng)線圖: 從動(dòng)件的位移、速度、加速度等隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角變化關(guān)系圖,B,C,D,A,重點(diǎn)： 如何根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（2 與1 函數(shù) 關(guān)系）作運(yùn)動(dòng)線圖有幾種？特點(diǎn),二、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,凸輪的外型由從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)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(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng) 二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng) 三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 余弦加速度運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 正弦加速度運(yùn)動(dòng)擺線運(yùn)動(dòng),常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律,推程段(0t)運(yùn)動(dòng)方程,1. 等速運(yùn)動(dòng)一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律,邊界條件,剛性沖擊,一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)

7、動(dòng)（續(xù),回程段(0h) 運(yùn)動(dòng)方程,10mm,在啟動(dòng)與終止段用其它運(yùn)動(dòng)規(guī)律過(guò)渡 適于低速、輕載、從動(dòng)桿質(zhì)量不大，要求勻速處,h,例：已知從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng),20mm，t120, S40,h120,s80,作運(yùn)動(dòng)線圖,取作圖比例l,2. 二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律-等加速等減速運(yùn)動(dòng),推程段運(yùn)動(dòng)方程,邊界條件,推程加速段,推程運(yùn)動(dòng)方程,2. 二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律-等加速等減速運(yùn)動(dòng),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(duì)應(yīng)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),分析,點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí), 它在這個(gè)圓的直徑上 的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng),始點(diǎn)與終點(diǎn)有柔性沖擊,中、低速凸輪機(jī)構(gòu),實(shí)際上, 從動(dòng)件在推、回程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并非要相同,作圖: 圖7-6,注意:橫軸和半圓的等分點(diǎn)一定要相同（不是度數(shù)相同,h,1,s2,4. 正弦加速度運(yùn)動(dòng)擺線運(yùn)動(dòng),推程 運(yùn)動(dòng)方程,運(yùn)動(dòng)線圖 沖擊特性：無(wú)沖擊 適用場(chǎng)合：高速凸輪 缺點(diǎn)：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(jì),相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理 （作圖法,反轉(zhuǎn)法： 給整個(gè)機(jī)構(gòu)

9、加 -運(yùn)動(dòng) 凸輪不動(dòng)， 機(jī)架反轉(zhuǎn)， 從動(dòng)件作復(fù)合運(yùn)動(dòng),一、設(shè)計(jì)方法的原理,按給定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓,凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理,相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理法:(運(yùn)動(dòng)學(xué)反轉(zhuǎn)法): 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)施加-w運(yùn)動(dòng),凸輪保持不動(dòng) 推桿作復(fù)合運(yùn)動(dòng)=反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(-) +往復(fù)移動(dòng)(s,二、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制,1、對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì),3、滾子(對(duì)心直動(dòng))從動(dòng)件凸輪的設(shè)計(jì),4、平底(對(duì)心直動(dòng))從動(dòng)件凸輪的設(shè)計(jì),2、偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪的設(shè)計(jì),作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線,作圖步驟： 1.根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,作出位移線圖 s-，并等分運(yùn)動(dòng)角; (或根據(jù)位移方程求出各對(duì)應(yīng)的s) 2.畫基圓,并等分運(yùn)動(dòng)角,并作出對(duì)應(yīng)

10、射線； 3.根據(jù)推桿位移作出在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次 占據(jù)的位置,求出推桿尖端在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 中依次占據(jù)的位置點(diǎn) 4.將各位置點(diǎn)聯(lián)接成光滑的曲線,1. 對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件桿盤形凸輪,已知:rmin、h、w1、從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律,凸輪轉(zhuǎn)角,從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng),0 180 等速上升 h 180 210 遠(yuǎn)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(dǎo)軌,5

11、.量取相應(yīng)位移,6.作輪廓線,注意比例一致,11,2.偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),已知：rmin， (逆時(shí)針), 偏距e，運(yùn)動(dòng)規(guī)律 設(shè)計(jì)：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(yùn)動(dòng)規(guī)律; 3. 等分0,并作出對(duì)應(yīng)射線； 4.根據(jù)推桿位移作出在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置,求出推桿尖端在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置點(diǎn); .,3 滾子(對(duì)心直動(dòng))從動(dòng)件,按尖頂從動(dòng)件作凸輪輪廓線0(理論輪廓,理論廓線0,實(shí)際廓線,以0各點(diǎn)為圓心作圓(滾子半徑為半徑,作這些圓的包絡(luò)線(實(shí)際輪廓,已知：rmin，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滾子半徑rr, 凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),動(dòng)畫,4 平底(對(duì)心直動(dòng))從動(dòng)

12、件,按尖頂從動(dòng)件作理論輪廓線一系列點(diǎn)A0,A1,A2,過(guò)各點(diǎn)作作各位置的平底A0B0,A1B1,A2B2,作這些平底的包絡(luò)線 實(shí)際輪廓,w1,注意：平底左右側(cè) 的長(zhǎng)度,三、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制,w1,rmin,LoA,O,A,分析,擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),已知：rmin，機(jī)架長(zhǎng)度，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 設(shè)計(jì)：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(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置 4. 確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)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(luò)線,a 有害分力F 當(dāng) a 大于一定值, 將自鎖. 一般, 推程 a = 30 (直動(dòng)

13、) 35 45 (擺動(dòng)) 回程 a = 70 80,a,7-4 凸輪機(jī)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(diǎn)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(yīng)將從動(dòng)件導(dǎo)路向相對(duì)速度瞬心的同側(cè)偏置,實(shí)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(wú)論滾子半徑多大，總能由理論廓線得到實(shí)際廓線,2 外凸凸輪廓線 a= -rr rr，a0，實(shí)際廓線平滑 =rr，a=0，實(shí)際廓線變尖 rr，a0，實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉，切割， 運(yùn)動(dòng)失真,a= -rr0,a= +rr,rr,a= -rr0,= rr,a= -rr0,rr,三、滾子半徑的選擇,動(dòng)畫,課堂練習(xí),小結(jié) 1.基本概念: 術(shù)語(yǔ):推程,