機(jī)械設(shè)計(jì)CH4凸輪機(jī)構(gòu)課件

1、CH四、凸輪機(jī)構(gòu)（cams）應(yīng)用及分類(lèi)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪輪廓的設(shè)計(jì)凸輪設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題1 概 述 1、凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和應(yīng)用實(shí)例 典型的凸輪機(jī)構(gòu)，它由曲線輪廓的構(gòu)件凸輪（cams） ，作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的從動(dòng)件（follower）及機(jī)架（framework）三部分組成。 凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成：從動(dòng)件凸輪滾子機(jī)架典型的凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理應(yīng)用實(shí)例：2、凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi) 1）按照凸輪的形狀 盤(pán)形凸輪 移動(dòng)凸輪 圓柱凸輪 平面凸輪機(jī)構(gòu) 空間凸輪機(jī)構(gòu) disk camtranslating camcylinder cam2）按照從動(dòng)件的形狀尖頂從動(dòng)件 滾子從動(dòng)件 平底從動(dòng)件 曲底從動(dòng)件 3）按照從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形

2、式 直動(dòng)從動(dòng)件 擺動(dòng)從動(dòng)件 4）按照維持凸輪與從動(dòng)件高副接觸的方式 力封閉 型封閉 槽凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu)等徑凸輪機(jī)構(gòu)尖頂從動(dòng)件對(duì)心直動(dòng)力封閉盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 命名該凸輪機(jī)構(gòu)rbhssss DD0B0B sO,t360基圓基圓半徑rb推程推程運(yùn)動(dòng)角升距h遠(yuǎn)休止遠(yuǎn)休止角s回程回程運(yùn)動(dòng)角近休止近休止角sB位移曲線3、凸輪機(jī)構(gòu)的有關(guān)名詞 2 凸輪從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 直動(dòng)從動(dòng)件 擺動(dòng)從動(dòng)件 1. 多項(xiàng)式類(lèi)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1）、勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律存在著剛性沖擊 。只能用于低速輕載工況 缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)規(guī)律2)、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律）a = 常數(shù) 起、中、終點(diǎn)加速度有限突變，有限慣性力引起柔性

3、沖擊v = a t 兩段斜直線兩段拋物線用于低中速兩段拋物線t=1:2:3:4S=1:4:9:16149410149410h1423560s3）、3-4-5多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足條件 時(shí)，s=0, v=0, a=0 時(shí)，s=h, v=0, a=0則有 速度、加速度曲線均為連續(xù)曲線，沒(méi)有沖擊?？梢杂糜诟咚偻馆?。優(yōu)點(diǎn)：選取的多項(xiàng)式為2次時(shí)，其加速度有限的突變，稱(chēng)為柔性沖擊。選用的多項(xiàng)式次數(shù)越高，滿足的要求也就越多，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性就越好。但是，次數(shù)過(guò)高時(shí)，對(duì)加工誤差的敏感性高。分析得到：2. 三角函數(shù)類(lèi)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 加速度選用三角函數(shù)形式的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.1)、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 (又稱(chēng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律)余弦加速度

4、運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律升程的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)，加速度有有限的突變，這將引起柔性沖擊。2）正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 (又稱(chēng)擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律) 得：擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律即無(wú)剛性沖擊，也無(wú)柔性沖擊。3. 運(yùn)動(dòng)規(guī)律的拼接 當(dāng)單一的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能滿足運(yùn)動(dòng)要求時(shí)，可以將幾個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律拼接，得到要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 5次多項(xiàng)式和勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律拼接 4. 選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的原則 a)從動(dòng)件的最大速度要盡量小，這樣，可減小 從動(dòng)件的最大動(dòng)量。1)如果生產(chǎn)上對(duì)從動(dòng)件有運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求，則按照要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。2)如果生產(chǎn)上只有升程的要求，則應(yīng)注意b)從動(dòng)件的最大加速度要盡量小，且無(wú)突變， 這樣，可減小從動(dòng)件的最大慣性力，減少?zèng)_ 擊。c)從動(dòng)件的最

5、大躍度(加速度的導(dǎo)數(shù))要盡量小， 這樣，從動(dòng)件的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性提高。3 凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 已知凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和基本參數(shù)后 ，可進(jìn)行凸輪輪廓設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方法 圖解法解析法 1、凸輪設(shè)計(jì)的基本原理 給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加一個(gè) ，這時(shí)，凸輪靜止不動(dòng)，從動(dòng)件作兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：1）、繞O以 反轉(zhuǎn)；2）、相對(duì)與機(jī)架以給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。 2、凸輪輪廓設(shè)計(jì) rbOs13578 601209090601201290A9091113151357 891113121410 對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪廓線的設(shè)計(jì)已知凸輪的基圓半徑rb，凸輪角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。345 67 818765432101191

6、2131414131211109151）、尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓設(shè)計(jì) eA已知凸輪的基圓半徑rb，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及偏心距e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 選比例尺l，作位移曲線、基圓rb和偏距圓e。設(shè)計(jì)步驟 等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角，確定反轉(zhuǎn)后對(duì)應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。O6123457815141312111091514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8s13578 60120909091113151357 891113121410 確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。 將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。

7、 尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪廓線的設(shè)計(jì)偏置rbOA已知凸輪的基圓半徑rb，滾子半徑rr、凸輪角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 以滾子中心作為從動(dòng)件尖頂，作理論輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟以理論輪廓曲線上各點(diǎn)為圓心，作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)包絡(luò)線，得實(shí)際輪廓曲線。理論輪廓曲線實(shí)際輪廓曲線s13578 60120909091113151357 89111312141060120129090345 67 818765432101191213141413121110915 2. 滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪廓線的設(shè)計(jì)對(duì)心理論廓線實(shí)際廓線滾子實(shí)際輪廓凸輪與從動(dòng)件直接接觸的廓線，為凸輪的工作廓線。實(shí)際廓線與理論

8、廓線是法向等距曲線。基圓以凸輪理論輪廓曲線上的最小半徑為半徑所畫(huà)的圓。對(duì)于尖頂從動(dòng)件來(lái)說(shuō)，凸輪的理論輪廓和實(shí)際輪廓重合。理論輪廓對(duì)于滾子從動(dòng)件，把滾子圓心看作從動(dòng)件的尖點(diǎn)，該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡稱(chēng)為凸輪的理論廓線。3、平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓設(shè)計(jì)4、擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 已知：凸輪以等角速 順時(shí)針回轉(zhuǎn)，已知凸輪基圓半徑 ，凸輪與擺動(dòng)從動(dòng)件的中心距a，從動(dòng)件長(zhǎng)度l，從動(dòng)件最大擺角 ，以及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求作此凸輪的輪廓曲線。 1）、取比例尺，畫(huà)出運(yùn)動(dòng)線圖、 基圓、從動(dòng)件初始位置和a為 半徑，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心為圓心的 圓；設(shè)計(jì)步驟 ：2）、將線圖的推程部分和回程部 分分為若干等分（圖中各為四 等分）；3）、

9、將以a為半徑的圓分成相應(yīng) 的等分；4）、在對(duì)應(yīng)的位置上，畫(huà)出從動(dòng) 件相對(duì)與機(jī)架運(yùn)動(dòng)的角度，得 到凸輪輪廓上的若干點(diǎn)；5)、 這些點(diǎn)用一光滑曲線連接， 便得到尖底擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸 輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線。4、解析法 1）、理論輪廓曲線方程 已知偏距e、基圓半徑 、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 、凸輪轉(zhuǎn)向、從動(dòng)件偏置方向，求該凸輪機(jī)構(gòu)的理論輪廓、實(shí)際輪廓的解析表達(dá)式。其中：理論輪廓曲線方程實(shí)際輪廓的曲線方程4 凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定1、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 F自鎖限制：CnnOBes0sDrbdsdvvP2、壓力角與凸輪回轉(zhuǎn)中心位置和基圓半徑的關(guān)系 3、 滾子、平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 實(shí)際輪廓曲線的失 真和變尖問(wèn)題 變尖失真rrarr0結(jié)論對(duì)于外凸輪廓，要保證凸輪正常工作，應(yīng)使min rr。 輪廓失真a rr rrarr0輪廓正常輪廓變尖內(nèi)凹輪廓a rrrrarr輪廓正常外凸輪廓a理論輪廓曲線 實(shí)際輪廓曲線 rrrrrr作 業(yè)： 4-10、4-14、4-1