凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律職高課件

1、4-2 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程二、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)注意的問題機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)A一、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程分析從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的位移、速度、加速度等隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角j變化的規(guī)律基圓(以凸輪輪廓最小向徑所組成的圓)，基圓半徑r0推程，推程運(yùn)動(dòng)角0遠(yuǎn)休止，遠(yuǎn)休止角01 回程，回程運(yùn)動(dòng)角0 近休止，近休止角02 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j變化關(guān)系圖001002r00推程01遠(yuǎn)休止0回程02近休止ts0BCDhA機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)二、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律2 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（拋物線）

2、3 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律注意：為便于理解各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性, 本章將運(yùn)動(dòng)規(guī)律單獨(dú)應(yīng)用于推程或回程機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)1 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)方程：t位移方程：速度方程：加速度方程：運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性：始點(diǎn)、末點(diǎn)剛性沖擊適用場(chǎng)合：低速輕載hs00v0a0-+機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)2 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)方程:運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性：起、中、末點(diǎn)柔性沖擊適用場(chǎng)合：低速輕載s00v0a0h/2h/20/20/2h(00/2)(0/20)加速段減速段位移方程速度方程加速度方程機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)3 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)方程：運(yùn)動(dòng)線圖沖擊特性：無沖擊適用場(chǎng)合：高速輕載advd0 00 1 2 3 4 5 6 7 8

3、sdhA2ph0 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)三、選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)注意的問題實(shí)際使用時(shí), 推程或回程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可采用單一運(yùn)動(dòng)規(guī)律,也可以將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)合使用1. 當(dāng)機(jī)械的工作過程只要求推桿實(shí)現(xiàn)一定的工作行程，而對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律無特殊要求時(shí)，主要考慮動(dòng)力特性和便于加工低速輕載時(shí)，便于加工優(yōu)先；速度較高時(shí)，動(dòng)力特性優(yōu)先。2. 當(dāng)機(jī)械的工作過程對(duì)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求時(shí)：轉(zhuǎn)速較低時(shí)，首先滿足運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其次再考慮動(dòng)力特性和加工轉(zhuǎn)速較高時(shí)，兼顧運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力特性，采用組合運(yùn)動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)4-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)一、凸輪輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理二、作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)AAAAAAAAAAAAA一

4、、凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理解析法、作圖法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)施加-w運(yùn)動(dòng)此時(shí)，凸輪保持不動(dòng)推桿作復(fù)合運(yùn)動(dòng)=反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(-) +預(yù)期運(yùn)動(dòng)(s)AAr0-r0機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)二、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S2-1，并等分角度2 定基圓3 作出推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置4 據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求出從動(dòng)件在預(yù)期運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置5 將兩種運(yùn)動(dòng)復(fù)合，就求出了從動(dòng)件尖端在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置點(diǎn)6 將各位置點(diǎn)聯(lián)接成光滑的曲線7 在理論輪廓上再作出凸輪的實(shí)際輪廓1 對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)2 對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)1 對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)已

5、知：r0，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s0h機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)2 對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知：r0，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)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注：兩條廓線，理論實(shí)際廓線實(shí)際廓線基圓rmin理論廓線基圓r03. 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s0h理論輪廓實(shí)際

6、輪廓機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)3小結(jié)應(yīng)用反轉(zhuǎn)法時(shí)應(yīng)注意：要能正確理解凸輪實(shí)際廓線和理論廓線的關(guān)系要正確確定推桿的反轉(zhuǎn)方向正確確定推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中占據(jù)的位置直動(dòng)推桿：推桿在反轉(zhuǎn)前后兩位置線的夾角應(yīng)等于凸輪的轉(zhuǎn)角擺動(dòng)推桿：反轉(zhuǎn)前后推桿擺動(dòng)中心和凸輪軸心的兩連線之間的夾角應(yīng)等于凸輪的轉(zhuǎn)角正確確定推桿的位移或擺角直動(dòng)推桿：位移等于推桿所在位置與理論廓線的交點(diǎn)和與基圓交點(diǎn)之間的距離擺動(dòng)推桿：角位移等于推桿所在位置與推桿起始位置之間的夾角機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)4-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定一、壓力角二、基圓半徑的選擇三、滾子半徑的確定四、凸輪和滾子的材料五、凸輪的加工方法機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)一、 壓力角定義：推桿

7、上接觸點(diǎn)B的運(yùn)動(dòng)方向與其受力方向之間所夾的銳角稱為壓力角。壓力角越大，則F的損失越大。當(dāng)壓力角大到某個(gè)值時(shí)，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)死鎖。此為臨界壓力角。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：基圓半徑與壓力角之間有關(guān)。從而基圓半徑是通過壓力角的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來確定的。壓力角相對(duì)瞬心相對(duì)瞬心二、基圓半徑的選擇D凸輪上P點(diǎn)的速度推桿上P點(diǎn)的速度D【結(jié)論】在滿足壓力角的條件下，基圓半徑不要太大，以免機(jī)構(gòu)尺寸太大。（1）當(dāng)凸輪理論廓線外凸時(shí)當(dāng)滾子半徑大于等于理論廓線上的最小曲率半徑時(shí)，工作廓線會(huì)出現(xiàn)問題。滾子的半徑是任意確定的嗎？二、滾子半徑的選擇變尖現(xiàn)象極易磨損，不能使用失真現(xiàn)象從動(dòng)件不能按規(guī)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)（2）當(dāng)凸輪理論廓線內(nèi)凹時(shí)滾子半徑任意。

8、凸輪和滾子的材料凸輪的主要失效形式為磨損和疲勞點(diǎn)蝕。對(duì)凸輪和滾子的材料要求：工作表面硬度高耐磨有足夠的表面接觸強(qiáng)度凸輪芯部有較強(qiáng)的韌性常用的凸輪材料： 45Cr、 20Cr、 18CrMnTi常用的滾子材料： 20Cr兩種設(shè)計(jì)方法圖解法解析法例1.已知一對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示，求：根據(jù)給定的凸輪輪廓曲線，用作圖法求解從動(dòng)件的位移曲線。半圓劃分為6等份延伸得到各位置的長(zhǎng)度例2.試設(shè)計(jì)一對(duì)心直動(dòng)尖頂盤形凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線，已知凸輪基圓半徑35mm,從動(dòng)件行程40mm,其位移曲線如圖。推程遠(yuǎn)休止回程近休止推程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角回程運(yùn)動(dòng)角近休止角例2.試設(shè)計(jì)一對(duì)心尖頂直動(dòng)盤形凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓

9、曲線，已知凸輪基圓半徑35mm,從動(dòng)件行程40mm,其位移曲線如圖。以回轉(zhuǎn)中心為圓心，與凸輪的輪廓線相切的最小的圓?；鶊A半徑基圓作圖 思路（1）繪制基本的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪用基圓表示，推桿與凸輪接觸。（2）把基圓按照推程運(yùn)動(dòng)角，遠(yuǎn)休止角，回程運(yùn)動(dòng)角，近休止角進(jìn)行劃分。（3）確定轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的凸輪輪廓線點(diǎn)。圓弧連接遠(yuǎn)休止曲線和近休止曲線。（4）對(duì)于推程和回程，先對(duì)推桿的位移曲線均分為幾段，再在凸輪上繪制出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。（5）用光滑的曲線連接推程數(shù)據(jù)點(diǎn)和回程數(shù)據(jù)點(diǎn)。（1）繪制基本的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪用基圓表示，推桿與凸輪接觸。（2）把基圓按照推程運(yùn)動(dòng)角，遠(yuǎn)休止角，回程運(yùn)動(dòng)角，近休止角進(jìn)行劃分。（3）確定轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的

10、凸輪輪廓線點(diǎn)。圓弧連接遠(yuǎn)休止曲線和近休止曲線。（4）對(duì)于推程和回程，先對(duì)推桿的位移曲線均分為幾段，再在凸輪上繪制出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。（4）對(duì)于推程和回程，先對(duì)推桿的位移曲線均分為幾段，再在凸輪上繪制出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。（5）用光滑的曲線連接推程數(shù)據(jù)點(diǎn)和回程數(shù)據(jù)點(diǎn)。8等分后的凸輪例3.試設(shè)計(jì)一偏置直動(dòng)尖頂盤形凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線，已知凸輪基圓半徑35mm,偏距為10mm,從動(dòng)件行程40mm,其位移曲線如圖。作圖 思路主體同例2. 區(qū)別在起點(diǎn)以及取位移的方式（在偏距圓的切線方向上從基圓往外取點(diǎn)）。例4.試設(shè)計(jì)一偏置直動(dòng)滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線，已知凸輪基圓半徑35mm,偏距為10mm,滾子半徑為5mm,從動(dòng)件行程

11、40mm,其位移曲線如圖。作圖 思路主體同例3. 把滾子中心作為尖頂推桿的尖頂即可。1.按照尖頂推桿繪制理論廓線2.以理論廓線上的點(diǎn)為圓心，以滾子半徑做一系列圓。作圖 思路理論廓線工作廓線例5. 如圖所示的凸輪機(jī)構(gòu)，要求：（1）寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱。（2）畫出凸輪的基圓。（3）畫出從推程開始到圖示位置時(shí)從動(dòng)件的位移S,相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。（4）畫出推程開始時(shí)和圖示位置時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角。（5）畫出從動(dòng)件的行程h。問題：（1）寫出該凸輪機(jī)構(gòu)的名稱。凸輪機(jī)構(gòu)的名稱構(gòu)成：從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式從動(dòng)件的形狀凸輪的形狀偏置 直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)問題：（2）畫出凸輪的基圓?；鶊A是理論廓線上的最小內(nèi)切圓。理論廓線基圓問題：（3）畫出從推程