第3章凸輪機構(gòu)設(shè)計

1、,第三章 凸輪機構(gòu)設(shè)計,盤形凸輪機構(gòu)在印刷機中的應(yīng)用,等徑凸輪機構(gòu)在機械加工中的應(yīng)用,利用分度凸輪機構(gòu)實現(xiàn)轉(zhuǎn)位,圓柱凸輪機構(gòu)在機械加工中的應(yīng)用,第三章 凸輪機構(gòu) CAMS,3-1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及分類,一、凸輪機構(gòu) 的應(yīng)用 凸輪機構(gòu)高副機構(gòu)，可方便實現(xiàn) 各種復(fù)雜的預(yù)期的運動規(guī)律,1. 按凸輪形狀分 1）盤形凸輪 (Disk Cam),二、凸輪機構(gòu) 的分類(Classification of Cams）,2）移動凸輪 (Translating Cam),3）空間凸輪(Spatial Cam),凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及分類,內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu),凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及分類,沖壓機,凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及分類,2. 按從動

2、件形式分,1）尖頂從動件 (Tip Follower),2）滾子從動件 (Roller Follower),3）平底從動件(Flat-faced Follower),凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及分類,3. 按從動件 運動形式分,2）擺動從動件( Oscillating ),1）移動從動件 (Translating Follower),凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及分類,從動件行程: 在推程或回程中從動件的最大位移,用 h 表示；偏 距 : 凸輪回轉(zhuǎn)中心與從動件導(dǎo)路間的偏置距離,用 e 表示。,3- 2從動件常用運動規(guī)律,一、基本術(shù)語,凸輪基圓 ： 以凸輪軸心為圓心,以其理論輪廓最小向 徑 r0為半徑的圓；,推程運動角t

3、 ：與從動件推程相對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角,遠休止角 s ：與從動件遠休程相對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角,回程運動角 h ：與從動件回程相對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角,近休止角 s ： 與從動件近休程相對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角,位移線圖,h,三、凸輪機構(gòu)的工作原理,基圓,推程運動角,遠休止角,近休止角,回程運動角,二、從動件運動規(guī)律(Law of Motion of Follower ) 以推程為例進行分析,1. 等速運動規(guī)律(Law of Constant Velocity Motion) 從動件運動的速度為常數(shù)稱為等速運動規(guī)律,v2=v0=常數(shù) s2=v0t,a2=,=0,開始a2=,停止a2=,開始、停止時加速度無窮大，慣性力也無窮大

4、，我們把加速度無窮大引起的沖擊稱剛性沖擊.只適用于低速和從動件質(zhì)量較小的凸輪機構(gòu),2.等加速等減速運動規(guī)律 (Law of Constant Acceleration and Deceleration Motion),從動件在前半推程（回程）作等加速運動，在后半推程（回程）作等減速運動，通常加速度和減速度絕對值相等。,在起始點及等加等減的交結(jié)點加速度發(fā)生突變，產(chǎn)生柔性沖擊，適宜于中、低速，輕載場合。,3.余弦加速度(簡諧)運動規(guī)律 (Law of Cosine Acceleration Motion),簡諧運動質(zhì)點在圓周上作勻速運動，它在該圓直徑 上的投影所構(gòu)成的運動,s2=R-R,其中R=,

5、即位移方程：,速度曲線方程：,加速度曲線方程：,行程始末會引起柔性沖擊，只適于中速場合， 此外，還有其它的加速度運動規(guī)律。為了獲得更好的運動特性，可以把各種運動規(guī)律組合起來應(yīng)用，組合時應(yīng)保證加速度線圖始終保持連續(xù)。,三、從動件運動規(guī)律的選擇 選擇考慮因素：剛性沖擊和柔性沖擊,vmax和amax,3-3 盤狀凸輪輪廓的設(shè)計,一、 反轉(zhuǎn)法 凸輪機構(gòu)的相對運動情況：,凸輪1方向轉(zhuǎn)+ 從動件移,凸輪靜止 從動件移 +從動件以- 1 方向繞凸輪回中心轉(zhuǎn)動,從動件始終與凸輪保持接觸，從動件尖頂?shù)囊幌盗形恢猛馆嗇喞?凸輪運動,二、對心尖頂直動從動件凸輪輪廓的設(shè)計(Line Translating Tip F

6、ollower Cams),1.已知條件：基圓半徑r0 , 凸輪的轉(zhuǎn)動方向，從動件的位移線圖s2 = f(1),2. 設(shè)計步驟 （1）按同一比例尺繪制 從動件位移線圖和基圓。,（2）等分從動件位移 線圖和基圓。,（3）量取11=C1B1, 22=C2B2, 得B1，B2，,（4）以光滑曲線連C0，B1，B2，得凸輪輪廓曲線,盤狀凸輪輪廓的設(shè)計,凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本原理（反轉(zhuǎn)法）,O,rb,把滾子中心看成是尖端從動件的尖點，繪理論輪廓曲線，然后以理論輪廓曲線上各點為圓心畫一系列滾子圓，作這些滾子圓的內(nèi)包絡(luò)線為實際輪廓曲線。（注意基圓半徑r0）,三、移動滾子從動件凸輪機構(gòu)(Translating

7、 Roller Follwer Disk Cams)的設(shè)計,演示,偏置滾子從動件凸輪輪廓曲線設(shè)計（反轉(zhuǎn)法）,已知：S=S（），rb，e， ，rr,四、擺動尖頂動件凸輪機構(gòu)的設(shè)計,3-4 凸輪設(shè)計中應(yīng)注意的問題,設(shè)計中要求受力良好，結(jié)構(gòu)緊湊。,一、凸輪機構(gòu)的壓力角和自鎖Pressure Angle And Self Lock,驅(qū)動力F與從動件絕對速度所夾銳角稱為壓力角。,沿導(dǎo)路方向(有用) 力F可分解為 ： 對導(dǎo)路的壓力(有害 ),當(dāng)Ff F 時發(fā)生自鎖。 一般要求 =3038,二、壓力角與基圓半徑的關(guān)系,復(fù)習(xí)：點的合成運動 動點相對于定參考系的運動，稱為絕對運動a動點相對于動參考系的運動，稱為

8、相對運動.動參考系相對于定參考系的運動，稱為牽連運動, 點的速度合成定理：動點在某瞬時的絕對速度等于瞬時牽連速度與相對速度的矢量和。,其中 VB2=V2 VB1=(r0+s2) V2=(r0+s2)tg,運動規(guī)律給定,結(jié)構(gòu)不緊湊,它們成反比關(guān)系.,三、滾子半徑的選擇(Selection of Roller Radius),1. 凸輪理論輪廓為內(nèi)凹,2. 凸輪理論輪廓為外凸時,實際輪廓,理論輪廓,理論輪廓,實際輪廓,1)當(dāng) min rs 時,smin0, 實際輪廓為一光滑曲線。,2)當(dāng)min= rs 時,smin= 0, 工 作輪廓上出現(xiàn)尖點,極易磨損，會引起運動失真。,3)當(dāng)min rs 時,

9、smin 0， 實際輪廓將出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，會引起運動失真。,演示,故：對外凸的凸輪輪廓曲線，應(yīng)使?jié)L子半徑rs小于理論輪廓曲線的最小曲率半徑。常取rs 0.8 min,本章英語單詞,凸輪輪廓 cam surface 盤形凸輪 disk cam 移動凸輪 translating cam 圓柱凸輪 cylindrical cam (drum cam) 尖端從動件 knife-edge (tip) follower 滾子從動件 roller follower 平底從動件 plain-faced follower 直動從動件 rectilinear translating follower 擺動從動件 pivoted follower 基圓 prime circle 行程 travel (stroke) 推程 actuating travel 回程 return travel 剛性沖擊 rigid shock 柔性沖擊 soft shock,本章小結(jié),內(nèi)容歸納,重點學(xué)習(xí)內(nèi)容 1.用反轉(zhuǎn)法繪制盤狀凸輪輪廓線。 2.了解凸輪機構(gòu)的壓力角和自鎖的關(guān)系，壓力角和基圓 半徑的關(guān)系，以及滾子半徑與輪廓曲線形狀的關(guān)系。,本章小結(jié),例1：圖示為對心直動偏心圓凸輪機構(gòu)。已知：O為凸輪的幾