第9章 凸輪機構及其設計.ppt

1、第9章 凸輪機構及其設計,91 凸輪機構的應用和分類,92 推桿的運動規(guī)律,93 凸輪機構的壓力角,94 凸輪輪廓曲線的設計,應用：送料機構、靠模車削機構、配氣機構、沖床機構等。,91凸輪機構的應用和分類,靠模車削移動凸輪機構,3) 按推桿運動分：直動(對心、偏置)、 擺動,設計：潘存云,92 推桿的運動規(guī)律,凸輪機構設計的基本任務: 1)根據工作要求選定凸輪機構的形式;,名詞術語：,一、推桿的常用運動規(guī)律,基圓、,推程運動角、,基圓半徑、,推程、,遠休止角、,回程運動角、,回程、,近休止角、,行程：h（最大位移）。,2)推桿運動規(guī)律;,3)合理確定結構尺寸;,4)設計輪廓曲線。,運動規(guī)律：推

2、桿在推程或回程時，其位移S、速度V、 和加速度a隨時間t 或的變化規(guī)律。,形式：多項式、三角函數。,S=S (t) 或S=S () V=V (t)或V=V () a=a (t)或a=a (),二、多項式運動規(guī)律,一般表達式：,求一階導數得速度方程：,求二階導數得加速度方程：,1.等速運動（一次多項式）運動規(guī)律,推程運動方程：,回程運動方程：,2. 等加速等減速（二次多項式）運動規(guī)律,位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半。,推程加速上升段邊界條件：,起始點：=0， s=0， v0,中間點：=0 /2，s=h/2,求得：C00， C10，C22h/02,加速段推程運動方程為：,s 2h2/02,v

3、 4h/02,a 4h2/02,推程減速上升段邊界條件：,終止點：=0， s=h， v0,中間點：=0 /2，s=h/2,求得：C0h， C14h/0， C2-2h/02,減速段推程運動方程為：,s h-2h(-0)2/02,v -4h(-0)/02,a -4h2/02,柔性沖擊,設計：潘存云,3.余弦加速度(簡諧)運動規(guī)律,在起始和終止處理論上a為有限值，產生柔性沖擊。,推程：,回程:,設計：潘存云,正弦改進等速,三、改進型運動規(guī)律,將幾種運動規(guī)律組合，以改善運動特性。,設計：潘存云,定義：正壓力與推桿上力作用點B速度方向間的夾角, F ，,若大到一定程度時，會有：,機構發(fā)生自鎖。,93 凸

4、輪機構的壓力角,一、壓力角與作用力的關系,不考慮摩擦時，作用力沿法線方向。,F-有用分力, 沿導路方向,F-有害分力，垂直于導路,F =F tg ,F 一定時， ,Ff F,為了保證凸輪機構正常工作，要求：, ,設計：潘存云,二、壓力角與凸輪機構尺寸之間的關系,P點為速度瞬心， 于是有：,v=lOP1,r0 ,= 30 -直動從動件；,= 3545-擺動從動件；,= 7080-回程。, lOP =v2/1,= ds2 /d,= lOC + lCP,lCP =,lOC = e,lCP = ds2/d- e,(S2+S0 )tg,若發(fā)現(xiàn)設計結果，可增大r0,設計：潘存云,同理，當導路位于中心左側時

5、，有：,lOP =lCP- lOC, lCP = ds2/d + e,“+” 用于導路和瞬心位于中心兩側； “-” 用于導路和瞬心位于中心同側；,顯然，導路和瞬心位于中心同側時，壓力角將減小。,注意：用偏置法可減小推程壓力角，但同時增大了回 程壓力角，故偏距 e 不能太大。,lCP = (S2+S0 )tg,正確偏置：導路向推程相對速度瞬心的同側偏置。,設計：潘存云,提問：對于平底推桿凸輪機構： ？,0,1.凸輪廓線設計方法的基本原理,94 凸輪輪廓曲線的設計,2.用作圖法設計凸輪廓線,1)對心直動尖頂從動件盤形凸輪,3)滾子直動從動件盤形凸輪,4)對心直動平底從動件盤形凸輪,2)偏置直動尖頂

6、從動件盤形凸輪,5)擺動尖頂從動件盤形凸輪機構,3.用解析法設計凸輪廓線,設計：潘存云,一、凸輪廓線設計方法的基本原理,反轉原理：,依據此原理可以用幾何作圖的方法 設計凸輪的輪廓曲線，例如：,給整個凸輪機構施以-1時，不影響各構件之間的相對運動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復合運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線。,尖頂凸輪繪制動畫,滾子凸輪繪制動畫,設計：潘存云,對心直動尖頂從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度1和從動件的運動規(guī)律，設計該凸輪輪廓曲線。,設計步驟小結：,選比例尺l作基圓r0。,反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。,確定反轉后，從動件尖頂在各等份點的位置。,將各尖頂點連接成

7、一條光滑曲線。,1.對心直動尖頂從動件盤形凸輪,二、直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制,設計：潘存云,偏置直動尖頂從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度1和從動件的運動規(guī)律和偏心距e，設計該凸輪輪廓曲線。,2.偏置直動尖頂從動件盤形凸輪,設計：潘存云,理論輪廓,實際輪廓,作各位置滾子圓的內(外)包絡線。,3.滾子直動從動件盤形凸輪,滾子直動從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度1和從動件的運動規(guī)律，設計該凸輪輪廓曲線。,設計：潘存云,a工作輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑， rT滾子半徑,rT,arT0,對于外凸輪廓，要保證正常工作，應使： min rT,滾子半徑的確定,arT

8、,rT,arT0,輪廓正常,輪廓變尖, rT,arT,輪廓正常,外凸,設計：潘存云,對心直動平底從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度1和從動件的運動規(guī)律，設計該凸輪輪廓曲線。,作平底直線族的內包絡線。,4.對心直動平底從動件盤形凸輪,設計：潘存云,對平底推桿凸輪機構，也有失真現(xiàn)象。,可通過增大r0解決此問題。,設計：潘存云,擺動從動件凸輪機構中，已知凸輪的基圓半徑r0，角速度1，擺桿長度l以及擺桿回轉中心與凸輪回轉中心的距離d，擺桿角位移方程，設計該凸輪輪廓曲線。,三、擺動從動件盤形凸輪機構,設計：潘存云,四、 解析法設計凸輪的輪廓,結果：求出輪廓曲線的解析表達式-,已知條件：e、rmin、rT、S2=S2(1)、1及其方向。,理論輪廓的極坐標參數方程：,原理：反轉法。,=1+0,tg0 = e/ S0,tg = e/(S2 + S0), (+0),(1+),=,參數方程。,設計：潘存云,其中： tg=,實際輪廓方程是理論輪廓的等距曲線。由高等數學可知：等距線對應點具有公共的法線。,T =+,實際輪廓上對應點的 T 位置：,位于理論輪廓 B 點法線 n-n 與滾子圓的交線上。