第7章 凸輪機構(gòu) - 副本幻燈片.ppt

第7章凸輪機構(gòu),7-1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和分類7-2從動件常用運動規(guī)律7-3凸輪輪廓曲線的設(shè)計7-4凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定,本章重點:凸輪機構(gòu)的名詞術(shù)語從動件的常用運動規(guī)律及特點凸輪輪廓的設(shè)計基圓半徑、滾子半徑、壓力角等參數(shù)的選擇,本章難點: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件從動桿:運動規(guī)律受凸輪限制機架,3機架,2從動件,1凸輪,高副,組成,7-1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和類型,h,凸輪機構(gòu)由凸輪，從動件和機架構(gòu)成的三桿高副機構(gòu)。,h,應(yīng)用一、內(nèi)燃機配氣機構(gòu),應(yīng)用二、繞線機構(gòu)12,應(yīng)用三、送料機構(gòu),應(yīng)用四、自動機床上的走刀機構(gòu),2)按照從動件形狀分類:尖頂、平底、滾子,3)按照從動件運動方式分類:移動、擺動,二、分類,1)按照凸輪形狀分類:盤形、移動、圓柱,4）一般凸輪機構(gòu)的命名原則:,布置形式+運動形式+推桿形狀+凸輪形狀,對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu),偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu),擺動平底推桿盤形凸輪機構(gòu),凸輪機構(gòu)的封閉(鎖合)方法,力封閉凸輪機構(gòu)重力封閉彈簧力封閉幾何封閉凸輪機構(gòu),等寬凸輪,等徑凸輪,主回凸輪,凹槽凸輪,注意:必須設(shè)法使凸輪與從動件始終保持接觸,按從動件的運動分類,按從動件的形狀分類,小結(jié),按凸輪的形狀分類,7-2從動件的常用運動規(guī)律,一、凸輪運動常用術(shù)語,基圓：以輪廓的最小向徑所作的圓(rmin基圓半徑),升程：推程所移動的距離,推程運動角t：與推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。,推程：從動件從離回轉(zhuǎn)中心最近最遠的這一過程,回程運動角h：與回程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。,一、凸輪運動常用術(shù)語,遠休止角s:從動件在最遠位置不動凸輪轉(zhuǎn)角(BC),近休止角s:從動件最近位置不動的轉(zhuǎn)角(DA),位移2:從動件移動的距離2是時間的函數(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,S2,1,1200,1200,0,600,1800,1200,600,3600,3000,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。其對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角t推程運動角,t,1200,1200,600,600,rb,F,E,B,D,S2,1,1200,1200,0,600,1800,1200,600,3600,3000,h,t,EF段從動件在遠處停止，其對應(yīng)的轉(zhuǎn)角s遠休止角。,s,遠休止角,推程運動角,1200,1200,600,600,rb,F,E,B,D,S2,1,1200,1200,0,600,1800,1200,600,3600,3000,h,t,DF段從動件回落回程,s,遠休止角,推程運動角,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推程運動角；s遠休止角h回程運動角；s近休止角,凸輪機構(gòu)的運動過程,基圓(以凸輪輪廓最小向徑所組成的圓)，基圓半徑rmin推程，推程運動角t遠休止，遠休止角s,回程，回程運動角h近休止，近休止角s行程（升程），h運動線圖:從動件的位移、速度、加速度等隨時間t或凸輪轉(zhuǎn)角變化關(guān)系圖,B,C,D,A,重點：如何根據(jù)從動件的運動規(guī)律（2與1函數(shù)關(guān)系）作運動線圖有幾種？特點？,二、從動件的常用運動規(guī)律,凸輪的外型由從動件運動規(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：,多項式運動規(guī)律一次多項式運動規(guī)律等速運動二次多項式運動規(guī)律等加速等減速運動三角函數(shù)運動規(guī)律余弦加速度運動簡諧運動正弦加速度運動擺線運動,常用運動規(guī)律：,多項式運動規(guī)律,推程段(0t)運動方程,1.等速運動一次多項式運動規(guī)律,邊界條件:,剛性沖擊,一次多項式運動規(guī)律等速運動（續(xù)）,回程段(0h)運動方程,10mm,在啟動與終止段用其它運動規(guī)律過渡適于低速、輕載、從動桿質(zhì)量不大，要求勻速處。,h,例：已知從動件作等速運動,20mm，t120,S40,h120,s80,作運動線圖。,取作圖比例l,2.二次多項式運動規(guī)律-等加速等減速運動,推程段運動方程:,邊界條件:,推程加速段:,推程運動方程:,2.二次多項式運動規(guī)律-等加速等減速運動,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移16:9:4:1,t,3簡諧運動,分析:,點在圓周上作勻速運動時,它在這個圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運動。,始點與終點有柔性沖擊,中、低速凸輪機構(gòu),實際上,從動件在推、回程的運動規(guī)律并非要相同。,作圖:圖7-6,注意:橫軸和半圓的等分點一定要相同（不是度數(shù)相同）,h,1,s2,4.正弦加速度運動擺線運動,推程運動方程：,運動線圖沖擊特性：無沖擊適用場合：高速凸輪缺點：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,0,0,012345678,s,d,h,0,7-3凸輪輪廓曲線的設(shè)計,相對運動原理（作圖法）,反轉(zhuǎn)法：給整個機構(gòu)加-運動凸輪不動，機架反轉(zhuǎn)，從動件作復合運動,一、設(shè)計方法的原理,按給定從動件運動規(guī)律設(shè)計凸輪輪廓,凸輪廓線設(shè)計的基本原理,相對運動原理法:(運動學反轉(zhuǎn)法):對整個系統(tǒng)施加-w運動,凸輪保持不動推桿作復合運動=反轉(zhuǎn)運動(-)+往復移動(s),二、直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制,1、對心直動尖頂從動件盤形凸輪的設(shè)計,3、滾子(對心直動)從動件凸輪的設(shè)計,4、平底(對心直動)從動件凸輪的設(shè)計,2、偏置直動尖頂從動件凸輪的設(shè)計,作圖法設(shè)計凸輪廓線,作圖步驟：1.根據(jù)從動件的運動規(guī)律,作出位移線圖s-，并等分運動角;(或根據(jù)位移方程求出各對應(yīng)的s)2.畫基圓,并等分運動角,并作出對應(yīng)射線；3.根據(jù)推桿位移作出在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置,求出推桿尖端在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置點4.將各位置點聯(lián)接成光滑的曲線,1.對心直動尖頂從動件桿盤形凸輪:,已知:rmin、h、w1、從動桿運動規(guī)律,凸輪轉(zhuǎn)角,從動桿運動,0180等速上升h180210遠休止210300等速下降300360近休止,解:1.作位移曲線(取比例l),S2,1,0,3600,1800,2100,3000,h,123456789101112,2.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.-等分基圓得導軌,5.量取相應(yīng)位移,6.作輪廓線,注意比例一致,11,2.偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu),已知：rmin，(逆時針),偏距e，運動規(guī)律設(shè)計：凸輪廓線,步驟：1.取比例尺l,畫基圓和偏距圓;2.分析推桿運動規(guī)律;3.等分0,并作出對應(yīng)射線；4.根據(jù)推桿位移作出在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置,求出推桿尖端在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置點;.,3滾子(對心直動)從動件,按尖頂從動件作凸輪輪廓線0(理論輪廓),理論廓線0,實際廓線,以0各點為圓心作圓(滾子半徑為半徑),作這些圓的包絡(luò)線(實際輪廓),已知：rmin，推桿運動規(guī)律，滾子半徑rr,凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動,動畫,4平底(對心直動)從動件,按尖頂從動件作理論輪廓線一系列點A0,A1,A2,.,過各點作作各位置的平底A0B0,A1B1,A2B2.,作這些平底的包絡(luò)線實際輪廓,w1,注意：平底左右側(cè)的長度,三、擺動從動件盤形凸輪輪廓的繪制,w1,rmin,LoA,O,A,分析：,擺動推桿盤形凸輪機構(gòu)設(shè)計,已知：rmin，機架長度，推桿運動規(guī)律，凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動設(shè)計：凸輪廓線,解：1.定比例尺l2.初始位置及推桿位移曲線3.確定推桿反轉(zhuǎn)運動占據(jù)的各位置4.確定推桿預(yù)期運動占據(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a大于一定值,將自鎖.一般,推程a=30(直動)3545(擺動)回程a=7080,a,7-4凸輪機構(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)將從動件導路向相對速度瞬心的同側(cè)偏置,實際廓線曲率半徑：a理論廓線曲率半徑：滾子半徑：rr1內(nèi)凹凸輪廓線a=+rr理論廓線最小結(jié)論：無論滾子半徑多大，總能由理論廓線得到實際廓線,2外凸凸輪廓線a=-rrrr，a0，實際廓線平滑=rr，a=0，實際廓線變尖rr，arr,a=-rr0,rr,三、滾子半徑的選擇,動畫,課堂練習,小結(jié)1.基本概念:術(shù)語:推程,回程,推程(回程)運