廣石化凸輪機構(gòu)及其設計

1、3-1 凸輪機構(gòu)的概述凸輪機構(gòu)的概述 3-2 從動件的運動規(guī)律從動件的運動規(guī)律 3-3 盤形盤形凸輪輪廓曲線的設計凸輪輪廓曲線的設計 3-4 凸輪機構(gòu)基本參數(shù)的確定凸輪機構(gòu)基本參數(shù)的確定 小結(jié)小結(jié) 目錄 設計：潘存云 3 1 2 A 線線 繞線機構(gòu)繞線機構(gòu) 3.1.1 凸輪機構(gòu)的應用凸輪機構(gòu)的應用 章頭章頭 送料機構(gòu)送料機構(gòu) 1 3 2 3.1.1 凸輪機構(gòu)的應用凸輪機構(gòu)的應用 章頭章頭 3 皮帶輪皮帶輪 5 卷帶輪卷帶輪 1 放音鍵放音鍵 2 摩擦輪摩擦輪 4 1 3 2 4 5 放音鍵放音鍵 卷帶輪卷帶輪 皮帶輪皮帶輪 摩擦輪摩擦輪 錄音機卷帶機構(gòu)錄音機卷帶機構(gòu) 章頭章頭 3.1.1 凸輪

2、機構(gòu)的應用凸輪機構(gòu)的應用 應用：應用：要求較精確實現(xiàn)預定運動規(guī)律及從動 要求較精確實現(xiàn)預定運動規(guī)律及從動 件必須作間歇運動的場合件必須作間歇運動的場合 尖底從動件尖底從動件 滾子從動件滾子從動件 平底從動件平底從動件 4) 按高副鎖合方式分：按高副鎖合方式分： 外力鎖合外力鎖合 幾何鎖合幾何鎖合 2) 按從動件端部形式分：按從動件端部形式分： 圖3-1 圖3-3圖3-2 圖3-1 圖3-3圖3-7 圖3-8圖3-9 1.組成組成： 2.分類：分類： 盤形凸輪盤形凸輪 移動凸輪移動凸輪 圓柱凸輪圓柱凸輪 1) 按凸輪形狀分：按凸輪形狀分： 由凸輪、從動件、基架組成由凸輪、從動件、基架組成 3.1

3、.2 凸輪機構(gòu)的組成和分類凸輪機構(gòu)的組成和分類 直動從動件直動從動件 擺動從動件擺動從動件 章頭 3.1.1 凸輪機構(gòu)的應用凸輪機構(gòu)的應用 3) 按從動件運動形式分：按從動件運動形式分： 3.凸輪機構(gòu)的特點：凸輪機構(gòu)的特點： 名詞和術(shù)語：名詞和術(shù)語： 基圓：基圓： 推程：推程： 遠休程：遠休程： ro 基圓半徑基圓半徑 行程行程h、推程運動角、推程運動角t 遠休止角遠休止角 s 回程：回程：回程運動角回程運動角 h 近休程：近休程：近休止角近休止角 s 從動件位移線圖從動件位移線圖s- （t） 從動件速度線圖從動件速度線圖 - （t） 從動件加速度線圖從動件加速度線圖a- （t） 從動件運動線

4、圖從動件運動線圖 章頭 3.2.1 凸輪機構(gòu)的工作過程凸輪機構(gòu)的工作過程 h h o t 1 s r0 h 1 A s s s s D B C B t 從動件位移線圖從動件位移線圖 t 運動方程：運動方程：S=h t = t v=h t =常數(shù)常數(shù) a=0 分析：分析： 1.等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律 章頭 位移線圖畫法：位移線圖畫法： 10mm10mm 已知從動件作等速運動已知從動件作等速運動, , 20mm20mm，t t120120,S S4040, , h h120120,s,s8080, ,作運動線圖。作運動線圖。 取作圖比例取作圖比例l l S2 1 12040 12080 h 3.

5、2.1 凸輪機構(gòu)的工作過程凸輪機構(gòu)的工作過程 3.2.2 從動件基本運動規(guī)律從動件基本運動規(guī)律 s2 t v2 a2 h + 出現(xiàn)剛性沖擊出現(xiàn)剛性沖擊 章頭 1.等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律 3.2.1 凸輪機構(gòu)的工作過程凸輪機構(gòu)的工作過程 3.2.2 從動件基本運動規(guī)律從動件基本運動規(guī)律 2.等加速等減速（二次多項式）運動規(guī)律等加速等減速（二次多項式）運動規(guī)律 運動方程：運動方程： (推程加速段推程加速段) 2 2 2 t h s 2 2 4 t h a 2 4 t h v a h/2 t t h/2 1 s 2 354 6 2h/2h/t t 出現(xiàn)柔性沖擊出現(xiàn)柔性沖擊 4h4h2 2/2 2t

6、 t v 分析：分析： 運動線圖運動線圖 h t s s a 3.3.余弦加速度余弦加速度( (簡諧簡諧) )運動規(guī)律運動規(guī)律 推程：推程： sh1-cos(/t)/2 v hsin(/t)/2t a 2h2 cos(/t)/22t 回程：回程： s2h1cos(1/h)/2 v2-h1sin(1/h)1/2h a2-2h21 cos(1/h)/22h 123 456 v v V Vmax max=1.57h/2 =1.57h/20 0 在起始和終止處理論上在起始和終止處理論上a2為有限值，為有限值， 產(chǎn)生柔性沖擊。產(chǎn)生柔性沖擊。 1 2 3 4 5 6 3.2.1 凸輪機構(gòu)的工作過程凸輪機構(gòu)

7、的工作過程 3.2.2 從動件基本運動規(guī)律從動件基本運動規(guī)律 1.等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律 2.等加速等減速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律 章頭 s a v h t t 4.4.正弦加速度（擺線）運動規(guī)律正弦加速度（擺線）運動規(guī)律 推程：推程： sh/h/t t-sin(2/-sin(2/t t)/2 )/2 vhh 1-cos(2/1-cos(2/t t)/)/t t a2h2h2 2 sin(2/(2/t t)/)/2 2t t 回程：回程： s2h1-h1-1/h h +sin(2 +sin(21/h h)/2)/2 v2hh1cos(2cos(21/h h)-1/)-1/h h a2-2

8、h-2h2 21 sin(2(21/h h)/)/h h2 2 無沖擊無沖擊 章頭 3.3.余弦加速度余弦加速度( (簡諧簡諧) )運動規(guī)律運動規(guī)律 3.2.1 凸輪機構(gòu)的工作過程凸輪機構(gòu)的工作過程 3.2.2 從動件基本運動規(guī)律從動件基本運動規(guī)律 1.等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律 2.等加速等減速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律 位移線圖畫法位移線圖畫法： 章頭 5. 組合型運動規(guī)律組合型運動規(guī)律 3.2.1 凸輪機構(gòu)的工作過程凸輪機構(gòu)的工作過程 3.2.2 從動件基本運動規(guī)律從動件基本運動規(guī)律 1.等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律 2.等加速等減速（二次多項式）運動規(guī)律等加速等減速（二次多項式）運動規(guī)律

9、4.4.正弦加速度（擺線）運動規(guī)律正弦加速度（擺線）運動規(guī)律 3.3.余弦加速度余弦加速度( (簡諧簡諧) )運動規(guī)律運動規(guī)律 3.2.3 從動件運動規(guī)律的選擇從動件運動規(guī)律的選擇 3-3 盤形凸輪輪廓曲線的設計盤形凸輪輪廓曲線的設計 3.3.1 凸輪輪廓曲線設計的基本原理凸輪輪廓曲線設計的基本原理 1. 直動從動件盤形凸輪輪廓曲線的繪制直動從動件盤形凸輪輪廓曲線的繪制 1) 偏置尖頂直動從動件盤形凸輪偏置尖頂直動從動件盤形凸輪 2) 偏置滾子直動從動件盤形凸輪偏置滾子直動從動件盤形凸輪 3) 平底直動從動件盤形凸輪平底直動從動件盤形凸輪 4) 對心直動從動件盤形凸輪對心直動從動件盤形凸輪 2

10、. 擺動從動件盤形凸輪輪廓曲線的繪制擺動從動件盤形凸輪輪廓曲線的繪制 章頭 3.3.2 用圖解法設計盤形凸輪輪廓曲線用圖解法設計盤形凸輪輪廓曲線 反轉(zhuǎn)法原理一反轉(zhuǎn)法原理一 - 節(jié)頭 o 3.3.1 凸輪輪廓曲線設計的基本原理凸輪輪廓曲線設計的基本原理 反轉(zhuǎn)法原理二反轉(zhuǎn)法原理二 - 節(jié)頭 o 反轉(zhuǎn)法原理三反轉(zhuǎn)法原理三 - 節(jié)頭 o 已知已知: ro 、 方向、方向、e、S-線圖。線圖。 1. 偏置尖頂直動從動件盤形凸輪偏置尖頂直動從動件盤形凸輪. 設計步驟：設計步驟： 一、直動從動件盤形凸輪輪廓曲線繪制一、直動從動件盤形凸輪輪廓曲線繪制 1）選定）選定 l作基圓、偏距圓、作基圓、偏距圓、 從動件

11、初始位置從動件初始位置C0； 2）將位移線圖的）將位移線圖的和和分別分別 作若干等分；作若干等分； 3）將）將基圓自基圓自OC0開始沿開始沿- 方向方向 按運動角分區(qū)得按運動角分區(qū)得C4、C5、C9點；點； 4）將）將和和作與位移線圖相作與位移線圖相 同的等分得同的等分得C C1、C C2C C9各點；各點； 5）過）過C1、C2作偏距圓的一系列切線；作偏距圓的一系列切線； 6）沿上述各切線取線段）沿上述各切線取線段C1B1=1 1，C2B2=2 2，得，得B1、B2。 7）將）將B0、B1、B2、連成光滑曲線，得凸輪輪廓線。連成光滑曲線，得凸輪輪廓線。 C0 C4 C5 C9 180 30

12、90 60 C1 C2 C3 C6 C7 C8 B0 B1。 B2 。 。 B3 。 B4 。 B5 。 B6 。B7 。 B8 B9 - 。 。 。 。 。 。 。 。 。 o 節(jié)頭 3.3.2 用圖解法設計盤形凸輪輪廓曲線用圖解法設計盤形凸輪輪廓曲線 2. 滾子直動從動件盤形凸輪滾子直動從動件盤形凸輪 已知已知: ro 、 方向、方向、e、S- 線圖。線圖。 節(jié)頭 設計步驟：設計步驟： 1）選定）選定 l作基圓、偏距圓、作基圓、偏距圓、 從動件初始位置從動件初始位置C0； 2）將位移線圖的）將位移線圖的和和ss分別作分別作 若干等分；若干等分； 3）將）將基圓自基圓自OC0開始沿開始沿-

13、方向方向 按運動角分區(qū)得按運動角分區(qū)得C4、C5、C9點；點； 4）將）將和和ss作與位移線圖相作與位移線圖相 同的等分得同的等分得C1C1、C2C2C9C9各點；各點； 5）過）過C1、C2作偏距圓的一系列切線；作偏距圓的一系列切線； 6）沿上述各切線取線段）沿上述各切線取線段C1B1=1 1 ， C2B2=2 2 ，得，得B1、B2； 7）將）將B0、B1、B2、連成光滑曲線，連成光滑曲線， B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 - 得凸輪輪廓線。得凸輪輪廓線。 得凸輪得凸輪理論輪廓線理論輪廓線 。 8）以）以 上各點為中心畫一系列滾子圓；上各點為中心畫一系列滾子圓；

14、 9）作這些滾子圓的內(nèi)包絡線，得凸輪）作這些滾子圓的內(nèi)包絡線，得凸輪實際輪廓線實際輪廓線 。 3. 平底直動從動件盤形凸輪平底直動從動件盤形凸輪 已知已知: ro 、 方向、方向、e、S- 線圖。線圖。 設計步驟：設計步驟： 1）選定）選定 l作基圓、偏距圓、作基圓、偏距圓、 從動件初始位置從動件初始位置C0； 2）將位移線圖的）將位移線圖的和和ss分別作分別作 若干等分；若干等分； 3）將）將基圓自基圓自OC0開始沿開始沿- 方向方向 按運動角分區(qū)得按運動角分區(qū)得C4、C5、C9點；點； 4）將）將和和ss作與位移線圖相作與位移線圖相 同的等分得同的等分得C1C1、C2C2C9C9各點；各點

15、； 5）過）過C1、C2作偏距圓的一系列切線；作偏距圓的一系列切線； 6）沿上述各切線取線段）沿上述各切線取線段C1B1=1 1，C2B2=2 2，得得B1、B2。 7）將）將B0、B1、B2、連成光滑曲線，得凸輪輪廓線。連成光滑曲線，得凸輪輪廓線。7）過這些點畫一系列平底；）過這些點畫一系列平底； 8）作平底直線族的內(nèi)包絡線，得凸輪）作平底直線族的內(nèi)包絡線，得凸輪實際輪廓線實際輪廓線。 節(jié)頭 4. 對心直動從動件盤形凸輪對心直動從動件盤形凸輪 e=0 偏距圓的切線化為徑向射線偏距圓的切線化為徑向射線 其它步驟與偏置式相同其它步驟與偏置式相同 節(jié)頭 二、擺動從動件盤形凸輪輪廓曲線繪制二、擺動從

16、動件盤形凸輪輪廓曲線繪制 已知已知: ro 、 方向、方向、a、l、 max、 -線圖。線圖。 設計步驟：設計步驟： 節(jié)頭 一、直動從動件盤形凸輪一、直動從動件盤形凸輪輪廓曲線輪廓曲線繪制繪制 3.3.2 用圖解法設計盤形凸輪輪廓曲線用圖解法設計盤形凸輪輪廓曲線 22 0 22 0 tan ers e d ds ers elop 一般一般, 推程推程 = 30 38o o (移動移動) 40 50 (擺動擺動) 回程回程 = 70 80 3.4.1 3.4.1 壓力角壓力角 的確定的確定 cosFFy 3-4 凸輪機構(gòu)基本參數(shù)的確定凸輪機構(gòu)基本參數(shù)的確定 有害分力有害分力Fx 當當 大于一定值

17、大于一定值, 將自鎖將自鎖. 章頭 有害分力有害分力: 有用分力有用分力: sinFFx max d dsv lop 22 0 22 0 tan ers e d ds ers elop 注意注意: 計算式中正偏置取計算式中正偏置取“”；負偏置取；負偏置取“” 什么叫正（負）偏置？什么叫正（負）偏置？ 3.4.2 3.4.2 基圓半徑的確定基圓半徑的確定 1 1、r r0 0 3.4.1 3.4.1 壓力角壓力角 的確定的確定 3-4 凸輪機構(gòu)基本參數(shù)的確定凸輪機構(gòu)基本參數(shù)的確定 22 0 tan ers e d ds 分析：分析： 2、在、在r0 0不變的情況下，為了減小推程壓力不變的情況下，

18、為了減小推程壓力 角，應將從動件設置為正偏置。角，應將從動件設置為正偏置。 在最大壓力角小于許用壓力角的前提下，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。盡可能選用小的基圓半徑。 章頭 3.4.3 滾子半徑的確定滾子半徑的確定 工作輪廓曲率半徑，工作輪廓曲率半徑，理論輪廓曲率半徑，理論輪廓曲率半徑，rT滾子半徑滾子半徑 rT rT rT rT 輪廓正常輪廓正常 外凸外凸 rT 內(nèi)凹內(nèi)凹 章頭 結(jié)論結(jié)論: 內(nèi)凹時：內(nèi)凹時： =+rT 外外凸時：凸時： =-rT 1）當）當rT時：時：0 2）當）當=rT時：時： =0 3）當）當rT時：時：0 對平底從動件凸輪實際輪廓內(nèi)凹時：對平底從動件凸輪實際輪廓內(nèi)凹時： 為免失真必需為免失真必需minrT 一般：一般：rT 0.8m