物理機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1物理機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)物理機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)本章重點(diǎn)本章重點(diǎn): : 凸輪機(jī)構(gòu)的名詞術(shù)語凸輪機(jī)構(gòu)的名詞術(shù)語 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn)從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn) 凸輪輪廓的設(shè)計(jì)凸輪輪廓的設(shè)計(jì) 基圓半徑、滾子半徑、壓力角等參數(shù)的選擇基圓半徑、滾子半徑、壓力角等參數(shù)的選擇本章難點(diǎn)本章難點(diǎn): : 基圓半徑、滾子半徑、壓力角等參數(shù)的選擇基圓半徑、滾子半徑、壓力角等參數(shù)的選擇第1頁/共57頁凸輪凸輪:具有曲線輪廓的原動(dòng)件從動(dòng)桿從動(dòng)桿:運(yùn)動(dòng)規(guī)律受凸輪限制機(jī)架機(jī)架3機(jī)架2從動(dòng)件e1凸輪高副組組成成7-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型第2頁/共57頁eh凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu) 由凸輪，從動(dòng)件由

2、凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架構(gòu)成的三桿高副機(jī)構(gòu)和機(jī)架構(gòu)成的三桿高副機(jī)構(gòu)。第3頁/共57頁eh凸凸輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)的的缺缺點(diǎn)點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件是高副接觸，比壓較大，易于磨損，故這種機(jī)構(gòu)一般僅用于傳遞動(dòng)力不大的場合。第4頁/共57頁應(yīng)用一、內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)應(yīng)用二、繞線機(jī)構(gòu) 1 2應(yīng)用三、送料機(jī)構(gòu)應(yīng)用四、自動(dòng)機(jī)床上的走刀機(jī)構(gòu)第5頁/共57頁2)2)按照從動(dòng)件形狀分類按照從動(dòng)件形狀分類: :尖頂尖頂、平底平底、滾子滾子3)3)按照從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方式分類按照從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方式分類: :移動(dòng)移動(dòng)、擺動(dòng)擺動(dòng)二、分類二、分類1)1)按照凸輪形狀分類按照凸輪形狀分類: :盤形盤形、移動(dòng)移動(dòng)、圓柱圓柱第6頁/共57頁對心對心直動(dòng)直動(dòng)尖頂推

3、桿尖頂推桿盤形凸輪盤形凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)偏置偏置直動(dòng)直動(dòng)滾子推桿滾子推桿盤形凸輪盤形凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)擺擺動(dòng)動(dòng)平底推桿平底推桿盤形凸輪盤形凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)第7頁/共57頁等寬凸輪等寬凸輪等徑凸輪等徑凸輪主回凸輪主回凸輪凹槽凸輪凹槽凸輪注意注意: :必須設(shè)法使凸輪與從動(dòng)件始終保持接觸必須設(shè)法使凸輪與從動(dòng)件始終保持接觸第8頁/共57頁按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分類擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)按從動(dòng)件的形狀分類滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)小結(jié)按凸輪的形狀分類盤形凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)

4、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)第9頁/共57頁基圓：基圓：以輪廓的最小向徑以輪廓的最小向徑所作的圓所作的圓(rmin基圓半徑基圓半徑)升程：升程：推程所移動(dòng)的距離推程所移動(dòng)的距離推程運(yùn)動(dòng)角推程運(yùn)動(dòng)角t：與推程對與推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。推程：推程：從動(dòng)件從離回轉(zhuǎn)中從動(dòng)件從離回轉(zhuǎn)中心最近心最近最遠(yuǎn)的這一過程最遠(yuǎn)的這一過程回程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角h：與回程對與回程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。第10頁/共57頁遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角s: 從動(dòng)件從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置不動(dòng)凸輪在最遠(yuǎn)位置不動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角(BC)(BC)近休止角近休止角s:從動(dòng)件從動(dòng)件最近位置不動(dòng)的轉(zhuǎn)最近位置不動(dòng)的轉(zhuǎn)角角(DA)(DA)位移位移2:

5、從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)的距離的距離2 2 是時(shí)間是時(shí)間的函數(shù)的函數(shù)第11頁/共57頁圓弧段圓弧段第12頁/共57頁12001200600600第13頁/共57頁12001200600600rmin基圓（rmin）以最短向徑所作的圓第14頁/共57頁12001200600600rminFEBD第15頁/共57頁12001200600600rminFEBDS211200120006001800120060036003000第16頁/共57頁12001200600600rbFEBDS211200120006001800120060036003000第17頁/共57頁12001200600600rbFE

6、BDS211200120006001800120060036003000h 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(yùn)動(dòng)角t t第18頁/共57頁12001200600600rbFEBDS211200120006001800120060036003000htEF段從動(dòng)件在遠(yuǎn)處停止，其對應(yīng)的轉(zhuǎn)角s遠(yuǎn)休止角。s遠(yuǎn)休止角推程運(yùn)動(dòng)角第19頁/共57頁12001200600600rbFEBDS211200120006001800120060036003000htDF段從動(dòng)件回落回程s遠(yuǎn)休止角推程運(yùn)動(dòng)角第20頁/共57頁12001200600600rbFEBDS2112001200060018001

7、20060036003000h第21頁/共57頁12001200600600rbFEBDS211200120006001800120060036003000htshst推程運(yùn)動(dòng)角；s遠(yuǎn)休止角h回程運(yùn)動(dòng)角；s近休止角第22頁/共57頁At sh srmin t推程推程 s遠(yuǎn)休止遠(yuǎn)休止 h回程回程 s近休止近休止t1s20BCDhA第23頁/共57頁 凸輪的外型由從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定凸輪的外型由從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定: :2 2 與與1 1 函數(shù)關(guān)系曲線函數(shù)關(guān)系曲線 位移方位移方程：程： 速度方速度方程：程：加速度方加速度方程：程：( )ss ( )ss t( ) ( )aa第24頁/共57頁常用運(yùn)動(dòng)規(guī)

8、律：常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律：第25頁/共57頁hs 0 tv 0a 0- + 1. 等速運(yùn)動(dòng)等速運(yùn)動(dòng)一次一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律2012.nnsCCCC01sCC邊界條件邊界條件:00;= ,s=t= ,s= h00C1thCths位位移移方方程程：tdsds dhdtddt速速度度方方程程：0dadt加加速速度度方方程程：剛性沖剛性沖擊擊第26頁/共57頁s 0v 0a 0h- + - th1hsh位位移移方方程程：hh速速度度方方程程：0a 加加速速度度方方程程：At sh srminBCDA第27頁/共57頁10mmS2112040 12080在啟動(dòng)與終止段用其它運(yùn)動(dòng)規(guī)律過渡在啟動(dòng)與終止段

9、用其它運(yùn)動(dòng)規(guī)律過渡 適于低速、輕載、從動(dòng)桿質(zhì)量不大，要求勻速處。適于低速、輕載、從動(dòng)桿質(zhì)量不大，要求勻速處。h例：例：已知從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)已知從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng),20mm，t120, S40,h120,s80,作運(yùn)動(dòng)線圖。作運(yùn)動(dòng)線圖。取作圖比例取作圖比例l l第28頁/共57頁s 0tv 0a 0h/2h/2t/2t/2h2012sCCC122dsCCdt222daCdt邊界條件邊界條件:00,0;= ,s=/2t= 2,s=h010,0CC222thC推程加速段推程加速段:第29頁/共57頁222ths222 ()tthshs 0tv 0a 0h/2h/2t/2t/2h24thv224tha2

10、4()tthv 224tha(0t/2)(t/2t)加速段加速段減速段減速段位移方程位移方程速度方程速度方程加速度方程加速度方程柔性沖柔性沖擊擊第30頁/共57頁位移位移1 : 4 : 9如升程前半行程取如升程前半行程取=3=3149升程后半段等減速升程后半段等減速對應(yīng)的對應(yīng)的2X2X為為9 : 4 : 19 : 4 : 10h/2h 作圖作圖: : ( (升程升程) )前半前半行程行程(h/2)(h/2)等加速等加速后半后半行程行程(h/2)(h/2)等減速等減速 位位 1 : 4 : 9 :16 移移 16 : 9 : 4 : 1t t第31頁/共57頁分析分析: : 點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)

11、時(shí)點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí), , 它在這個(gè)圓的直徑上它在這個(gè)圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)。的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)。始點(diǎn)與終點(diǎn)有柔性沖擊始點(diǎn)與終點(diǎn)有柔性沖擊中、低速凸輪機(jī)構(gòu)中、低速凸輪機(jī)構(gòu)第32頁/共57頁)cos(2)sin(2)cos1 (22cos1221211111ttttttthahvhShRRRS第33頁/共57頁 實(shí)際上實(shí)際上, , 從動(dòng)件在推、回程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并非要相同。從動(dòng)件在推、回程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并非要相同。作圖作圖: : 圖圖7-67-6注意注意: :橫軸和半圓的等分點(diǎn)一定要相同（不是度數(shù)相同）橫軸和半圓的等分點(diǎn)一定要相同（不是度數(shù)相同）第34頁/共57頁h1s2第35頁/共57頁h1

12、s2第36頁/共57頁h1s2第37頁/共57頁慣性力較大，要求較高的加慣性力較大，要求較高的加工精度工精度av0 00 1 2 3 4 5 6 7 8shA2h0 12sin2ttsh21 costthv2222sinttha 第38頁/共57頁相對運(yùn)動(dòng)原理相對運(yùn)動(dòng)原理 （作圖法）反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法：給整個(gè)機(jī)構(gòu)加給整個(gè)機(jī)構(gòu)加 -運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)凸輪不動(dòng)，機(jī)架反轉(zhuǎn)，從動(dòng)件作復(fù)合運(yùn)動(dòng)一、設(shè)計(jì)方法的原一、設(shè)計(jì)方法的原理理按給定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓按給定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓第39頁/共57頁AAAAAAAAAAA A AA Ar0 - r0第40頁/共57頁1 1、對心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)、對

13、心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)3 3、滾子、滾子( (對心直動(dòng)對心直動(dòng)) )從動(dòng)件從動(dòng)件凸輪的設(shè)計(jì)凸輪的設(shè)計(jì)4 4、平底、平底( (對心直動(dòng)對心直動(dòng)) )從動(dòng)件從動(dòng)件凸輪的設(shè)計(jì)凸輪的設(shè)計(jì)2 2、偏置、偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪的設(shè)計(jì)直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪的設(shè)計(jì)第41頁/共57頁第42頁/共57頁已知:rmin、h、w1、從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪轉(zhuǎn)角從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng) 0 180 等速上升 h180 210 遠(yuǎn)休止210 300 等速下降 300 360 近休止解:1.作位移曲線(取比例l)S2103600180021003000h1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 122.等份S2- 1圖w101234

14、56789103.作基圓(注意比例一致)4.-等分基圓得導(dǎo)軌5.量取相應(yīng)位移6.作輪廓線注意比例一致注意比例一致11h第43頁/共57頁s0h120060090090步驟：步驟：1. 取比例尺取比例尺l, 畫畫基圓基圓和和偏距圓偏距圓;2. 分析推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律;3. 等分等分 0,并作出對應(yīng)射線；并作出對應(yīng)射線；4.根據(jù)推桿位移作出在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)根據(jù)推桿位移作出在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置中依次占據(jù)的位置,求出推桿求出推桿尖端在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)尖端在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置點(diǎn)的位置點(diǎn); . .第44頁/共57頁第45頁/共57頁理論廓線理論廓線0實(shí)際廓線實(shí)際廓線以以0 0各點(diǎn)為圓心作

15、圓各點(diǎn)為圓心作圓( (滾子半徑為半徑滾子半徑為半徑) )作這些圓的包絡(luò)線作這些圓的包絡(luò)線(實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓) )已知：已知：rmin，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滾子半徑，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滾子半徑rr, 凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)動(dòng)畫動(dòng)畫第46頁/共57頁過各點(diǎn)作作各位置的平底過各點(diǎn)作作各位置的平底A A0 0B B0 0,A,A1 1B B1 1,A,A2 2B B2 2.作這些平底的包絡(luò)線作這些平底的包絡(luò)線 實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓實(shí)際廓線實(shí)際廓線A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10 1 1注意：平底左右側(cè)注意：平底左右側(cè)的長度的長度第47頁/共5

16、7頁1rminLoAOA21第48頁/共57頁r0r0分析：分析：第49頁/共57頁擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)已知：已知：rmin，機(jī)架長度，推桿運(yùn)動(dòng)，機(jī)架長度，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)：凸輪廓線凸輪廓線解：解： 1. 定比例尺定比例尺 l 2. 初始位置及推桿位移曲線初始位置及推桿位移曲線3. 確定推桿確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的占據(jù)的各位置各位置4. 確定推桿確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)預(yù)期運(yùn)動(dòng)占據(jù)的占據(jù)的各位置各位置5. 推桿高副元素族推桿高副元素族6. 推桿高副元素的包絡(luò)線推桿高副元素的包絡(luò)線f210F120060090090f21

17、f22f23f24f25f26f27f28f29f210f211f212第50頁/共57頁 a a 有害分力有害分力F當(dāng)當(dāng) a a 大于一定值大于一定值, , 將自鎖將自鎖.一般一般, 推程推程 a a = 30 (直動(dòng)直動(dòng)) 35 45 (擺動(dòng)擺動(dòng)) 回程回程 a a = 70 80 aQ7-4 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定一、壓力角一、壓力角與作用力的關(guān)系與作用力的關(guān)系FFFopaasincos FFFF第51頁/共57頁OB1P點(diǎn)為速度瞬心，點(diǎn)為速度瞬心， 于是有：于是有：v=lOP1nnP lOP =v2/1eds2/d1= ds2 /d1= lOC + lCP lCP = lOC = elCP = ds2/d1- eC (S2+S0 )tg s0s2Dv2v2rmin二、基圓半徑的確定二、基圓半徑的確定 S0= r2min-e2 tg = S2 + r2min - e2ds2/d1- e 結(jié)論結(jié)論1 1、在最大壓力角小于許用壓力角的前提下，盡、在最大壓力角小于許用壓力角的前提下，盡可能選用