第二章凸輪機構(gòu)ppt課件

1、第第2 2章章 凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)授課教師：張穎授課教師：張穎第2章 凸輪機構(gòu) 凸輪機構(gòu)的特性凸輪機構(gòu)的特性 凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和材料凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和材料 凸輪機構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類凸輪機構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類2.1 2.1 凸輪機構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類凸輪機構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類一、凸輪機構(gòu)的組成及應(yīng)用一、凸輪機構(gòu)的組成及應(yīng)用 1）凸輪 2）從動件 3）機架 高副機構(gòu)內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu) 自動機床進刀凸輪機構(gòu)自動機床進刀凸輪機構(gòu) 當(dāng)圓柱凸輪繞其軸線轉(zhuǎn)動時，通過其溝槽與擺桿一端的滾子接觸，并推動擺桿繞固定軸按特定的規(guī)律作往復(fù)擺動，同時通過擺桿另一端的扇形齒輪驅(qū)動刀架實現(xiàn)進刀或退刀運動。1-圓柱凸輪 2-擺桿

2、 3-滾子繞線機凸輪機構(gòu)繞線機凸輪機構(gòu) 這種凸輪在運動中能推動擺動從動件2實現(xiàn)均勻纏繞線繩的運動學(xué)要求。 繞線機凸輪機構(gòu)1-凸輪 2-擺動從動件 3-線軸 凸輪機構(gòu)廣泛應(yīng)用于自動化和半自動化機凸輪機構(gòu)廣泛應(yīng)用于自動化和半自動化機械中作為控制機構(gòu)。械中作為控制機構(gòu)。 缺陷：不宜承受重載或沖擊載荷。缺陷：不宜承受重載或沖擊載荷。二、二、 凸輪機構(gòu)的分類凸輪機構(gòu)的分類1. 1. 按凸輪的形狀分類按凸輪的形狀分類盤形凸輪：最基本的形式，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最為廣泛盤形凸輪：最基本的形式，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最為廣泛移動凸輪：凸輪相對機架做直線運動移動凸輪：凸輪相對機架做直線運動圓柱凸輪：空間凸輪機構(gòu)圓柱凸輪：空間

3、凸輪機構(gòu)盤形凸輪 移動凸輪 圓柱凸輪2. 2. 按從動件的形狀分類按從動件的形狀分類尖頂從動件尖頂能以任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動件實現(xiàn)任意的運動規(guī)律。但尖頂處極易磨損，只適用于低速場合。 滾子從動件 平底從動件凸輪與從動件之間為滾動摩擦，因此摩擦磨損較小，可用于傳遞較大的動力。從動件與凸輪之間易形成油膜，潤滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳動效率高，常用于高速場合。但與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。3. 按從動件的運動形式分類直動從動件 擺動從動件4.按凸輪與從動件維持高副接觸的方法分類(1) 力封閉依靠從動件的重力、彈簧力或其他外力使從動件與凸輪輪廓始終保持高副接觸。(2) 型封閉依靠凸輪與

4、從動件的特殊幾何結(jié)構(gòu)來保持兩者始終接觸 溝槽凸輪 ： 通過其溝槽兩側(cè)的廓線始終保持與從動件接觸。優(yōu)點：封閉方式結(jié)構(gòu)簡單缺陷：加大了凸輪的尺寸和重量等寬凸輪機構(gòu)： 凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都等于框架內(nèi)側(cè)的寬度。缺陷：從動件的運動規(guī)律的選擇受到一定的限制，缺陷：從動件的運動規(guī)律的選擇受到一定的限制，當(dāng)當(dāng)180180范圍內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)從動件運動規(guī)律確定范圍內(nèi)的凸輪廓線根據(jù)從動件運動規(guī)律確定后，其余后，其余180180內(nèi)的凸輪廓線必須符合等寬原則內(nèi)的凸輪廓線必須符合等寬原則等徑凸輪機構(gòu)： 兩滾子中心間的距離始終保持不變。缺陷：從動件運動規(guī)律的選擇受到一定的限制共軛凸輪機構(gòu)：優(yōu)點：克服了等寬

5、、等徑凸輪的缺點缺陷：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高 一個凸輪推動從動一個凸輪推動從動件完成正行程運動，另件完成正行程運動，另一個凸輪推動從動件完一個凸輪推動從動件完成反行程的運動成反行程的運動2.2 2.2 凸輪機構(gòu)的特性凸輪機構(gòu)的特性 一、凸輪機構(gòu)運動過程及有關(guān)名稱一、凸輪機構(gòu)運動過程及有關(guān)名稱 sDCBA3 6 0AheABCDOrbssssBKrK 回程運動角回程運動角 近休止角近休止角 從動件運動規(guī)律從動件位移線圖）從動件運動規(guī)律從動件位移線圖） 基圓以凸輪輪廓的最小向徑rb所作的圓 升程從動件上升的最大距離h 推程運動角0 遠休止角s0s4.2.2 從動件常用運動規(guī)律1.等速運動特點：速

6、度有突變，加速度理特點：速度有突變，加速度理論上由零至無窮大，從而使從論上由零至無窮大，從而使從動件產(chǎn)生巨大的慣性力，機構(gòu)動件產(chǎn)生巨大的慣性力，機構(gòu)受到強烈沖擊受到強烈沖擊剛性沖擊剛性沖擊適應(yīng)場合：低速輕載適應(yīng)場合：低速輕載2.2.等加速等減速等加速等減速( (拋物線拋物線) )運動運動特點：加速度曲線有突變，加特點：加速度曲線有突變，加速度的變化率速度的變化率( (即躍度即躍度j) j)在這些在這些位置為無窮大位置為無窮大柔性沖擊柔性沖擊適應(yīng)場合：中速輕載適應(yīng)場合：中速輕載shO124563O 2vshO124563O 2vO0a 2aO- 2j3.3.簡諧運動簡諧運動( (余弦加速度運動余

7、弦加速度運動) ) 當(dāng)質(zhì)點在圓周上作勻速運動時，它在該圓直徑上的投影所構(gòu)成的運動規(guī)律簡諧運動 cos12hs特點：有柔性沖擊適用場合：中速輕載(當(dāng)從動件作連續(xù)運動時，可用于高速)4.擺線運動 半徑R=h/2的滾圓沿縱座標(biāo)作純滾動，圓上最初位于座標(biāo)原點的點其位移隨時間變化的規(guī)律擺線運動特點：無剛性、柔性沖擊適用場合：適于高速sh1 24 5 631 23564OO 2Oav5. 3-4-5多項式運動 54361510hs特點：無剛性沖擊、柔性沖擊適用場合：高速、中載4.2.3 從動件運動規(guī)律的選擇1. 常用運動規(guī)律性能比較2.2.從動件運動規(guī)律的選擇原則從動件運動規(guī)律的選擇原則考慮因素：考慮因素

8、：對運動規(guī)律的要求對運動規(guī)律的要求凸輪的轉(zhuǎn)速動力特性和便于加工）凸輪的轉(zhuǎn)速動力特性和便于加工）4.2.4 4.2.4 從動件運動規(guī)律的組合從動件運動規(guī)律的組合1. 1.滿足工作對運動規(guī)律的特殊要求；滿足工作對運動規(guī)律的特殊要求；2.2.為避免剛性沖擊，位移曲線和速度曲線必為避免剛性沖擊，位移曲線和速度曲線必須連續(xù)；而為避免柔性沖擊，加速度曲線也須連續(xù)；而為避免柔性沖擊，加速度曲線也必須連續(xù)。必須連續(xù)。3. 3. 盡量減小速度和加速度的最大值。盡量減小速度和加速度的最大值。1 1、改進型正弦運動規(guī)律、改進型正弦運動規(guī)律該曲線在運動起始的段和該曲線在運動起始的段和終止的段，采用周期相同終止的段，采

9、用周期相同的正弦函數(shù)；在兩段中間的正弦函數(shù)；在兩段中間的段則采用一段周期較長的段則采用一段周期較長的簡諧函數(shù)。的簡諧函數(shù)。2 2、改進型等加速等減速運、改進型等加速等減速運動規(guī)律動規(guī)律用幾段簡諧函數(shù)使加速度用幾段簡諧函數(shù)使加速度成為連續(xù)曲線。加速段和成為連續(xù)曲線。加速段和減速段的加速度曲線是對減速段的加速度曲線是對稱的。稱的。組合型運動規(guī)律運動線圖組合型運動規(guī)律運動線圖 4.3 圖解法設(shè)計平面凸輪輪廓曲線 4.3.1 凸輪輪廓設(shè)計的反轉(zhuǎn)法原理 反轉(zhuǎn)后，從動件尖端的運動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。OA111sAs1BBA4.3.2 4.3.2 圖解法設(shè)計凸輪輪廓圖解法設(shè)計凸輪輪廓1. 1.尖頂從動件

10、盤形凸輪尖頂從動件盤形凸輪 (1)(1)尖頂直動從動件盤形凸輪尖頂直動從動件盤形凸輪 brs-e()已知：基圓半徑 ，曲線，從動件偏置于凸輪軸心左側(cè)，偏距為 ，等角速度逆時針 旋轉(zhuǎn)。2. 2. 尖頂擺動從動件盤形凸輪尖頂擺動從動件盤形凸輪、滾子從動件盤形凸輪、滾子從動件盤形凸輪 留意：基圓是指凸輪理論廓線上由最小半徑所作的圓留意：基圓是指凸輪理論廓線上由最小半徑所作的圓Orb shl234567891 0l 2l 1l 2 3 4 5 6 7 8 1 0 9 3 6 0O( 0 )e0112233445566789101 17 891001234567891011凸輪的理論廓線：根據(jù)滾子中心的

11、運動軌跡設(shè)計出的廓線凸輪的理論廓線：根據(jù)滾子中心的運動軌跡設(shè)計出的廓線凸輪的實際廓線：與滾子直接接觸的廓線過程中的一系列位置凸輪的實際廓線：與滾子直接接觸的廓線過程中的一系列位置 、平底從動件盤形凸輪、平底從動件盤形凸輪 與滾子從動件盤形凸輪廓線的與滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計方法相類似。設(shè)計方法相類似。將平底與導(dǎo)路中心線的交點作為假想的尖將平底與導(dǎo)路中心線的交點作為假想的尖底從動件的尖端；底從動件的尖端；應(yīng)用反轉(zhuǎn)法，根據(jù)平底從動件的運動規(guī)律，應(yīng)用反轉(zhuǎn)法，根據(jù)平底從動件的運動規(guī)律，依次確定出假想的尖端在反轉(zhuǎn)過程中所處的依次確定出假想的尖端在反轉(zhuǎn)過程中所處的位置，并在這些位置點分別作出各平底的圖

12、位置，并在這些位置點分別作出各平底的圖形；形；作平底的內(nèi)包絡(luò)線，即為所要設(shè)計的凸輪廓作平底的內(nèi)包絡(luò)線，即為所要設(shè)計的凸輪廓線線 一、直動滾子從動件盤形凸輪一、直動滾子從動件盤形凸輪知：凸輪以等角速度逆時知：凸輪以等角速度逆時針方向轉(zhuǎn)動，凸輪基園半徑針方向轉(zhuǎn)動，凸輪基園半徑roro、滾子半徑滾子半徑rr rr，導(dǎo)路和凸輪軸心，導(dǎo)路和凸輪軸心間的相對位置及偏距間的相對位置及偏距e e，從動，從動件的運動規(guī)律件的運動規(guī)律 。 ( )ss1. 1. 理論廓線方程理論廓線方程: :sincos)(cossin)(00essyessx( , )B x y4.4 4.4 解析法設(shè)計平面凸輪輪廓曲線解析法設(shè)計

13、平面凸輪輪廓曲線 erbB0OxyBBBnnsMNHKs0220er =0s2.2.實際廓線方程實際廓線方程: :sincosryyrxx2222)/dd()/dd(/ddcos)/dd()/dd(/ddsinyxyyxx平面凸輪廓線設(shè)計平面凸輪廓線設(shè)計cossin)dd(ddddtanyxyxsin)(cos)/dd(/ddcos)(sin)/dd(/dd00ssesyssesx( ,)B x y3.刀具的中心軌跡方程應(yīng)用數(shù)控銑床或凸輪磨床可加工凸輪的實際廓應(yīng)用數(shù)控銑床或凸輪磨床可加工凸輪的實際廓線。在加工凸輪前需計算刀具的中心軌跡方程。線。在加工凸輪前需計算刀具的中心軌跡方程。2222)/

14、dd()/dd(/dd)/dd()/dd(/ddyxxrrxyyxyrrxxccccrrcrrc平面凸輪廓線設(shè)計平面凸輪廓線設(shè)計rTcrr()Tcc-rcrT()-Trrcrc二、二、 凸輪機構(gòu)的壓力角及其許用值凸輪機構(gòu)的壓力角及其許用值 1 1、壓力角：從動件與凸輪、壓力角：從動件與凸輪在接觸點處的受力方向與其在接觸點處的受力方向與其在該點絕對速度方向之間所在該點絕對速度方向之間所夾的銳角夾的銳角erbss0ODBPnnvFFF壓力角愈大，則有害分力愈大，機構(gòu)的傳力性能愈壞。2 2、許用壓力角、許用壓力角 許用壓力角：為改善凸輪機構(gòu)的受力情況、提高機械效率，許用壓力角：為改善凸輪機構(gòu)的受力情況、提高機械效率，規(guī)定了允許采用的最大壓力角。規(guī)定了允許采用的最大壓力角。推程工作行程推薦的許用壓力角為：推程工作行程推薦的許用壓力角為：直動從動件直動從動件擺動從動件擺動從動件回程空回行程）回程空回行程）max008070004535004030max可采用加大基圓半徑的方法減小壓力角。2.32.3凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和材料凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和材料