4凸輪機構fuxippt課件

1、第三章第三章 凸輪機構設計凸輪機構設計教學基本要求教學基本要求重點與難點分析重點與難點分析典型例題分析典型例題分析 自測試題自測試題 教學基本要求教學基本要求2. 掌握凸輪機構設計的反轉法原理，能根據(jù)給定的運掌握凸輪機構設計的反轉法原理，能根據(jù)給定的運動規(guī)律設計出各種從動件盤形凸輪的輪廓曲線。動規(guī)律設計出各種從動件盤形凸輪的輪廓曲線。 1. 了解凸輪機構的組成、分類、特點及應用，掌握凸了解凸輪機構的組成、分類、特點及應用，掌握凸輪機構從動件常用運動規(guī)律的特點，以及選擇運動規(guī)輪機構從動件常用運動規(guī)律的特點，以及選擇運動規(guī)律時應考慮的因素。律時應考慮的因素。3. 掌握壓力角與自鎖的關系，基圓半徑對

2、壓力角的影掌握壓力角與自鎖的關系，基圓半徑對壓力角的影響，以及滾子半徑選擇的原則響，以及滾子半徑選擇的原則 。重點與難點分析重點與難點分析 本章重點：從動件常用運動規(guī)律及其特性；平面凸輪輪廓曲線的設計和凸輪機構壓力角與機構基本尺寸的關系； 本章難點：用反轉法設計平面凸輪輪廓曲線 。1.從動件的運動規(guī)律：凸輪以等角速度轉動時，從從動件的運動規(guī)律：凸輪以等角速度轉動時，從動件的位移動件的位移s、 速度速度v、和加速度、和加速度a隨時間隨時間t或凸輪轉或凸輪轉角角變化的規(guī)律，稱為從動件運動規(guī)律變化的規(guī)律，稱為從動件運動規(guī)律 。四種常用。四種常用的運動規(guī)律特性及使用場合如表的運動規(guī)律特性及使用場合如表

3、3-1 所示。所示。 根據(jù)從動件運動規(guī)律的運動參數(shù)特性值根據(jù)從動件運動規(guī)律的運動參數(shù)特性值vmax vmax amax amax 可分析凸輪機構的動力學特性?？煞治鐾馆啓C構的動力學特性。vmaxvmax值與從值與從動件系統(tǒng)的動量動件系統(tǒng)的動量(mv)(mv)有關，當從動件突然被阻時，有關，當從動件突然被阻時，若其動量很大，則將產(chǎn)生大的沖擊力若其動量很大，則將產(chǎn)生大的沖擊力F=mv/tF=mv/t）。）。 而而amaxamax的值決定了最大慣性力的值決定了最大慣性力Fmax=mamaxFmax=mamax）。）。表表3-13-1凸輪機構從動件運動規(guī)律特性及使用場合凸輪機構從動件運動規(guī)律特性及使用

4、場合2.用作圖法設計凸輪輪廓時必須注意以下幾點：用作圖法設計凸輪輪廓時必須注意以下幾點：(1)直動從動件直動從動件s-曲線圖中，縱坐標比例尺曲線圖中，縱坐標比例尺l 最好最好與繪制凸輪圖的比例尺一致，這樣在基圓各向徑與繪制凸輪圖的比例尺一致，這樣在基圓各向徑線上作截線位移時，不必換算，以免出錯。線上作截線位移時，不必換算，以免出錯。amax 愈大，不僅從動件系統(tǒng)的激振力愈大，而且愈大，不僅從動件系統(tǒng)的激振力愈大，而且當它為正值時，將使從動件與凸輪輪廓接觸處的法當它為正值時，將使從動件與凸輪輪廓接觸處的法向壓力增大；當它為負值時，又使力封閉的彈簧負向壓力增大；當它為負值時，又使力封閉的彈簧負荷增

5、大。在確定從動件運動規(guī)律時，一般先由動力荷增大。在確定從動件運動規(guī)律時，一般先由動力特性確定加速度運動規(guī)律，然后再確定相應的速度特性確定加速度運動規(guī)律，然后再確定相應的速度與位移變化規(guī)律。與位移變化規(guī)律。(3)偏置直動從動件其移動中心線不通過凸輪軸心，偏置直動從動件其移動中心線不通過凸輪軸心，反轉后各移動中心線均與偏距圓相切，從動件的位反轉后各移動中心線均與偏距圓相切，從動件的位移是沿著這些切線從基圓開始向外量取并截取的，移是沿著這些切線從基圓開始向外量取并截取的，也即偏距圓的切線就是導路反轉后各位置的方位線。也即偏距圓的切線就是導路反轉后各位置的方位線。(2)位移線圖橫坐標等分數(shù)應與基圓等分

6、數(shù)相等，且位移線圖橫坐標等分數(shù)應與基圓等分數(shù)相等，且排序號碼一一對應。排序號碼一一對應。 典型例題分析典型例題分析 例例3-1 圖圖3-1 所示的對心直動滾子從動件盤形凸輪所示的對心直動滾子從動件盤形凸輪機構中，凸輪的實際輪廓線為一圓，其圓心在機構中，凸輪的實際輪廓線為一圓，其圓心在A點，點，半徑半徑R=40mm，凸輪轉動方向如圖所示，凸輪轉動方向如圖所示，lOA=25mm，滾子半徑，滾子半徑rr=10mm，試，試1. 作出凸輪的理論輪廓線；作出凸輪的理論輪廓線；2. 作出凸輪的基圓，并標出其基圓半徑作出凸輪的基圓，并標出其基圓半徑rb；3. 求從動件的升程求從動件的升程h；4. 標出圖示位置

7、的壓力角標出圖示位置的壓力角；5. 若凸輪的實際輪廓線不變而將滾子半徑改為若凸輪的實際輪廓線不變而將滾子半徑改為15mm ，從動件的運動規(guī)律有無變化？，從動件的運動規(guī)律有無變化？圖圖3-1解：解： 1、滾子從動件盤形凸輪機構的凸輪理論廓線、滾子從動件盤形凸輪機構的凸輪理論廓線與實際廓線是兩條法向等距的曲線，該法向距離與實際廓線是兩條法向等距的曲線，該法向距離等于滾子半徑等于滾子半徑rr ，故理論廓線為半徑為，故理論廓線為半徑為40+10=50mm的圓，如下圖。的圓，如下圖。2、凸輪理論輪廓線的最小向徑稱為凸輪的基圓半、凸輪理論輪廓線的最小向徑稱為凸輪的基圓半徑徑rb，因而，連接偏心圓的圓心，因

8、而，連接偏心圓的圓心A和凸輪轉動中和凸輪轉動中心心O，并延長使其與理論廓線相交于，并延長使其與理論廓線相交于C點，則點，則OC即為凸輪的基圓半徑即為凸輪的基圓半徑rb。由圖可知：。由圖可知：rb=lAC- lOA =40+10-25=25mm3、圖示，、圖示，h=(lOA+R+rr)-rb=25+40+10-25= 50 mm4、凸輪機構的壓力角是指理論廓線上滾子從動、凸輪機構的壓力角是指理論廓線上滾子從動件接觸點的法線件接觸點的法線AB 與從動件上對應點速度方向與從動件上對應點速度方向OB之間所夾的銳角，如下圖。之間所夾的銳角，如下圖。5、當凸輪的實際廓線保持不變而將滾子半徑、當凸輪的實際廓

9、線保持不變而將滾子半徑rr 由由10mm 增大至增大至15mm后，后，lAB將隨之由將隨之由50mm 增至增至55mm ，因此從動件，因此從動件3 的運動將隨之變化；的運動將隨之變化；若希望從動件若希望從動件3 的運動規(guī)律保持不變，則應讓理的運動規(guī)律保持不變，則應讓理論廓線保持不變，作該理論廓線的法向等距曲線論廓線保持不變，作該理論廓線的法向等距曲線并使之距離等于并使之距離等于15mm 得到新的實際廓線。得到新的實際廓線。自自 測測 試試 題題 一、一、 判斷題正確：判斷題正確：T，錯誤：，錯誤：F）1.凸輪機構是一種低副機構凸輪機構是一種低副機構 。 2.凸輪機構中，凸輪基圓半徑越大，說明從

10、動件的凸輪機構中，凸輪基圓半徑越大，說明從動件的位移越大位移越大 。 3.在運動規(guī)律一定時，凸輪的基圓越大，則從動件在運動規(guī)律一定時，凸輪的基圓越大，則從動件就越不容易發(fā)生自鎖卡死就越不容易發(fā)生自鎖卡死 。4.凸輪機構采用等加速等減速運動規(guī)律時，由于在凸輪機構采用等加速等減速運動規(guī)律時，由于在起始點加速度出現(xiàn)有限值的突然變化，因而產(chǎn)生慣起始點加速度出現(xiàn)有限值的突然變化，因而產(chǎn)生慣性力的突變，結果引起剛性沖擊性力的突變，結果引起剛性沖擊 。 答答 案案5.凸輪的基圓半徑就是凸輪理論輪廓線上的最小曲凸輪的基圓半徑就是凸輪理論輪廓線上的最小曲率半徑率半徑 。 6.滾子從動件盤形凸輪的實際輪廓曲線是理

11、論輪廓滾子從動件盤形凸輪的實際輪廓曲線是理論輪廓的等距曲線，因而，實際輪廓上各點的向徑就等于的等距曲線，因而，實際輪廓上各點的向徑就等于理論輪廓上各點的向徑減去滾子半徑理論輪廓上各點的向徑減去滾子半徑 。 8.一般說來，在凸輪機構中，尖頂從動件可適應任一般說來，在凸輪機構中，尖頂從動件可適應任何運動規(guī)律而不致發(fā)生運動失真何運動規(guī)律而不致發(fā)生運動失真 。 7.當從動件采用等速運動規(guī)律時，則機構自始至終當從動件采用等速運動規(guī)律時，則機構自始至終工作平穩(wěn)不會產(chǎn)生剛性沖擊工作平穩(wěn)不會產(chǎn)生剛性沖擊 。 答答 案案9.平底移動從動件盤形凸輪機構的壓力角恒等于一平底移動從動件盤形凸輪機構的壓力角恒等于一個常

12、量個常量 。 10.為了避免從動件運動失真，平底從動件凸輪輪廓為了避免從動件運動失真，平底從動件凸輪輪廓不能內(nèi)凹不能內(nèi)凹 。 二、二、 填空題填空題1.凸輪機構是由凸輪機構是由_、_和和_三個基本三個基本構件組成構件組成 。2.按形狀不同凸輪可分為按形狀不同凸輪可分為_、_和和_ 。3.維持凸輪與從動件高副接觸封閉的方法有維持凸輪與從動件高副接觸封閉的方法有_ 和和_。 答答 案案4.位移曲線圖是表示位移曲線圖是表示_與與_之間關系的曲線。之間關系的曲線。當從動件為等速運動規(guī)律時，其位移曲線是一條當從動件為等速運動規(guī)律時，其位移曲線是一條_線；若為等加速等減速運動規(guī)律時，其位移曲線；若為等加速

13、等減速運動規(guī)律時，其位移曲線是一條線是一條_線。線。6.凸輪輪廓的形狀是由凸輪輪廓的形狀是由_決定的決定的 。5.在凸輪機構從動件的常用運動規(guī)律中，在凸輪機構從動件的常用運動規(guī)律中，_運運動規(guī)律有剛性沖擊；動規(guī)律有剛性沖擊；_運動規(guī)律有柔性沖擊；運動規(guī)律有柔性沖擊；_運動規(guī)律無沖擊運動規(guī)律無沖擊 。10.凸輪基圓半徑越小，則凸輪機構的壓力角越凸輪基圓半徑越小，則凸輪機構的壓力角越_， 而凸輪機構的尺寸越而凸輪機構的尺寸越_。 7.凸輪機構幾種常用的從動件運動規(guī)律中，凸輪機構幾種常用的從動件運動規(guī)律中，_只宜用于低速情況；只宜用于低速情況；_宜用于中速但不宜用宜用于中速但不宜用于高速的情況；而于

14、高速的情況；而_可在高速下應用可在高速下應用 。8.反轉法繪制凸輪廓線是給反轉法繪制凸輪廓線是給_加上一個與凸輪的加上一個與凸輪的角速度等值反向并繞凸輪軸心轉動的角速度。角速度等值反向并繞凸輪軸心轉動的角速度。9.設計滾子從動件盤形凸輪機構的凸輪廓線時，若設計滾子從動件盤形凸輪機構的凸輪廓線時，若發(fā)現(xiàn)凸輪廓線有變尖現(xiàn)象，則在尺寸參數(shù)上應采取發(fā)現(xiàn)凸輪廓線有變尖現(xiàn)象，則在尺寸參數(shù)上應采取的措施是的措施是_或或_。答案答案2.與其它機構相比，凸輪機構最大的優(yōu)點是與其它機構相比，凸輪機構最大的優(yōu)點是 _。A.可實現(xiàn)各種預期的運動規(guī)律可實現(xiàn)各種預期的運動規(guī)律 B. 便于潤滑便于潤滑 C. 制造方便易獲得

15、較高的精度制造方便易獲得較高的精度 D. 從動件的行程可較大從動件的行程可較大3.凸輪機構中，若從動件按等速運動規(guī)律運動，則凸輪機構中，若從動件按等速運動規(guī)律運動，則最大加速度理論上為最大加速度理論上為_。A. amax= B. amax=0 C. amax=有限值有限值 D. amax=不定值不定值A. 慣性力難以平衡慣性力難以平衡 B. 點線接觸易磨損點線接觸易磨損 C. 設計較為復雜設計較為復雜 D. 不能實現(xiàn)間歇運動不能實現(xiàn)間歇運動1.與連桿機構相比，凸輪機構最大的缺點是與連桿機構相比，凸輪機構最大的缺點是_ 。三、三、 選擇題選擇題 答答 案案6.為了避免運動失真并減少接觸應力和磨損

16、，滾子半為了避免運動失真并減少接觸應力和磨損，滾子半徑徑rr 和凸輪理論廓線上的最小曲率半徑和凸輪理論廓線上的最小曲率半徑min 應滿足應滿足_。A. rr min C. rr= min D.不一定不一定A. 增大基圓半徑增大基圓半徑 B. 改用滾子推桿改用滾子推桿C. 改變凸輪轉向改變凸輪轉向 D. 改為偏置直動尖頂推桿改為偏置直動尖頂推桿5.對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構的推程壓力角超對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構的推程壓力角超過許用值時，可采用過許用值時，可采用_措施解決。措施解決。A. 等速等速 B. 等加速等減速等加速等減速 C. 擺線擺線 D. 簡諧簡諧4.在凸輪機構中，下述在凸輪機構

17、中，下述_運動規(guī)律既不會產(chǎn)生柔性運動規(guī)律既不會產(chǎn)生柔性沖擊也不會產(chǎn)生剛性沖擊，可用于高速場合。沖擊也不會產(chǎn)生剛性沖擊，可用于高速場合。 答答 案案7.凸輪機構壓力角對凸輪尺寸的影響反映在：如果凸輪機構壓力角對凸輪尺寸的影響反映在：如果機構壓力角減少其它參數(shù)不變時，基圓將機構壓力角減少其它參數(shù)不變時，基圓將_。A. 增大增大 B. 減少減少 C. 不變不變 D. 不一定不一定 一段直線一段直線 B. 一段圓弧一段圓弧 C. 一段拋物線一段拋物線 D. 以凸輪轉動中心為圓心的圓弧以凸輪轉動中心為圓心的圓弧8.若要盤形凸輪機構的從動件在某段時間內(nèi)停止不若要盤形凸輪機構的從動件在某段時間內(nèi)停止不動，對應的凸輪輪廓應是動，對應的凸輪輪廓應是_。 答答 案案A. 壓力角不變，運動規(guī)律不變壓力角不變，運動規(guī)律不變B. 壓力角變，運動規(guī)律變壓力角變，運動規(guī)