機械設計《 凸輪機構(gòu)》課件

1、第三章 凸輪機構(gòu)3-1 凸輪機構(gòu)的應用和類型一、概述凸輪機構(gòu)是一種常用機構(gòu)、在自動化和半自動化機械中應用非常廣泛。凸輪機構(gòu)包括凸輪、從動件。當凸輪主動件連續(xù)轉(zhuǎn)動，驅(qū)使從動件作直線運動或擺動。圖3-1，內(nèi)燃機配氣機構(gòu)圖3-2，繞線機構(gòu)圖3-3，裝卸料傳動機構(gòu)圖3-4示，送料機構(gòu)返回二、凸輪機構(gòu)的分類1。按凸輪的形狀分- 盤形凸輪、移動凸輪，圓柱凸輪，圖3-1，2；3；42。按從動件的端部結(jié)構(gòu)分-尖頂從動件、滾子從動件、平底從動件，圖3-2；3，4；13。按從動件的運動型式分-移動從動件、擺動從動件 ，圖3-1，3，4；2凸輪機構(gòu)的優(yōu)點：只需設計適當?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到所需的運動規(guī)律，并且

2、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設計方便；凸輪機構(gòu)的缺點：凸輪輪廓與從動件之間為點接觸或線接觸，易于磨損，常用于傳力不大的控制機構(gòu)。3-2 從動件的常用運動規(guī)律一.從動件位移線圖設計凸輪機構(gòu)時，先根據(jù)工作要求確定從動件運動規(guī)律，再根據(jù)運動規(guī)律設計凸輪輪廓線。如圖3-5示，以尖頂直動從動件盤形凸輪機構(gòu)為例?；鶊A：以凸輪輪廓的最小向徑rmin為半徑所繪的圓。推程：當凸輪以1等角速沿逆時針方向回轉(zhuǎn)t時，從動件尖頂被凸輪輪廓推動，以一定運動規(guī)律由離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達最遠位置B的過程。升程:從A到B從動件所走過的距離h,而與推程對應的凸輪轉(zhuǎn)角t稱為推程運動角.遠休止角s :從動件在最遠位置停留不動.h:回程運動角.

3、近休止角s :從動件在最近位置停留不動.圖3-5b所示,簡稱從動件位移線圖. rminBChADA)OtS2h1B)圖3-5 從動件位移線圖返回B1thtsshss二、從動件的常用運動規(guī)律1。等速運動凸輪轉(zhuǎn)過推程運動角t，從動件升程為h。凸輪勻速轉(zhuǎn)動時，1為常數(shù)。hS2ottA)ttoV2B)V0ttOa2C)-圖3-6 等速運動這種運動規(guī)律引起的慣性力太大，不宜單獨使用，在運動開始和終止階段應當用其它運動規(guī)律過渡。2。等加速等減速運動 常用于前半程作等加速運動，后半程作等減速運動。 ht1S2OOth/2123456149412 23 3Ot1v2a2t1emOa0圖 等加速減速運動3。簡諧

4、運動 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)成的運動稱為簡諧運動。tthtO 1 2 3 4 5 6123456123456S21tv2a2ttB)C)A)圖 簡諧運動點在圓周上作圓周運動時，它在該圓直徑上的投影構(gòu)成簡諧運動。簡諧運動規(guī)律位移線圖作法如圖3-8 a)。作半徑為h的圓，分成假設干等分，再把凸輪運動角也分成相應等分，把交點光滑連接構(gòu)成位移線圖。3-3 圖解法設計凸輪輪廓一、作圖法設計凸輪輪廓曲線的原理反轉(zhuǎn)法 根據(jù)工作要求合理選擇從動件的運動規(guī)律，按照結(jié)構(gòu)所允許的空間和具體要求，初步確定凸輪基圓半徑，然后繪制凸輪輪廓。1、直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制圖3-9，尖頂對心直

5、動從動件盤形凸輪機構(gòu)。-11A)2A0A1A2A3A4A5A6A7A8A1A2A3A4A5A6A7 rmin hOsth01 2 3 4 5 6 7 8 1234567B)圖3-9 尖頂直動從動件盤形凸輪1根據(jù)“反轉(zhuǎn)法原理把頂尖從動件改為滾子從動件時，其凸輪輪廓設計方法如圖3-10所示21O圖3-10 滾子直動從動件盤形凸輪-1A01。先把滾子中心看作尖頂從動件的尖頂，按照圖3-9示反轉(zhuǎn)法原理求出一條輪廓曲線0，稱理論廓線。2。以滾子半徑為半徑，畫一系列圓，最后作這些圓的包絡線，它便是實際廓線rmin平底從動件的凸輪輪廓的繪制方法平底從動件的凸輪輪廓的繪制方法與上述相似。如圖3-11示。1在平

6、底上選一固定點A0，按照尖頂從動件凸輪輪廓繪制方法求出理論輪廓上一系列點A1、A2、A3；過這些點畫出各個位置的平底AB、 A2B2 A3B3，然后作這些平底的包絡線，便得到凸輪的實際輪廓曲線 圖 平底直動從動件盤形凸輪2、擺動從動件盤形凸輪輪廓的繪制 從動件角位移曲線，凸輪與擺動從動件的中心距l(xiāng)OA, 擺動從動件的長度lAB，凸輪的基圓半徑rmin,角速度1?！胺崔D(zhuǎn)法求凸輪輪廓。(1)由lOA定出O和A0位置，以O為圓心以及以rmin為半徑作圓弧交基圓于B0點，即為從動件尖頂?shù)钠鹗嘉恢谩?稱為從動件的初始角。OA0B0(2)以O點為圓心及OA0 為半徑作圓，并沿-1方向取角t、h、 s，再假

7、設干等分。OA1、OA2、OA3即為機架OA0反轉(zhuǎn)過程所占位置。(3)由圖3-12b求出從動件擺角2在不同位置的數(shù)值。畫出擺動從動件相對于機架的一系列位置A1B1、A2B2、A3B3，即OA1B1= 、OA1B1= (4)以A1、A2、A3、為圓心，為半徑畫圓弧截于點，于點，最后將、點連成光滑曲線，即得到尖頂從動件凸輪輪廓。rminB1B8B7B6B5B4B3B2tt2O12 3 4 5 6 7 8 0圖3-12 b) 尖頂擺動從動件盤形凸輪返回3。圓柱凸輪展開輪廓的繪制圖3-13，a為直動從動件圓柱凸輪機構(gòu)。該 機構(gòu)從動件的導路與凸輪的運動平面相垂直，屬空間凸輪機構(gòu)。V212R1A)圖3-1

8、3 圓柱凸輪的展開輪廓V2V12RB)C)S2t展開為平面凸輪利用反轉(zhuǎn)法，以理論輪廓上各點為圓心，以滾子半徑為半徑作許多小圓，然后作這些小圓的上下兩條包絡線，即得此凸輪槽的實際輪廓曲線。3-4 解析法設計凸輪輪廓圖解法設計方法簡便，但作圖誤差較大，僅適于對從動件運動規(guī)律要求不太嚴的地方。對于精度要求高的高速凸輪、靠模凸輪等，必須用解析法進行精確設計。下面以偏置滾子直動從動件盤形凸輪機構(gòu)為例說明解析法根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，可畫出相對初始位置反轉(zhuǎn)1角的機構(gòu)位置。如圖3-14。S2S01pBTneOB0TTrT0rmin-1n圖3-14 解析法設計凸輪輪廓返回2返上頁S2S01pBTneOB0TTrT0rmin-1n圖3-14 解析法設計凸輪輪廓過B點作理論輪廓的法線交滾子于T點，T點就是實際輪廓上的對應點。 法線nn與過凸輪軸心O且垂直于從動件導路的直線于P點，P點就是凸輪與從動件的相對瞬心，且一、滾子半徑的選擇從減小凸輪與滾子間的接觸應力來看，滾子半徑越大越好；但是，必須注意，滾子半徑增大后對凸輪實際輪廓曲線有很大影響。如圖3-16。3-5 設計凸輪機構(gòu)應注意的問題minrTminrT， 0實際廓線為一平滑曲線A)minrTmin=minrTminrTB)C)圖3-16 滾子半徑的選擇rT，