凸輪從動件運動規(guī)律職高課件

1、4-2 從動件的運動規(guī)律一、凸輪機構(gòu)的工作過程二、從動件的常用運動規(guī)律三、選擇運動規(guī)律應(yīng)注意的問題機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)A一、凸輪機構(gòu)的工作過程分析從動件的運動規(guī)律是指從動件的位移、速度、加速度等隨時間t或凸輪轉(zhuǎn)角j變化的規(guī)律基圓(以凸輪輪廓最小向徑所組成的圓)，基圓半徑r0推程，推程運動角0遠(yuǎn)休止，遠(yuǎn)休止角01 回程，回程運動角0 近休止，近休止角02 行程（升程），h運動線圖: 從動件的位移、速度、加速度等隨時間t或凸輪轉(zhuǎn)角j變化關(guān)系圖001002r00推程01遠(yuǎn)休止0回程02近休止ts0BCDhA機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)二、從動件的常用運動規(guī)律1 等速運動規(guī)律2 等加速等減速運動規(guī)律（拋物線）

2、3 簡諧運動規(guī)律注意：為便于理解各種運動規(guī)律特性, 本章將運動規(guī)律單獨應(yīng)用于推程或回程機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)1 等速運動規(guī)律推程運動方程：t位移方程：速度方程：加速度方程：運動線圖沖擊特性：始點、末點剛性沖擊適用場合：低速輕載hs00v0a0-+機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)2 等加速等減速運動規(guī)律推程運動方程:運動線圖沖擊特性：起、中、末點柔性沖擊適用場合：低速輕載s00v0a0h/2h/20/20/2h(00/2)(0/20)加速段減速段位移方程速度方程加速度方程機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)3 簡諧運動規(guī)律推程運動方程：運動線圖沖擊特性：無沖擊適用場合：高速輕載advd0 00 1 2 3 4 5 6 7 8

3、sdhA2ph0 機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)三、選擇運動規(guī)律應(yīng)注意的問題實際使用時, 推程或回程的運動規(guī)律可采用單一運動規(guī)律,也可以將幾種運動規(guī)律復(fù)合使用1. 當(dāng)機械的工作過程只要求推桿實現(xiàn)一定的工作行程，而對運動規(guī)律無特殊要求時，主要考慮動力特性和便于加工低速輕載時，便于加工優(yōu)先；速度較高時，動力特性優(yōu)先。2. 當(dāng)機械的工作過程對推桿運動規(guī)律有特殊要求時：轉(zhuǎn)速較低時，首先滿足運動規(guī)律，其次再考慮動力特性和加工轉(zhuǎn)速較高時，兼顧運動規(guī)律和動力特性，采用組合運動機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)4-3 凸輪輪廓曲線的設(shè)計一、凸輪輪廓線設(shè)計的基本原理二、作圖法設(shè)計凸輪廓線機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)AAAAAAAAAAAAA一

4、、凸輪廓線設(shè)計的基本原理解析法、作圖法對整個系統(tǒng)施加-w運動此時，凸輪保持不動推桿作復(fù)合運動=反轉(zhuǎn)運動(-) +預(yù)期運動(s)AAr0-r0機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)二、作圖法設(shè)計凸輪廓線作圖步驟：1 根據(jù)從動件的運動規(guī)律：作出位移線圖S2-1，并等分角度2 定基圓3 作出推桿在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置4 據(jù)運動規(guī)律，求出從動件在預(yù)期運動中依次占據(jù)的位置5 將兩種運動復(fù)合，就求出了從動件尖端在復(fù)合運動中依次占據(jù)的位置點6 將各位置點聯(lián)接成光滑的曲線7 在理論輪廓上再作出凸輪的實際輪廓1 對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)2 對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)1 對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)已

5、知：r0，推桿運動規(guī)律，凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動設(shè)計：凸輪廓線解： 1. 定比例尺l 2. 初始位置及推桿位移曲線3. 確定推桿反轉(zhuǎn)運動占據(jù)的各位置4. 確定推桿預(yù)期運動占據(jù)的各位置5. 推桿高副元素族6. 推桿高副元素的包絡(luò)線s0h機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)2 對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)已知：r0，推桿運動規(guī)律，滾子半徑rr, 凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動設(shè)計：凸輪廓線解： 1. 定比例尺l 2. 初始位置及推桿位移曲線注：兩條廓線，理論實際廓線實際廓線基圓rmin理論廓線基圓r03. 確定推桿反轉(zhuǎn)運動占據(jù)的各位置4. 確定推桿預(yù)期運動占據(jù)的各位置5. 推桿高副元素族6. 推桿高副元素的包絡(luò)線s0h理論輪廓實際

6、輪廓機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)3小結(jié)應(yīng)用反轉(zhuǎn)法時應(yīng)注意：要能正確理解凸輪實際廓線和理論廓線的關(guān)系要正確確定推桿的反轉(zhuǎn)方向正確確定推桿在反轉(zhuǎn)運動中占據(jù)的位置直動推桿：推桿在反轉(zhuǎn)前后兩位置線的夾角應(yīng)等于凸輪的轉(zhuǎn)角擺動推桿：反轉(zhuǎn)前后推桿擺動中心和凸輪軸心的兩連線之間的夾角應(yīng)等于凸輪的轉(zhuǎn)角正確確定推桿的位移或擺角直動推桿：位移等于推桿所在位置與理論廓線的交點和與基圓交點之間的距離擺動推桿：角位移等于推桿所在位置與推桿起始位置之間的夾角機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)4-4 凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定一、壓力角二、基圓半徑的選擇三、滾子半徑的確定四、凸輪和滾子的材料五、凸輪的加工方法機械設(shè)計基礎(chǔ)凸輪機構(gòu)一、 壓力角定義：推桿

7、上接觸點B的運動方向與其受力方向之間所夾的銳角稱為壓力角。壓力角越大，則F的損失越大。當(dāng)壓力角大到某個值時，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)死鎖。此為臨界壓力角。設(shè)計準(zhǔn)則：基圓半徑與壓力角之間有關(guān)。從而基圓半徑是通過壓力角的設(shè)計準(zhǔn)則來確定的。壓力角相對瞬心相對瞬心二、基圓半徑的選擇D凸輪上P點的速度推桿上P點的速度D【結(jié)論】在滿足壓力角的條件下，基圓半徑不要太大，以免機構(gòu)尺寸太大。（1）當(dāng)凸輪理論廓線外凸時當(dāng)滾子半徑大于等于理論廓線上的最小曲率半徑時，工作廓線會出現(xiàn)問題。滾子的半徑是任意確定的嗎？二、滾子半徑的選擇變尖現(xiàn)象極易磨損，不能使用失真現(xiàn)象從動件不能按規(guī)定的運動規(guī)律運動（2）當(dāng)凸輪理論廓線內(nèi)凹時滾子半徑任意。

8、凸輪和滾子的材料凸輪的主要失效形式為磨損和疲勞點蝕。對凸輪和滾子的材料要求：工作表面硬度高耐磨有足夠的表面接觸強度凸輪芯部有較強的韌性常用的凸輪材料： 45Cr、 20Cr、 18CrMnTi常用的滾子材料： 20Cr兩種設(shè)計方法圖解法解析法例1.已知一對心直動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)如圖所示，求：根據(jù)給定的凸輪輪廓曲線，用作圖法求解從動件的位移曲線。半圓劃分為6等份延伸得到各位置的長度例2.試設(shè)計一對心直動尖頂盤形凸輪機構(gòu)的輪廓曲線，已知凸輪基圓半徑35mm,從動件行程40mm,其位移曲線如圖。推程遠(yuǎn)休止回程近休止推程運動角遠(yuǎn)休止角回程運動角近休止角例2.試設(shè)計一對心尖頂直動盤形凸輪機構(gòu)的輪廓

9、曲線，已知凸輪基圓半徑35mm,從動件行程40mm,其位移曲線如圖。以回轉(zhuǎn)中心為圓心，與凸輪的輪廓線相切的最小的圓?；鶊A半徑基圓作圖 思路（1）繪制基本的凸輪機構(gòu)。凸輪用基圓表示，推桿與凸輪接觸。（2）把基圓按照推程運動角，遠(yuǎn)休止角，回程運動角，近休止角進(jìn)行劃分。（3）確定轉(zhuǎn)折點處的凸輪輪廓線點。圓弧連接遠(yuǎn)休止曲線和近休止曲線。（4）對于推程和回程，先對推桿的位移曲線均分為幾段，再在凸輪上繪制出對應(yīng)的點。（5）用光滑的曲線連接推程數(shù)據(jù)點和回程數(shù)據(jù)點。（1）繪制基本的凸輪機構(gòu)。凸輪用基圓表示，推桿與凸輪接觸。（2）把基圓按照推程運動角，遠(yuǎn)休止角，回程運動角，近休止角進(jìn)行劃分。（3）確定轉(zhuǎn)折點處的

10、凸輪輪廓線點。圓弧連接遠(yuǎn)休止曲線和近休止曲線。（4）對于推程和回程，先對推桿的位移曲線均分為幾段，再在凸輪上繪制出對應(yīng)的點。（4）對于推程和回程，先對推桿的位移曲線均分為幾段，再在凸輪上繪制出對應(yīng)的點。（5）用光滑的曲線連接推程數(shù)據(jù)點和回程數(shù)據(jù)點。8等分后的凸輪例3.試設(shè)計一偏置直動尖頂盤形凸輪機構(gòu)的輪廓曲線，已知凸輪基圓半徑35mm,偏距為10mm,從動件行程40mm,其位移曲線如圖。作圖 思路主體同例2. 區(qū)別在起點以及取位移的方式（在偏距圓的切線方向上從基圓往外取點）。例4.試設(shè)計一偏置直動滾子盤形凸輪機構(gòu)的輪廓曲線，已知凸輪基圓半徑35mm,偏距為10mm,滾子半徑為5mm,從動件行程

11、40mm,其位移曲線如圖。作圖 思路主體同例3. 把滾子中心作為尖頂推桿的尖頂即可。1.按照尖頂推桿繪制理論廓線2.以理論廓線上的點為圓心，以滾子半徑做一系列圓。作圖 思路理論廓線工作廓線例5. 如圖所示的凸輪機構(gòu)，要求：（1）寫出該凸輪機構(gòu)的名稱。（2）畫出凸輪的基圓。（3）畫出從推程開始到圖示位置時從動件的位移S,相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。（4）畫出推程開始時和圖示位置時機構(gòu)的壓力角。（5）畫出從動件的行程h。問題：（1）寫出該凸輪機構(gòu)的名稱。凸輪機構(gòu)的名稱構(gòu)成：從動件的運動形式從動件的形狀凸輪的形狀偏置 直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)問題：（2）畫出凸輪的基圓。基圓是理論廓線上的最小內(nèi)切圓。理論廓線基圓問題：（3）畫出從推程