第四章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)_第1頁
第四章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)_第2頁
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文檔簡介

§4-3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線—作圖法凸輪廓線設(shè)計(jì)的基本原理

假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度-w,則凸輪相對靜止不動(dòng),而從動(dòng)件一方面隨導(dǎo)軌以-w繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng),另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)。從動(dòng)件尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪輪廓曲線。凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法

◆圖解法◆解析法反轉(zhuǎn)法原理:演示r0Osδ13578

60o120o90o90o60o120o1290o90o91113151357

891113121410一、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)1、對心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓線的設(shè)計(jì)

已知凸輪的基圓半徑r0,凸輪角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。①選比例尺l,作位移曲線和基圓r0。②等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角,確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。345

67

818765432101191213141413121110915③確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。設(shè)計(jì)步驟④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。eA2、偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)已知凸輪的基圓半徑r0,角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及偏心距e,設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

①選比例尺l,作位移曲線、基圓r0和偏距圓e。設(shè)計(jì)步驟

等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角,確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。O6123457815141312111091514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8s13578

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891113121410

確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。r0OA3、對心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)

已知凸輪的基圓半徑r0,滾子半徑rT、凸輪角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

①選比例尺l,作位移曲線和基圓r0。

設(shè)計(jì)步驟

②等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角,確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。理論輪廓曲線η實(shí)際輪廓曲線η'sδ13578

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89111312141060o120o1290o90o345

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③確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件滾子中心在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。④將各點(diǎn)連接成一條光滑曲線。⑤作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)(外)包絡(luò)線。理論輪廓滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中,滾子中心與尖頂重合,故滾子中心的運(yùn)動(dòng)規(guī)律即為尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律。所以,尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓為滾子從動(dòng)件凸輪的理論輪廓。實(shí)際輪廓以理論輪廓上各點(diǎn)為圓心,以滾子半徑rT為半徑的滾子圓族的包絡(luò)線,稱為滾子從動(dòng)件凸輪的實(shí)際輪廓,或稱工作輪廓。注意:(1)理論輪廓與實(shí)際輪廓互為等距曲線;(2)凸輪的基圓半徑是指理論輪廓曲線的最小向徑。4、偏置滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)見課本P124圖4-11是偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)與對心滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)的綜合。r0OA5、對心平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓線的設(shè)計(jì)

已知凸輪的基圓半徑r0,角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。

①選比例尺l,作位移曲線和基圓r0。

設(shè)計(jì)步驟

②等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角,確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的從動(dòng)件的位置。sδ13578

60o120o90o90o91113151357

89111312141060o120o1290o90o345

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818765432101191213141413121110915

確定反轉(zhuǎn)后平底與導(dǎo)路中心線的交點(diǎn)A在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置及④作平底直線族及平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。r0O12345678

60o120o90o90oδ二、尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

已知凸輪的基圓半徑r0,角速度,桿長度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離a,擺桿角位移曲線,設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。1234567120oB11C1C2C3C4C5C6C7C860o90oaB22B33B44B55B66B77A1A2A3A4A5A6A7A8AB0l

①選比例尺,作位移曲線,作基圓r0和轉(zhuǎn)軸圓OA。

②等分位移曲線及反向等分各運(yùn)動(dòng)角,確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點(diǎn)的轉(zhuǎn)軸A的位置。

確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)占據(jù)的位置。

設(shè)計(jì)步驟

④將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。作圖法的缺點(diǎn)繁瑣、誤差較大。

三、擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)(略)一、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖§4-5凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定壓力角α:是指當(dāng)不計(jì)摩擦情況下,凸輪對從動(dòng)件作用力的方向線與從動(dòng)件上受力點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。自鎖:當(dāng)α增大到某一數(shù)值時(shí),因F"而引起的摩擦阻力將超過F',這時(shí)無論凸輪給從動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)力多大,都不能推動(dòng)從動(dòng)件,這種現(xiàn)象稱為自鎖。極限壓力角αlim:機(jī)構(gòu)開始出現(xiàn)自鎖的壓力角。注意:

直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu),其壓力角α應(yīng)為過滾子中心所作理論輪廓曲線的法線n-n與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向線之間的夾角。例1':畫出四種情況時(shí)不同點(diǎn)的壓力角。補(bǔ):平地從動(dòng)件的壓力角αCnnOBes0sDr0dsd壓力角與凸輪基圓的關(guān)系壓力角對凸輪機(jī)構(gòu)的受力狀況有直接影響,在運(yùn)動(dòng)規(guī)律選定之后,它主要取決于凸輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)尺寸。P為相對瞬心由BCP得vvP二、按許用壓力角確定凸輪回轉(zhuǎn)中心位置和基圓半徑1.滾子(尖底)直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)正配置:hd=1負(fù)配置:hd=-1對心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)e0。

偏置方位和偏距e的確定偏置方位的選擇應(yīng)有利于減小凸輪機(jī)構(gòu)推程時(shí)的壓力角。應(yīng)當(dāng)使從動(dòng)件偏置在推程時(shí)瞬心P的位置的同一側(cè)

正確偏置OBnnPe錯(cuò)誤偏置需要注意的是,若推程壓力角減小,則回程壓力角將增大。BOnnPe限制基圓半徑的條件⑴凸輪的基圓半徑應(yīng)大于凸輪軸的半徑;⑵

最大壓力角max許用壓力角[];⑶

凸輪輪廓曲線的最小曲率半徑min0。

結(jié)論

(1)當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)配置情況、偏距e及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律選定后,基圓半徑r0

愈小,壓力角愈大。(2)在壓力角滿足的前提下,應(yīng)選取盡可能小的基圓半徑。減小推程壓力角度措施:(1)增大基圓半徑;(2)采用正配置;(3)增大滾子半徑。當(dāng)基圓過小時(shí),可能產(chǎn)生內(nèi)凹,加工將切除,產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)失真。不產(chǎn)生失真必須保證輪廓曲線為外凸。三、按輪廓曲線全部外凸的條件確定平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的基圓半徑平底從動(dòng)件的特點(diǎn):不允許輪廓曲線內(nèi)凹。最小曲率半徑由加速度分析平底左右兩側(cè)的寬度為平底總寬度圓盤平底的直徑平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的失真現(xiàn)象Or0r0解決措施增大基圓半徑r0四、從動(dòng)件滾子半徑的選擇rT'

rT0結(jié)論

對于外凸輪廓,要保證凸輪正常工作,應(yīng)使min

rT。

輪廓失真'rT

rT'

rT0輪廓正常輪廓變尖內(nèi)凹輪廓'rTrT'

rT輪廓正常外凸輪廓'理論

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