機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)ppt課件模板

第3章凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)1.了解凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用(yìngyòng)和分類(lèi)；2.熟悉從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；3.掌握?qǐng)D解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn)；4.掌握凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定。本章教學(xué)目的精品資料本章(běnzhānɡ)教學(xué)內(nèi)容3.1凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和分類(lèi)3.2從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)規(guī)律3.3圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn)3.4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定精品資料3.1凸輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用和分類(lèi)

3.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

1.優(yōu)點(diǎn)：可精確實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，簡(jiǎn)單緊湊(jǐncòu)。

缺點(diǎn)：高副，線(xiàn)接觸，易磨損，傳力不大

2.應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)械和自動(dòng)控制裝置中，如內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、自動(dòng)送料凸輪機(jī)構(gòu)和仿

形刀架

精品資料自動(dòng)(zìdòng)送料凸輪機(jī)構(gòu)精品資料3.分類(lèi)(fēnlèi)1)按凸輪形狀分：盤(pán)形、移動(dòng)、圓柱凸輪(端面)2）按從動(dòng)件的形狀來(lái)分：尖頂、滾子和平底從動(dòng)件

精品資料3）按凸輪與從動(dòng)件保持接觸（稱(chēng)為封閉(fēngbì)）的方式來(lái)分：力封閉(fēngbì)和形封閉(fēngbì)

精品資料3-2從動(dòng)件常用(chánɡyònɡ)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律3.2.1凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程及有關(guān)名稱(chēng)精品資料名詞術(shù)語(yǔ)：基圓，基圓半徑r0，推程，回程，推程運(yùn)動(dòng)角θ0，遠(yuǎn)休止角θs，回程運(yùn)動(dòng)角θ‘0，近休止角θh，行程h。

3.2.2從動(dòng)件的常用(chánɡyònɡ)運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1．等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

推程回程(huíchéng)精品資料由加速度引起的慣性力在理論上為無(wú)窮大。而實(shí)際上，由于材料的彈性變形，加速度和慣性力不會(huì)達(dá)到無(wú)窮大，但是會(huì)引起強(qiáng)烈的沖擊，這種沖擊稱(chēng)為剛性沖擊。因此等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于低速(dīsù)輕載的凸輪機(jī)構(gòu)。精品資料2．等加速等減速運(yùn)動(dòng)(jiǎnsùyùndònɡ)規(guī)律.前半推程后半推程精品資料在推程開(kāi)始、結(jié)束和由等加速過(guò)渡到等減速的瞬間，加速度出現(xiàn)有限值的突變，這將產(chǎn)生有限慣性力的突變而引起沖擊(chōngjī)，這種沖擊(chōngjī)稱(chēng)為柔性沖擊(chōngjī)。它比剛性沖擊(chōngjī)要小得多。所以一般用于中、低速凸輪機(jī)構(gòu)。精品資料3．簡(jiǎn)諧（余弦(yúxián)加速度）運(yùn)動(dòng)規(guī)律

推程回程(huíchéng)精品資料

由圖可知，從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)的始末兩位置加速度有突變，所以也會(huì)引起柔性沖擊，因此在一般(yībān)情況下只適用于中速凸輪機(jī)構(gòu)。需注意的是：當(dāng)從動(dòng)件作升－降－升運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)，且在推程和回程中都采用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則可得到連續(xù)的加速度曲線(xiàn)，這種情況將無(wú)剛性沖擊也無(wú)柔性沖擊，所以可用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中。精品資料3.3圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn)

3.3.1反轉(zhuǎn)法原理

給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以-ω時(shí)，

不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)

運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪將靜止，

而從動(dòng)件尖頂復(fù)合(fùhé)運(yùn)動(dòng)的

軌跡即凸輪的輪廓曲線(xiàn)。精品資料3.3.2對(duì)心直動(dòng)尖頂(jiāndǐng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)精品資料1．選擇長(zhǎng)度比例尺μl(實(shí)際線(xiàn)性尺寸/圖樣(túyàng)線(xiàn)性尺寸)和角度比例尺μθ（實(shí)際角度/圖樣(túyàng)線(xiàn)性尺寸），作從動(dòng)件位移曲線(xiàn)s=s(θ)。

2．將位移曲線(xiàn)圖的推程和回程所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角分成若干等份(圖中推程分8份，回程分6份)。

3．按長(zhǎng)度比例尺μl作圖，以r0為半徑作基圓，此基圓與導(dǎo)路的交點(diǎn)A便是從動(dòng)件尖頂?shù)钠鹗嘉恢谩?/p>

4．自O(shè)A沿的相反方向取角度θ0，θs，θh，θs‘，并將它們各分成與圖3-11b對(duì)應(yīng)的若干等分得1、2、3……點(diǎn)。連接O1、O2、O3……，并延長(zhǎng)各徑向線(xiàn)，它們便是反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路線(xiàn)的各個(gè)位置。

精品資料5．在圖3-11b的位移曲線(xiàn)中量取各個(gè)位移量，11‘，２２’，３３‘．．．，隨后在圖3-11a中沿各徑向等分線(xiàn)對(duì)應(yīng)由基圓向外量取，得到1’，２‘，３’．．．等點(diǎn)，即為推桿在復(fù)合(fùhé)運(yùn)動(dòng)中其尖頂所占據(jù)的一系列位置。

6．將1‘，２’，３‘．．．等點(diǎn)連成光滑的曲線(xiàn)，即是所要求的凸輪輪廓。

3.3.3對(duì)心移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)

精品資料精品資料滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪(tūlún)輪廓曲線(xiàn)繪制與尖頂從動(dòng)件的基本相同，其步驟如下：

1．將滾子中心作為尖頂從動(dòng)件的尖頂，按上述尖頂從動(dòng)件凸輪(tūlún)輪廓曲線(xiàn)的繪制方法畫(huà)出理論輪廓曲線(xiàn)L0。

2．以理論輪廓曲線(xiàn)L0上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑rT為半徑畫(huà)出一系列圓，作這些圓的內(nèi)包絡(luò)線(xiàn)L。L就是所要設(shè)計(jì)的滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪(tūlún)的工作輪廓曲線(xiàn)。

需注意的是：在盤(pán)形凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)中，以凸輪(tūlún)軸心為圓心，凸輪(tūlún)輪廓最小向徑值為半徑作的圓，稱(chēng)為凸輪(tūlún)工作輪廓基圓，作圖中的r0是指凸輪(tūlún)理論輪廓基圓的半徑。

精品資料3.3.4對(duì)心平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)

對(duì)于(duìyú)平底從動(dòng)件，其設(shè)計(jì)步驟和滾子從動(dòng)件基本相同。設(shè)計(jì)步驟如下：1．把平底與導(dǎo)路的交點(diǎn)A看作尖頂從動(dòng)件的尖頂，按照尖頂從動(dòng)件的設(shè)計(jì)步驟作出一系列點(diǎn)１‘，２’，３‘，．．．等。

2．過(guò)點(diǎn)１’，２‘，３’，．．．，作一系列代表反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件平底位置的直線(xiàn)。

3．作切于代表平底位置的一系列直線(xiàn)的包絡(luò)線(xiàn)，該包絡(luò)線(xiàn)就是凸輪的工作輪廓曲線(xiàn)。

精品資料3.4.5偏置(piānzhì)直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)精品資料1．選適當(dāng)作圖比例尺，以r0為半徑作基園，e為半徑作偏距園。

2．過(guò)K點(diǎn)作偏距圓的切線(xiàn)KA，與基圓相交于A(yíng)點(diǎn)。A點(diǎn)就是從動(dòng)件的起始點(diǎn)，該切線(xiàn)就是從動(dòng)件導(dǎo)路線(xiàn)的起始位置。

3．由A點(diǎn)開(kāi)始，沿w反方向?qū)⒒鶊A分成與位移線(xiàn)圖相同的等分，得到各等分點(diǎn)1，2，3，．．．。過(guò)1，2，．．．各點(diǎn)作偏距圓的切線(xiàn)并延長(zhǎng)，則這些切線(xiàn)即為從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過(guò)程(guòchéng)中所依次占據(jù)的位置。

精品資料4．在位移(wèiyí)曲線(xiàn)中量取各個(gè)位移(wèiyí)量，11＇，２２＇，３３＇．．．，隨后在圖3-16中對(duì)應(yīng)沿各切線(xiàn)由基圓向外量取，得到1＇，２＇，３＇．．．等點(diǎn)，即為推桿在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中其尖頂所占據(jù)的一系列位置。

5．將1＇，２＇，３＇．．．等點(diǎn)連成光滑的曲線(xiàn)，即是所要求的凸輪輪廓。精品資料3-5凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

3.5.1凸輪(tūlún)機(jī)構(gòu)的壓力角

1壓力角與作用力的關(guān)系精品資料將力F分解為F1和F2兩個(gè)(liǎnɡɡè)分力，分力F1推動(dòng)從動(dòng)件沿B處上移，是有用分力；分力F2與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向垂直，使從動(dòng)件在B處緊壓在導(dǎo)路上，而產(chǎn)生摩擦力，阻止從動(dòng)件上移，是有害分力。

以上分析可知：為改善傳力性能，避免自鎖，壓力角越小越好。

精品資料2．壓力角與基圓半徑(bànjìng)的關(guān)系因

所以(suǒyǐ)由式可知，若給定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則w1，vB2，s均已知，當(dāng)壓力角越大時(shí)，則其基圓半徑越小，結(jié)構(gòu)尺寸也越小。因此，結(jié)構(gòu)尺寸越緊湊，壓力角越大越好。

精品資料

由上式可見(jiàn)，機(jī)構(gòu)的急回特性取決于極位夾角(jiājiǎo)θ的大小。當(dāng)θ＝0o時(shí)，K＝1，機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。θ角越大，K值越大，機(jī)構(gòu)的急回特性也越高。但從動(dòng)件加速度越大，慣性力也越大，機(jī)構(gòu)震動(dòng)越大，穩(wěn)定性越差，一般K≤2.

精品資料2.3.3壓力(yālì)角與傳動(dòng)角精品資料壓力角：從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳角。

Ft=Fcosα有用分力

Fn=Fsinα有害分力

可得：α越小，有用分力越大，傳力性能越好。

壓力角α的余角γ稱(chēng)為(chēnɡwéi)傳動(dòng)角，傳動(dòng)角γ易于觀(guān)察和測(cè)量，通常使傳動(dòng)角的最小值γmin大于或等于其許用值[γ]

精品資料2.3.4死點(diǎn)位置(wèizhi)精品資料搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩次共線(xiàn)時(shí)，有γ=0，此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)(yùndòng).該位置稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。

精品資料

精品資料搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄(qūbǐng)兩次共線(xiàn)時(shí)，有γ=0，此時(shí)機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng).該位置稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。

精品資料2.5.2用圖解法設(shè)計(jì)平面(píngmiàn)四桿機(jī)構(gòu)

精品資料1、按給定連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

給定連桿的三個(gè)位置B1C1、B2C2和B3C3，如圖2-35所示,設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)過(guò)程如下。

（1）選定長(zhǎng)度比例尺繪出連桿的三個(gè)位置B1C1、B2C2和B3C3。

（2）連接B1B2、B2B3、C1C2、C2C3，分別作線(xiàn)段B1B2、B2B3、C1C2、C2C3的垂直平分線(xiàn)b12、、b23、c12、c23，b12、和b23相交于點(diǎn)A，c12、c23相交于點(diǎn)D，A，D兩點(diǎn)即是兩個(gè)連架桿的固定鉸鏈(jiǎoliàn)中心。連接AB1、C1D、B1C1、AD，即得所求的四桿機(jī)構(gòu)。

精品資料（3）測(cè)量(cèliáng)AB1、C1D、AD，經(jīng)過(guò)計(jì)算可得所求各桿的長(zhǎng)度。

2、按給定行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

精品資料按行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知曲柄機(jī)構(gòu)搖桿LCD的長(zhǎng)度及搖桿擺角φ和速度變化系數(shù)K。用作圖法設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是確定(quèdìng)鉸鏈中心A點(diǎn)的位置，定出其他三桿的尺寸LAB、LBC和LCD。其設(shè)計(jì)步驟、如下：

(1)由給定的行程速比系數(shù)K，按式：，求出極位夾角θ；

(2)任選固定鉸鏈中心D的位置，由搖桿長(zhǎng)度LCD和擺角φ，做出搖桿兩個(gè)極限位置C1D和C2D。

(3)連接C1和C2，作∠C1C2O=90°－θ，∠C2C1O=90°－θ，C2O與C1O相交于O點(diǎn)，由圖可見(jiàn)，∠C1OC2=2θ。

精品資料(4)以O(shè)為圓心，OC1為半徑作一圓m，此圓上任取一點(diǎn)A作為曲柄(qūbǐng)的固定鉸鏈中心。連接AC1和AC2，因同一圓弧的圓周角相等，故∠C1AC2＝∠C1OC2/2＝θ。

(5)因極限位置是曲柄(qūbǐng)與連桿共線(xiàn)。故AC1＝（LBC－LAB）/2，AC2＝（LBC＋LAB）/2，從而得曲柄(qūbǐng)長(zhǎng)度LAB＝（AC2－AC1）/2，連桿長(zhǎng)度LBC＝（AC2＋AC1）/2。LCD長(zhǎng)度測(cè)量可得出。

精品資料3、按給定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)

連桿作平面(píngmiàn)運(yùn)動(dòng),其上各點(diǎn)的軌跡均不相同。

精品資料

精品資料按行程速度(sùdù)變化系數(shù)K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知曲柄機(jī)構(gòu)搖桿LCD的長(zhǎng)度及搖桿