機械原理第六章凸輪機構(gòu)

機械原理第六章凸輪機構(gòu)第1頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1凸輪機構(gòu)的特點及類型6.2凸輪機構(gòu)的運動形式和從動件的運動規(guī)律6.3凸輪輪廓曲線設(shè)計6.4凸輪機構(gòu)設(shè)計中的幾個基本問題本章目錄第2頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1．基本概念及參數(shù)2.從動件常用運動規(guī)律的特點及適用場合3．反轉(zhuǎn)法的基本原理4．盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計5．凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定本章重點:本章難點:反轉(zhuǎn)法——不僅是凸輪機構(gòu)設(shè)計的基本方法，而且是凸輪機構(gòu)分析常用的方法。第3頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1.1凸輪機構(gòu)的特點從動件凸輪機架(1)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；(2)能使從動件實現(xiàn)各種復(fù)雜的運動規(guī)律；(3)高副接觸，易磨損，常用于傳力不大的場合。6.1凸輪機構(gòu)的特點及類型第4頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月繞線機構(gòu)應(yīng)用第5頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)燃機凸輪機構(gòu)第6頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1.2凸輪機構(gòu)的類型按凸輪的形狀分按從動件形狀分按保持接觸的方式分尖頂平底滾子力鎖合幾何鎖合盤形凸輪圓柱形凸輪移動凸輪按從動件運動方式分直動擺動第7頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月盤形凸輪尖頂從動件盤形凸輪滾子從動件盤形凸輪平底從動件盤形凸輪擺動從動件盤形凸輪第8頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月移動凸輪第9頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月圓柱凸輪圓柱凸輪圓柱端面凸輪第10頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月按從動件的形狀和運動方式分尖頂直動（擺動）從動件盤形凸輪機構(gòu)平底直動（擺動）從動件盤形凸輪機構(gòu)滾子直動（擺動）從動件盤形凸輪機構(gòu)第11頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月力鎖合凸輪配氣機構(gòu)繞線機構(gòu)第12頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月幾何鎖合凸輪槽形凸輪等徑凸輪第13頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月凸輪機構(gòu)的命名凸輪的形狀----從動件形狀----尖頂、平底滾子、盤形凸輪、圓柱形凸輪移動凸輪從動件運動方式----直動、擺動命名原則：從動件+凸輪機構(gòu)運動形狀形狀第14頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月直動尖頂從動件盤形凸輪直動滾子從動件盤形凸輪直動平底從動件盤形凸輪擺動平底從動件盤形凸輪第15頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2凸輪機構(gòu)的運動形式和從動件的運動規(guī)律直動尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)一、基本概念：oor01.基圓r0偏置對心e第16頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月or0AB’BCD直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)理論廓線基圓？基圓實際廓線特別注意第17頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

δ0′δ0′otδ

s1.基圓推程運動角:δ0=∠AOB2.推程4.遠(yuǎn)休止角:δs=∠BOC回程運動角：δ0′=∠COD5.回程6.近休止角:δs′=∠DOA3.行程:hh

ωAδsδsδs′δs′DBCB’δ0δ07.從動件位移曲線一、基本概念：OAD、BC段都是以O(shè)為圓心的圓弧第18頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月凸輪機構(gòu)的運動形式：二、凸輪機構(gòu)的運動形式

δ0′δ0′otδ

sh

ωAδsδsδs′δs′DBCB’δ0δ0s-δ曲線第19頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月三、從動件的基本運動規(guī)律推程運動線圖第20頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月推程運動線圖回程運動線圖相同的運動規(guī)律δ0′δ0'－δ'sδ0′δ'hsr第21頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1.等速運動規(guī)律無窮大的慣性力h速度突變產(chǎn)生剛性沖擊，適用于極低速場合。強烈的沖擊特點：第22頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2.等加速等減速運動規(guī)律等減速段已知條件：時，h第23頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月h起始、中間、終止位置等減速段等加速段加速度突變?nèi)嵝詻_擊適用于中速場合。2.等加速等減速運動規(guī)律特點：第24頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.簡諧運動規(guī)律——余弦加速度運動規(guī)律

h起始、終止位置加速度突變?nèi)嵝詻_擊適用于中速場合。用于無休止運動形式無沖擊適用于高速場合。特點：第25頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月4.正弦加速度運動規(guī)律這種運動規(guī)律沒有沖擊適用于高速場合。h特點：第26頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月5.五項多項式運動規(guī)律這種運動規(guī)律沒有沖擊適用于高速場合。特點：第27頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月從動件運動規(guī)律的確定方法完全由工藝動作要求決定已知凸輪的轉(zhuǎn)角，運動規(guī)律可選擇。注意：速度突變及加速度突變會產(chǎn)生沖擊第28頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3凸輪輪廓曲線的設(shè)計設(shè)計凸輪機構(gòu)的步驟：確定凸輪機構(gòu)的類型選擇從動件的運動規(guī)律確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸設(shè)計凸輪輪廓第29頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月一、凸輪輪廓曲線的設(shè)計的圖解法基本方法：反轉(zhuǎn)法依據(jù)：相對運動原理基本思想：設(shè)想給整個機構(gòu)加上一個與凸輪角速度ω大小相等方向相反的轉(zhuǎn)動，此時凸輪靜止不動，而從動件一方面隨機架相對凸輪以-ω的角速度繞凸輪軸轉(zhuǎn)動，另一方面又以原有運動規(guī)律相對機架運動。O

-ω3’1’2’312ω123第30頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1’2’3’4’60°120°90°90°12345678s

δ5’7’8’6’60°r0120°-ωω1’2’3’4’5’6’7’90°90°A432187651.對心直動尖頂從動件盤形凸輪已知凸輪的基圓半徑r0，角速度ω和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計步驟:①作基圓r0和從動件的初始位置；③在基圓上反向?qū)?yīng)等分各運動角，得到一系列與基圓的交點。④過各交點作從動件導(dǎo)路線，并從基圓向外截取從動件相應(yīng)位移量，即11’=11’……得到反轉(zhuǎn)后從動件尖頂?shù)囊幌盗形恢?。⑤將各尖頂點連接成一條光滑曲線。直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制②將位移曲線的推程和回程運動角等分；第31頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1’2’3’4’60°120°90°90°12345678s

δ5’7’8’6’60°r0120°-ωω1’2’3’4’5’6’7’90°90°A432187652.對心直動滾子從動件盤形凸輪已知凸輪的基圓半徑r0，滾子半徑rT，角速度ω和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計步驟:⑤按照上述方法作出的是反轉(zhuǎn)過程中滾子中心B的運動軌跡——理論廓線η；然后在理論廓線上作一系列的滾子圓，再作此圓族的內(nèi)包絡(luò)線——實際廓線η。直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制理論輪廓實際輪廓實際輪廓第32頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月9111315135781’3’5’7’8’9’11’13’12’14’60°120°90°90°s2

δOeA-ωω6’1’2’3’4’5’7’8’15’14’13’12’11’10’9’1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k83偏置直動尖頂從動件盤形凸輪已知凸輪的基圓半徑r0，角速度ω和從動件的運動規(guī)律和偏心距e，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制滾子注意：與前不同的是——過各等分點作偏距圓的一系列切線，即是從動件導(dǎo)路在反轉(zhuǎn)過程中的一系列位置線。第33頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月4直動平底從動件盤形凸輪輪廓的繪制第34頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月-直動平底從動件盤形凸輪輪廓的繪制實際廓線第35頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月平面回轉(zhuǎn)變換矩陣xyr二、凸輪輪廓曲線的設(shè)計的解析法o平面回轉(zhuǎn)變換矩陣第36頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月直動滾子從動件盤形凸輪xyoB0B理論廓線實際廓線刀具中心軌跡第37頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月eoB0B'Br0es理論廓線——直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)xys0已知r0,e,s=s(δ),求B點坐標(biāo)B'點坐標(biāo)：B0點坐標(biāo)：oB點坐標(biāo)(x,y)：第38頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月實際廓線（工作廓線）xyB0B’Br0ess0Bk理論廓線實際廓線第39頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月刀具中心軌跡（C點坐標(biāo)）rT刀具中心軌跡ηC理論廓線η實際廓線ηkCrCrTBBK第40頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4凸輪機構(gòu)設(shè)計中的幾個基本問題從動件運動規(guī)律的確定方法壓力角和自鎖凸輪廓線曲率半徑和運動失真凸輪機構(gòu)基本尺寸確定第41頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.2凸輪機構(gòu)的壓力角和自鎖直動從動件從動件所受力的方向與力作用點的速度方向所夾的銳角稱為壓力角。s0sOCPBeFv與r0,e,s’有關(guān)，且r0越大越小瞬心ωr0第42頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月eαOCPBs0seαOCPBs0s壓力角增大偏心距e的確定第43頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月s0socpBe凸輪順時針方向轉(zhuǎn)動，從動件應(yīng)偏置于凸輪軸心左側(cè)；凸輪作逆時針方向轉(zhuǎn)動，從動件應(yīng)偏置于凸輪軸心的右側(cè)。否則會增大推程壓力角e左順右逆偏心距e的確定第44頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月擺動從動件OBFv第45頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.3凸輪廓線曲率半徑和運動失真曲率半徑輪廓外凸輪廓內(nèi)凹第46頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月ρa－工作輪廓的曲率半徑，ρ－理論輪廓的曲率半徑，rT－滾子半徑ρ<rT

ρa＝ρ－rT<0輪廓失真ρa＝ρ＋rT

ρ＝rT

ρa＝ρ－rT＝0輪廓正常輪廓變尖ρ內(nèi)凹ρarTrTρrTρρ>rT

ρa＝ρ－rT

輪廓正常外凸rTρ對于外凸輪廓，要保證正常工作，應(yīng)使：rT≤ρmin滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)運動失真第47頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)時，實際廓線干涉或變尖，導(dǎo)致運動失真。對于外凸的滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)：對于平底從動件盤形凸輪機構(gòu)：凸輪輪廓不應(yīng)有內(nèi)凹，即第48頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)基圓半徑r0的確定r0過小:r0過大:r0選取的原則：在保證壓力角不大和不產(chǎn)生運動失真的前提下，盡量取小值。6.4.4凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定壓力角增大，且可能會運動失真結(jié)構(gòu)不緊湊第49頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)滾子半徑rT的確定可畫出正常的實際廓線實際廓線變尖實際廓線干涉，導(dǎo)致運動失真第50頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月B’

B”

O

(3)平底長度的確