常用機構(gòu)-凸輪機構(gòu).ppt

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1、第七章 常用機構(gòu),運動副、機構(gòu)與機構(gòu)運動簡圖 平面連桿機構(gòu) 凸輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu) 間歇運動機構(gòu) 機構(gòu)的擴展與組合,第三節(jié) 凸輪機構(gòu)和螺旋機構(gòu),凸輪機構(gòu)的概述,內(nèi)燃機配氣機構(gòu),凸輪機構(gòu)的概述,自動車床走刀機構(gòu),凸輪機構(gòu)的概述,沖床凸輪機構(gòu),繞線機凸輪機構(gòu),自動車床凸輪機構(gòu),圓柱凸輪輸送機,靠模車削機構(gòu),凸輪機構(gòu)的概述,凸輪機構(gòu)依靠凸輪輪廓直接與從動件接觸，迫使從動件作有規(guī)律的直線往復(fù)運動（直動）或擺動。,1凸輪 2從動件 3機架,凸輪機構(gòu)的概述,一、凸輪機構(gòu)的分類 二、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用特點,凸輪機構(gòu)的分類與特點,一、凸輪機構(gòu)的分類,凸輪機構(gòu)的分類與特點,盤形凸輪,凸輪機構(gòu)的分類與特點,移動凸輪,凸輪

2、機構(gòu)的分類與特點,圓柱凸輪,凸輪機構(gòu)的分類與特點,(二) 按從動件運動副元素的形狀分,尖頂從動件,滾子從動件,凸輪機構(gòu)的分類與特點,平底從動件,(三) 按從動件的運動形式分,擺動從動件,移動從動件,凸輪機構(gòu)的分類與特點,(四)按凸輪與從動件維持高副接觸(封閉)的方式分,力封閉型凸輪機構(gòu),彈簧力封閉,重力封閉,凸輪機構(gòu)的分類與特點,形封閉型凸輪機構(gòu),凹槽凸輪機構(gòu),等寬凸輪機構(gòu),凸輪機構(gòu)的分類與特點,形封閉型凸輪機構(gòu),等徑凸輪機構(gòu),共軛凸輪機構(gòu),凸輪機構(gòu)的分類與特點,二、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用特點,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，工作可靠，設(shè)計適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，可使從動件獲得任意預(yù)期的運動規(guī)律。,凸輪機構(gòu)的分類與特

3、點,缺點：凸輪與從動件（桿或滾子）之間以點或線接觸，不便于潤滑，易磨損。,應(yīng)用：多用于傳力不大的場合，如自動機械、儀表、控制機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)中。,1)根據(jù)工作要求，合理地選擇凸輪機構(gòu)的型式。,2 )根據(jù)機構(gòu)工作要求、載荷情況及凸輪轉(zhuǎn)速等，確定從動件的運動規(guī)律。,3)根據(jù)凸輪在機器中安裝位置的限制、從動件行程、許用壓力角及凸輪種類等，初步確定凸輪基圓半徑。,4)根據(jù)從動件的運動規(guī)律，用圖解法或解析法設(shè)計凸輪輪廓線。,5 )校核壓力角及輪廓的最小曲率半徑。,凸輪機構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容與步驟,一、凸輪機構(gòu)工作過程 二、從動件常用的運動規(guī)律,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律,一、凸輪機構(gòu)工作過程,凸輪機構(gòu)中

4、最常用的運動形式為凸輪作等速回轉(zhuǎn)運動，從動件作往復(fù)移動 凸輪回轉(zhuǎn)時，從動件作“升停降?！钡倪\動循環(huán)。,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律,,,,,,,,,,基圓,基圓半徑rb,推程,推程角,升距h,遠休,遠休止角s,回程,回程角 ,近休,近休止角s,位移曲線,凸輪機構(gòu)基本名詞術(shù)語,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律,二、從動件常用運動規(guī)律,位移線圖,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律,1等速運動規(guī)律,從動件上升（或下降）的速度為一常數(shù)。,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律,,,,位移線圖,加速度線圖,速度線圖,推程,速度曲線不連續(xù)，機構(gòu)將產(chǎn)生剛性沖擊。等速運動規(guī)律適用于低速輕載場合。,2等加速等減

5、速運動規(guī)律,從動件在行程中先作等加速運動，后作等減速運動。,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律,,,,推程,后半程,前半程,加速度曲線不連續(xù)，機構(gòu)將產(chǎn)生柔性沖擊。等加速等減速運動規(guī)律適用于中速輕載場合。,等加速等減速運動規(guī)律位移曲線畫法,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律, 余弦加速度運動規(guī)律,,推程,加速度曲線不連續(xù)，存在柔性沖擊。余弦加速度運動規(guī)律適用于中速中載場合。,,,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律, 正弦加速度運動規(guī)律,速度曲線和加速度曲線連續(xù)，無剛性沖擊和柔性沖擊。正弦加速度運動規(guī)律適用于高速輕載場合。,,,推程,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律,345次多項式運動規(guī)律,推程,,,,

6、s,v,a,,速度曲線和加速度曲線連續(xù)，無剛性沖擊和柔性沖擊。3-4-5次運動規(guī)律適用于高速中載場合。,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律,組合運動規(guī)律 為了克服單一運動規(guī)律的某些缺陷，獲得更好的運動和動力特性，可以把幾種運動規(guī)律拼接起來，構(gòu)成組合運動規(guī)律。 組合原則 位移曲線、速度曲線必須連續(xù)，高速凸輪機構(gòu)加速度曲線也必須連續(xù)。 各段運動規(guī)律的位移、速度和加速度曲線在連接點處其值應(yīng)分別相等。,,,正弦加速度曲線與直線組合,,,,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律,本章小結(jié),1凸輪機構(gòu)的類型及其應(yīng)用特點。 2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律的工作特點。,凸輪機構(gòu)工作過程及從動件運動規(guī)律,1 滿足機器

7、的工作要求,3 使凸輪輪廓易于加工,從動件運動規(guī)律的選擇與應(yīng)用,1 滿足機器的工作要求,2 使凸輪機構(gòu)具有良好的動力性能,從動件常用運動規(guī)律比較,如圖 ，若給整個機構(gòu)加一個與凸輪角速度。大小相等方向相反的公共角速度 ，于是，凸輪靜止不動，而從動件和導(dǎo)路一方面以角速度 繞 D 點轉(zhuǎn)動，另一方面從動件又以一定的運動規(guī)律相對導(dǎo)路往復(fù)運動。由于從動件尖底始終與凸輪輪廓接觸，所以從動件尖底的運動軌跡即為凸輪的輪廓曲線。根據(jù)這一原理便可作出各種類型凸輪機構(gòu)的凸輪輪廓曲線。,反轉(zhuǎn)法,用圖解法設(shè)計凸輪輪廓曲線,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1. 對心尖頂移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計,, 選

8、比例尺l，作位移曲線和基圓rb。, 等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點的從動件的位移通道。,,, 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分通道上的位置。,設(shè)計步驟, 將各尖頂點連接成一條光滑曲線。,已知凸輪的基圓半徑rb，凸輪角速度和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。,凸輪輪廓設(shè)計,作業(yè)： 設(shè)計一對心尖頂移動從動件盤形凸輪廓線已知凸輪的基圓半徑rb=2h=20mm，凸輪角速度順時針，從動件的運動規(guī)律自擬,凸輪輪廓設(shè)計,,2. 偏置尖頂移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計,已知凸輪的基圓半徑rb，角速度和從動件的運動規(guī)律及偏心距e，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。, 選比例尺l，作位移曲線、基圓rb和

9、偏距圓e。, 等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點的從動件的位移通道。,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分通道上的位置。, 將各尖頂點連接成一條光滑曲線。,設(shè)計步驟,,凸輪輪廓設(shè)計,,,,3. 對心滾子移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計,已知凸輪的基圓半徑rb，滾子半徑rr、凸輪角速度和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。, 選比例尺l，作位移曲線和基圓rb。, 等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點的從動件的位移通道。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,理論輪廓曲線,實際輪廓曲線,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

10、 確定反轉(zhuǎn)后從動件滾子中心在各等分位移通道上的位置。, 將各點連接成一條光滑曲線。, 作滾子圓族及滾子圓族的內(nèi)(外)包絡(luò)線。,設(shè)計步驟,凸輪輪廓設(shè)計,,,,,,,,,,,,,,4. 對心平底移動從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計,已知凸輪的基圓半徑rb，角速度和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。, 選比例尺l，作位移曲線和基圓rb。,設(shè)計步驟, 等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點的從動件的位置。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 確定反轉(zhuǎn)后平底與導(dǎo)路中心線的交點A在各等分點占據(jù)的位置。, 作平底直線族及平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。,,凸輪輪廓設(shè)計,5. 尖頂擺動從動件

11、盤形凸輪廓線的設(shè)計,已知凸輪的基圓半徑rb，角速度，擺桿長度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離L，擺桿角位移曲線，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。,,, 選比例尺，作位移曲線，作基圓rb和轉(zhuǎn)軸圓OA。, 等分位移曲線及反向等分各運動角，確定反轉(zhuǎn)后對應(yīng)于各等分點的轉(zhuǎn)軸A的位置。, 確定反轉(zhuǎn)后從動件尖頂在各等分點占據(jù)的位置。,設(shè)計步驟, 將各尖頂點連接成一條光滑曲線。,滾子直動從動件圓柱凸輪輪廓設(shè)計,1. 壓力角 凸輪機構(gòu)中，從動件運動方向與從動件所受凸輪作用力（不計摩擦）方向之間所夾的銳角稱為壓力角,2.壓力角的許用值,一、壓力角的確定及校核,凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定,,dsd,P為相對瞬心,由BCP得

12、,對心移動從動件盤形凸輪機構(gòu)e0。 結(jié)論移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的壓力角與基圓半徑rb、從動件偏置方位和偏距e有關(guān)。,3 壓力角的計算及校核,凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定,,1. 滾子半徑的確定,, rr,a rr 0,,,結(jié)論對于外凸輪廓，要保證凸輪正常工作，應(yīng)使min rr。,輪廓失真,a rr,, rr,a rr 0,輪廓正常,輪廓變尖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, rr,a rr,輪廓正常,外凸輪廓,,,,,,,,,,,,,,理論輪廓曲線,實際輪廓曲線,從動件滾子半徑及平底寬度的確定,2. 平底寬度的確定, 作圖法確定,l2lmax(57)mm

13、,從動件滾子半徑及平底寬度的確定, 計算法確定,CB OP v (dsdt)ddt) dsd,v OP,lmax|dsd| max,l2 |dsd| max (57) mm |dsd| max根據(jù)推程和回程分別計算，取其最大值。,從動件滾子半徑及平底寬度的確定,3. 平底從動件凸輪機構(gòu)的失真現(xiàn)象,,解決措施增大基圓半徑rb,,從動件滾子半徑及平底寬度的確定,5. 凸輪基圓半徑的確定,當(dāng)要求機構(gòu)具有緊湊的尺寸時，應(yīng)當(dāng)按許用壓力角來確定凸輪的基圓半徑rb。 步驟 確定凸輪轉(zhuǎn)動軸心的位置 確定從動件的正確偏置方位以及偏距e 將代入前式, 確定ss()，求出dsd，代入上式求出一系列r

14、b值，選取其中的最大值作為凸輪的基圓半徑,限制基圓半徑的條件 凸輪的基圓半徑rb應(yīng)大于凸輪軸的半徑rS ； 最大壓力角max許用壓力角 ； 凸輪輪廓曲線的最小曲率半徑minrr。,從動件滾子半徑及平底寬度的確定,確定凸輪基圓半徑的通常做法 根據(jù)結(jié)構(gòu)和強度的需要，按經(jīng)驗公式rb(1.62)rS初步選定凸輪基圓半徑rb，然后校核壓力角，以滿足max的條件。,注意 凸輪機構(gòu)的效率不僅與壓力角有關(guān)，還與從動件支承的懸臂長b及兩支承的距離l 有關(guān)，在設(shè)計時要注意選擇。,壓力角還與dsd有關(guān)，在工作升距(Lift)h確定后， dsd則與推程角 有關(guān)。若推程角沒有因多個運動協(xié)調(diào)關(guān)系而受到嚴格限制，也可以通過適當(dāng)增大 來獲得較好的動力特性。,從動件滾子半徑及平底寬度的確定,