机械设计第4章-凸轮机构.ppt

1、第第4章凸轮机构章凸轮机构教学要求、重点与难点教学要求、重点与难点4.1凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类4.2从动件常用的运动规律从动件常用的运动规律4.3凸轮机构的压力角和基圆半径凸轮机构的压力角和基圆半径4.4图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓4.5解析法设计凸轮轮廓解析法设计凸轮轮廓小小 结结作作 业业教学要求、重点与难点 一、教学要求 了解凸轮机构的应用和分类，从动件常用运动规律了解凸轮机构的应用和分类，从动件常用运动规律；掌握按已知运动规律绘制凸轮轮廓掌握按已知运动规律绘制凸轮轮廓；了解压力角概念；了解基圆半径对压力角的影响。了解压力角概念；了解基圆半径对压力角的影响。二、

2、教学重点与难点 重点：重点：从动件常用的运动规律；盘形凸轮轮廓曲线的设计。从动件常用的运动规律；盘形凸轮轮廓曲线的设计。难点：难点：盘形凸轮轮廓曲线的设计；盘形凸轮轮廓曲线的设计；压力角概念，基圆半径对压力角的影响。压力角概念，基圆半径对压力角的影响。返回章目录返回章目录基本概念基本概念：凸轮凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。构件。含有凸轮的机构称为含有凸轮的机构称为凸轮机构凸轮机构。4.14.1凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类1、凸轮机构的组、凸轮机构的组成：成：它由它由凸轮凸轮1 1、从动件从动件2 2和和机架机架3 3组成。组成。一、凸轮机构的应用一、

3、凸轮机构的应用2 2、凸轮机构的应用、凸轮机构的应用（1）内燃机配气凸轮机构）内燃机配气凸轮机构（2 2）进刀凸轮机构）进刀凸轮机构（3）冲压机送料机构）冲压机送料机构3 3、凸轮机构的优点：、凸轮机构的优点：只需确定适当的凸轮轮廓曲线，只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动件复杂的运动规律；结即可实现从动件复杂的运动规律；结构简单，运动可靠。构简单，运动可靠。4 4、凸轮机构的缺点：、凸轮机构的缺点：从动件与凸轮接触应力大从动件与凸轮接触应力大,易磨损。易磨损。1、按凸轮的形状分、按凸轮的形状分（1）盘形凸轮）盘形凸轮 （2）移动凸轮）移动凸轮 （3）圆柱凸轮）圆柱凸轮二、凸轮机构的分类二

4、、凸轮机构的分类 （1）尖顶从动件）尖顶从动件 （3）滚子从动件）滚子从动件 （3）平底从动件）平底从动件2、按从动件几何形状分、按从动件几何形状分3、按凸轮与从动件的锁合形式分、按凸轮与从动件的锁合形式分（1）力锁合凸轮机构）力锁合凸轮机构 （2）几何锁合凸轮机构）几何锁合凸轮机构 1）沟槽凸轮机构）沟槽凸轮机构 2）等宽凸轮机构）等宽凸轮机构 3）等径凸轮机构）等径凸轮机构 4）主回凸轮机构）主回凸轮机构4、根据从动件的运动形式分、根据从动件的运动形式分摆动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构 （对心、偏置）（对心、偏置）移动从动件凸轮机构移动从动件凸轮机构返回章目录返回章目录h4.2从动件常

5、用的运动规律从动件常用的运动规律S(A)BCD(,S)1234hSAB O1eCDBO2r0 基圆基圆推程运动角推程运动角远休止角远休止角近休止角近休止角回程运动角回程运动角一、描述凸轮机构运动的参数一、描述凸轮机构运动的参数从动件的运动规律的数学方程式为从动件的运动规律的数学方程式为位移位移速度速度加速度加速度)(2fS dtdddSdtdSv2dtdddvdtdva2二、基本运动规律二、基本运动规律12hS12hv 02a 1、等速运动规律10sh10vv10aa=0 刚性冲击刚性冲击22121212212124)(4)(2hahvhhs2、等加速等减速、等加速等减速 运动规律运动规律22

6、122122212442hahvhs10 10vvmax10shamax10a-amax柔性冲击柔性冲击柔性冲柔性冲击击等减速：等加速：sva1 10003、余弦加速度规律、余弦加速度规律 hsvs2122,0,0,0)cos(2)sin(2)cos(1212122211212hahvhs柔性冲击柔性冲击4、正弦加速度规律、正弦加速度规律hss212,0,0)2sin(2)2cos(1)2sin(2112122112112hahvhsv0a0s10h运动规律组合应遵循的原则：运动规律组合应遵循的原则：1、避免刚性冲击。对于中、低速运动的、避免刚性冲击。对于中、低速运动的 凸轮机凸轮机构，要求从

7、动件的构，要求从动件的 位移曲线和速度曲线连续。对于中、位移曲线和速度曲线连续。对于中、高速运动的凸轮机构，要求从动件的加速度曲线的连高速运动的凸轮机构，要求从动件的加速度曲线的连续。续。运动规律的组合运动规律的组合 2、从动件的最大速度、从动件的最大速度vmax、最大加速度、最大加速度amax要要尽量小。尽量小。从动件常用基本运动规律特性从动件常用基本运动规律特性等等速速 1.0 刚性刚性低速轻载低速轻载等加速等减速等加速等减速 2.0 4.00柔性柔性中速轻载中速轻载余弦加速度余弦加速度 1.57 4.93柔性柔性中速中载中速中载正弦加速度正弦加速度 2.00 6.28 无无高速轻载高速轻

8、载运动规律运动规律 vmax(h/F F)amax冲击特性冲击特性 适用范围适用范围(h 2/F F2)从动件运动规律的选择从动件运动规律的选择满足工作要求、动力特性、便于加工。满足工作要求、动力特性、便于加工。返回章目录返回章目录4.34.3凸轮机构的压力角和基圆半径凸轮机构的压力角和基圆半径一、凸轮机构的压力角一、凸轮机构的压力角 压力角：从动件所受力的方向与力作用点的速度方向之间所夹的锐角。21vOP 12vOP ，即即ttOPnnAeSS0v2Crr0 1123P13P23压力角压力角 ttOPnAeC 1n(P13)P23瞬心瞬心压力角：压力角：serevsseOP220120tan

9、压力角越小，传力性能越好。压力角越小，传力性能越好。压力角大，机构易自锁。压力角大，机构易自锁。设计时：设计时：807050404030移动从动件：移动从动件：摆动从动件：摆动从动件：回程：回程：推程：推程：二、凸轮基圆半径的确定二、凸轮基圆半径的确定 加大基圆半径，可减小压力角，有利于传力。加大基圆半径，可减小压力角，有利于传力。在机构受力不大，要求机构紧凑，可以用较小的在机构受力不大，要求机构紧凑，可以用较小的基圆半径。基圆半径。22120)tan/(esevr 原则：在满足许用压力角的条件下，尽量用较小的原则：在满足许用压力角的条件下，尽量用较小的基圆半径基圆半径。利用诺模图求基圆半径三

10、、三、偏距偏距e的大小和的大小和偏置方位的确定偏置方位的确定 应有利于减小从动件工作应有利于减小从动件工作行程时的最大压力角。为此应行程时的最大压力角。为此应使从动件在工作行程中，点使从动件在工作行程中，点C和点和点P位于凸轮回转中心位于凸轮回转中心O的的同同侧侧，此时凸轮上，此时凸轮上C点的线速度点的线速度指向与从动件工作行程的指向与从动件工作行程的线速线速度指向相同度指向相同。返回章目录返回章目录4.44.4图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓2 S1123s1s2hOr0-11s111s12s2s23hh32 由于这种方由于这种方法是假定凸轮法是假定凸轮固定不动而使固定不动而使从动件连同

11、导从动件连同导路一起反转，路一起反转，故称故称反转法。反转法。一、直动从动件凸轮廓线设计一、直动从动件凸轮廓线设计1 1、尖端从动件、尖端从动件已知：已知：S=S（），），r0，e，2 S1123s1s2h设计凸轮廓线。设计凸轮廓线。解：运用反转法解：运用反转法-1111s1Or0 es22h3s112、滚子直动从动件、滚子直动从动件已知：已知：S=S（），），r0，e，rk2 S1123s1s2h设计凸轮廓线。设计凸轮廓线。-1111s1Or0 es22h3理论轮廓理论轮廓实际轮廓实际轮廓解：运用反转法解：运用反转法 注意：滚子半径注意：滚子半径 的确定的确定当当rk min时，实际轮廓为一

12、光滑曲线。时，实际轮廓为一光滑曲线。当当rk=min时，实际轮廓将出现尖点，极时，实际轮廓将出现尖点，极易磨损，会引起运动失真。易磨损，会引起运动失真。rk min minrk 0rk=min min min=min-rk=0rk当当rk min时，实际轮廓将出现时，实际轮廓将出现交叉现象，会引起运动失真。交叉现象，会引起运动失真。rk min min min=min+rk 0内凹的轮廓曲线不内凹的轮廓曲线不存在失真。存在失真。minrkrk min min=min-rk 3 mm，rk min-3 mm rk 0.8 min rk0,反之反之e0，反之，反之0。2、滚子从动件盘形凸轮机构的设

13、计、滚子从动件盘形凸轮机构的设计OnnB0Br0 yxrkBBrm（1）理论轮廓线）理论轮廓线ddyddxdydxtan（2）实际轮廓线方程：）实际轮廓线方程：sincoskkryyrxxBBBrrrr（3）凸轮加工时，刀具中心轨迹方程）凸轮加工时，刀具中心轨迹方程砂轮砂轮滚子滚子rrrcrc-rk c钼丝钼丝滚子滚子rkrcrk-rc c 在上式中，用在上式中，用|rc-rk|代替代替rk，即得即得刀具中心轨迹方程。刀具中心轨迹方程。sincoskkryyrxx使用要求使用要求选择凸轮机构的类型选择凸轮机构的类型设计从动件的运动规律设计从动件的运动规律确定基本尺寸确定基本尺寸建立凸轮廓线方程建立凸轮廓线方程计算机仿真计算机仿真评价评价决策决策3、凸轮机构的计算机辅助设计流程、凸轮机构的计算机辅助设计流程返回章目录返回章目录作 业4-14-44-5返回章目录返回章目录