精密机械设计基础第06章.ppt

1、参考文献参考文献张策主编，机械原理与机械设计（上册），机械工业出版社，2004黄锡恺等，机械原理，高等教育出版社，1997其他机械原理的相关书籍第一节第一节 概述概述第二节第二节 从动件常用运动规律从动件常用运动规律第三节第三节 图解法设计平面凸轮轮廓图解法设计平面凸轮轮廓第四节第四节 解析法设计平面凸轮轮廓解析法设计平面凸轮轮廓第五节第五节 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定本章重点本章重点 1.平面凸轮轮廓曲线的设计平面凸轮轮廓曲线的设计 2.凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定主要内容主要内容一、凸轮机构一、凸轮机构组成：凸轮、从动件和机架组成：凸轮、从动件和机架凸轮：

2、是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，凸轮：是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作连续等速转动。通常作连续等速转动。从动件：按预定运动规律作间歇（或连续）从动件：按预定运动规律作间歇（或连续）直线往复移动或摆动。直线往复移动或摆动。特点：从动件可按任意给定规律运动，结特点：从动件可按任意给定规律运动，结构简单、紧凑；凸轮轮廓加工困难，从动构简单、紧凑；凸轮轮廓加工困难，从动件易磨损。件易磨损。第一节第一节 概述概述 内燃机内燃机 二、凸轮机构类型二、凸轮机构类型按凸轮的形状分按凸轮的形状分 1.盘形凸轮盘形凸轮 a）移动凸轮移动凸轮 b）2.圆柱凸轮圆柱凸轮 c）按从动件的形状分按从动件的形状分 1

3、.尖底从动件尖底从动件 a）2.滚子从动件滚子从动件 b）3.平底从动件平底从动件 c）第二节第二节 从动件常用运动规律从动件常用运动规律回程回程推程推程停程停程盘形凸轮机构盘形凸轮机构基圆基圆rb 行程行程h推推(回回)程运动角程运动角、远远(近近)程休止角程休止角 s、s从动件运动规律是从动件在整个工作循环从动件运动规律是从动件在整个工作循环中，运动参数（位移、速度和加速度）随中，运动参数（位移、速度和加速度）随凸轮转角凸轮转角 变化的规律。变化的规律。从动件的运动规律与一定的凸轮轮廓形状从动件的运动规律与一定的凸轮轮廓形状相对应。相对应。一一.等速运动规律等速运动规律 刚性冲击刚性冲击适

4、用于低速凸轮机构适用于低速凸轮机构 00hshvva二二.等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律 等加速等加速 等减速等减速 柔性冲击柔性冲击适用于中、低速凸轮机构适用于中、低速凸轮机构 222202244hshvhaa222222()4()4hshhvha 三三.简谐运动规律简谐运动规律在运动始末点（在运动始末点（A、E点），加速度有变化点），加速度有变化柔性冲击，只适于中速；当从动件作连柔性冲击，只适于中速；当从动件作连续升续升-降循环运动时，降循环运动时，加速度曲线连续，无加速度曲线连续，无 冲击，可用于高速凸冲击，可用于高速凸 轮机构。轮机构。2221(1 cos)2sin2cos2

5、shvha 第三节第三节 图解法设计平面凸轮轮廓图解法设计平面凸轮轮廓已知：从动件的运动规律已知：从动件的运动规律 凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径 方法：反转法方法：反转法 原理：设想凸轮固定不动，从动件一方原理：设想凸轮固定不动，从动件一方面随导路绕凸轮轴心反方向转动，同时又面随导路绕凸轮轴心反方向转动，同时又按给定的运动规律在导路中作相对运动，按给定的运动规律在导路中作相对运动，从动从动 件尖底的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲件尖底的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。线。一一.直动从动件盘形凸轮轮廓直动从动件盘形凸轮轮廓 1、尖底从动件尖底从动件 已知：已知：从动件导路与凸轮回转中心的偏距从动件导路与凸

6、轮回转中心的偏距e 凸轮基圆半径凸轮基圆半径rb 凸轮以等角速度凸轮以等角速度 逆时针方向转动逆时针方向转动 从动件的位移线图从动件的位移线图 步骤：步骤：以以o为圆心作基圆和偏为圆心作基圆和偏距圆距圆确定从动件起始位置确定从动件起始位置C。使从动件中心线。使从动件中心线与偏距圆切于与偏距圆切于A点，点，并与基圆交于并与基圆交于C点。点。将运动线图分成若干将运动线图分成若干等分，并将偏距圆自等分，并将偏距圆自A点沿顺时针方向分点沿顺时针方向分成对应的等分成对应的等分A1、A2。erbCAO过分点过分点A1、A2作偏距圆切线，交基圆于作偏距圆切线，交基圆于B1、B2等点。等点。从动件尖底从从动件

7、尖底从B1点沿切线方向移动点沿切线方向移动S1到到C1点，点，从从B2移动移动S2到到C2点点，用光滑曲线连接，用光滑曲线连接C-C1-C2，此曲线为凸轮轮廓曲线。，此曲线为凸轮轮廓曲线。2、滚子从动件、滚子从动件以滚子中心作为上述从动件尖底，依上述以滚子中心作为上述从动件尖底，依上述方法画出凸轮轮廓理论廓线。方法画出凸轮轮廓理论廓线。以理论廓线上各点为圆心，以滚子半径为以理论廓线上各点为圆心，以滚子半径为半径，沿理论廓线作一系列圆。这些圆的半径，沿理论廓线作一系列圆。这些圆的内包络线即为滚子从动件凸轮的实际轮廓内包络线即为滚子从动件凸轮的实际轮廓曲线。曲线。二二.摆动从动件盘形凸轮轮廓摆动从

8、动件盘形凸轮轮廓 已知：已知：凸轮轴心与从动件的回转中心距凸轮轴心与从动件的回转中心距a 凸轮基圆半径凸轮基圆半径rb，从动件长，从动件长 L 凸轮以等角速度凸轮以等角速度 逆时针方向转动逆时针方向转动 从动件的位移线图从动件的位移线图 步骤：步骤：以凸轮中心以凸轮中心o为圆心，以为圆心，以rb、a为半径作基圆及中为半径作基圆及中心圆。心圆。在中心圆上取一点在中心圆上取一点o1为从动件转动中心的起始位为从动件转动中心的起始位置，以置，以o1为圆心以为圆心以l为半径画弧交基圆于为半径画弧交基圆于Ao，则，则o1Ao为摆动从动件的起始位置。为摆动从动件的起始位置。将运动线图的横坐标分成若干等分（如

9、图）。以将运动线图的横坐标分成若干等分（如图）。以o1为起点沿顺时针方向把中心圆分成与运动线图为起点沿顺时针方向把中心圆分成与运动线图对应的等分对应的等分o1、o2。以以o1为圆心，以为圆心，以L为半径画弧，交基圆于为半径画弧，交基圆于C1，作，作 C1 o1A1=1，交弧于，交弧于A1点，点，A1为凸轮廓线上为凸轮廓线上一点。同理可求出一点。同理可求出A2、A3等点。平滑联结等点。平滑联结A0、A1、A2成曲线，此曲线为所求凸轮的成曲线，此曲线为所求凸轮的轮廓曲线。轮廓曲线。第四节第四节 解析法设计平面凸轮轮廓解析法设计平面凸轮轮廓一、尖底直动从动件盘形凸轮轮廓一、尖底直动从动件盘形凸轮轮廓

10、 已知已知：偏距：偏距e、基圆半径、基圆半径rb、从动件运动规律从动件运动规律sf（）求求：凸轮轮廓曲线上各点坐标：凸轮轮廓曲线上各点坐标 设计原理设计原理反转法反转法 极点极点极轴极轴极坐标系极坐标系向径向径极角极角0A2222arctanarctanbbAreresee2222()Abrrese二、摆动从动件盘形凸轮轮廓二、摆动从动件盘形凸轮轮廓 已知已知：基圆半径：基圆半径rb，摆杆长度，摆杆长度 ，凸轮以等角速度凸轮以等角速度 逆时针转动逆时针转动 中心距中心距OO1=a 摆杆运动规律摆杆运动规律 f（）求求：凸轮轮廓曲线上各点坐标：凸轮轮廓曲线上各点坐标 设计原理设计原理反转法反转法

11、l极点极点极轴极轴极坐标系极坐标系向径向径极角极角)cos(2022alalrA0A2220cos2blaral第五节第五节 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定一、凸轮机构压力角的确定一、凸轮机构压力角的确定压力角：不考虑摩擦时，压力角：不考虑摩擦时，凸轮对从动件的正压力凸轮对从动件的正压力（沿（沿nn方向）与从动件方向）与从动件上力作用点的速度方向所上力作用点的速度方向所夹的锐角。夹的锐角。压力角越小，推动从动件压力角越小，推动从动件的有效分力越大，机构受的有效分力越大，机构受力情况越好，效率越高。力情况越好，效率越高。为改善凸轮受力情况，在结构允许条件下，为改善凸轮受力情况，在结

12、构允许条件下，尽可能尽可能 导轨长度导轨长度lb和和 悬臂尺寸悬臂尺寸la。若其它条件不变，若其它条件不变，则推力，则推力F 。lim 机构自锁，机构自锁，许用压力角许用压力角 lim 工作行程：移动从动件工作行程：移动从动件 30，摆动从动件摆动从动件 45 回回 程：程：70 80 2cos()(1)sin()0ablfl2cos()(1)sin()QabFFlfl二、基圆半径的确定二、基圆半径的确定 知：知：rb rb 2tan()()KKKbKbKbKdsdsvdtddrsrsrsdt21tan()tankkbkvvrs 三、滚子半径的确定三、滚子半径的确定 滚子半径滚子半径rr、实际

13、廓线曲率半径、实际廓线曲率半径 c、理论廓线曲率半径理论廓线曲率半径 对于内凹的理论轮廓曲线对于内凹的理论轮廓曲线 不论滚子半径多大，实际轮廓曲线总可不论滚子半径多大，实际轮廓曲线总可以作出来。以作出来。rcr对于外凸的理论轮廓曲线对于外凸的理论轮廓曲线 1.rr0，实际轮廓曲线可以，实际轮廓曲线可以作出。作出。rcr2.rr=、c=0，实际轮廓曲线出现一尖，实际轮廓曲线出现一尖点，易磨点，易磨 损。损。c）图）图3.rr 、c 0，产生交叉的实际轮廓曲，产生交叉的实际轮廓曲线，得不到完整的轮廓曲线，从动件运线，得不到完整的轮廓曲线，从动件运动将会失真。动将会失真。d）图）图结论结论 滚子半径滚子半径rr必须小于凸轮理论轮廓线外凸必须小于凸轮理论轮廓线外凸部分的最小曲率半径部分的最小曲率半径 可根据经验公式选取：可根据经验公式选取：minbrrrrr4.08.0min及