河南科技大学课程机械设计基础.pptx

31 凸轮机构的应用和类型一、凸轮机构的特点和应用1、组成：凸轮从动件机架2、特点：u结构简单、紧凑；u可精确实现从动件任意的运动规律；u设计方法简单；u高副接触易磨损；u制造较连杆机构困难。3、应用：用于实现运动规律有特殊要求，载荷不大、行程较小的场合，广泛用于各种机械，特别是控制装置、仪器仪表、自动机械中。31 凸轮机构的应用和类型31 凸轮机构的应用和类型31 凸轮机构的应用和类型31 凸轮机构的应用和类型31 凸轮机构的应用和类型二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类1、按凸轮的形状分盘形凸轮移动凸轮31 凸轮机构的应用和类型圆柱凸轮圆柱凸轮31 凸轮机构的应用和类型2、按从动件分按运动形式分直动从动件对心直动从动件偏置直动从动件摆动从动件31 凸轮机构的应用和类型按接触形式分尖端从动件滚子从动件平底从动件31 凸轮机构的应用和类型分隔1831 凸轮机构的应用和类型接触形式比较接触形式优点缺点应用尖端滚子平底结构紧凑，能与任意形状的轮廓接触，实现任意运动规律。易磨损，承载能力低低速、轻载耐磨损结构复杂中载，应用最广u易形成油膜，润滑好，耐磨损；u=C，一般=0，受力好，效率高凸轮廓线不能内凹，运动规律受限制高速31 凸轮机构的应用和类型3、按凸轮与从动件保持接触的方法分力封闭：重力、弹簧力重力封闭弹簧力封闭31 凸轮机构的应用和类型3、按凸轮与从动件保持接触的方法分力封闭：重力、弹簧力几何封闭：凹槽、等宽、等径、主回凹槽凸轮31 凸轮机构的应用和类型B等等宽宽凸凸轮轮B31 凸轮机构的应用和类型等径凸轮r1r2r1+r2=const主回凸轮31 凸轮机构的应用和类型几何封闭的优缺点：免除弹簧附加的力，效率较高；机构外廓尺寸较大，设计较复杂。2、偏置距e偏置圆3、行程h（或 max）从动件的最大位移（或角位移）1、基圆半径rmin凸轮转动中心到轮廓曲线的最短距离32 从动件的运动规律一、名词术语一、名词术语rminrmin32 从动件的运动规律4、运动过程凸轮转角廓线从动件行程推程推程运动角升h远休止程远休止角停止回程回程运动角降h近休止程近休止角停止位移曲线动画32 从动件的运动规律32 从动件的运动规律二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律1、等速运动规律边界条件：u在行程的始、末点，速度有突变，a，惯性力很大，引起刚性冲击；u适用于低速。讨论推程32 从动件的运动规律回程二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律1、等速运动规律边界条件：u在行程的始、末点，速度有突变，a，惯性力很大，引起刚性冲击；u适用于低速。讨论推程32 从动件的运动规律2、等加速等减速运动规律边界条件：前半程：后半程：前半程等加速运动：又32 从动件的运动规律讨论u在A、B、C三点，a有突变，惯性力也有突变，引起柔性冲击；ua 2，a，也不适用于高速。适用于中速运转的场合。2、等加速等减速运动规律前半程：后半程：32 从动件的运动规律1 2 34 56位移曲线的作法辅助线法123 4 5 63、余弦加速度(简谐)运动规律123 456123456 当质点沿着以推程h为直径的圆周匀速运动时，它在直径上的投影构成的运动。讨论 始、末两点a有突变，引起柔性冲击；但若是升-降-升型运动规律，则可获得连续a线图，可用于高速。32 从动件的运动规律一、凸轮廓线设计方法的基本原理一、凸轮廓线设计方法的基本原理基本方法：基本方法：反转法 给整个凸轮机构施以“-”时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。O O33 凸轮轮廓曲线的设计基本问题：基本问题：已知：rmin、（方向）、e（大小、方向），从动件的类型及运动规律，求凸轮廓线。凸轮-静止机架-以“-”绕o o点转动从动件随机架以“-”反转相对机架按s=f()运动反转法显然：反转后迹点的轨迹即是凸轮的理论廓线。已知：rmin，（方向），e，s=f()，设计凸轮廓线1.直动尖顶从动件盘形凸轮二、用作图法设计凸轮廓线二、用作图法设计凸轮廓线 33 凸轮轮廓曲线的设计S-线图O Osl2、直动滚子从动件盘形凸轮已知：rmin，（方向），e，rr，s=f()，设计凸轮廓线。33 凸轮轮廓曲线的设计S-线图sl把滚子中心A当作尖端2、直动滚子从动件盘形凸轮O O理论廓线 以理论廓线上各点为圆心，作滚子圆族，其包络线即为实际廓线。实际廓线已知：rmin，（方向），e，rr，s=f()，设计凸轮廓线。3-3 凸轮轮廓曲线的设计动画 S-线图sl3、对心直动平底从动件盘形凸轮已知：rmin，（方向），s=f()，设计凸轮廓线。在理论廓线上各点作出相应的平底直线族，其包络线即为实际廓线。33 凸轮轮廓曲线的设计动画S-线图偏置直动从动件盘形凸轮机构O O 33 凸轮轮廓曲线的设计O O在偏距圆或基圆上凸轮反转角度的度量：推杆位移的度量：沿导路方向!角不可在轮廓上度量4、摆动从动件盘形凸轮机构 33 凸轮轮廓曲线的设计已知：rmin，（方向），机架长LOA，摆杆长LAB，=f()，设计凸轮廓线。-线图4、摆动从动件盘形凸轮机构 33 凸轮轮廓曲线的设计已知：rmin，（方向），机架长LOA，摆杆长LAB，=f()，设计凸轮廓线。讨论若为滚子从动件，则作滚子圆族的包络线为实际廓线；若为平底从动件，则作平底族的包络线为实际廓线；反转角度的度量摆杆中心A绕O的转角；34 凸轮机构压力角与基本尺寸一、凸轮机构中的压力角与作用力的关系一、凸轮机构中的压力角与作用力的关系压力角：不计摩擦时，从动件受力方向 与速度方向的夹角。17FFFF=Ftan F一定，一定，F 甚至甚至自锁自锁 max=30直动=45 摆动P与e在轮心O点的同侧，取“”，异侧取“”。讨论 与s有关，各点不同；与e的大小和方位的大小和方位有关；当s、ds/d、e一定时，34 凸轮机构压力角与基本尺寸二、凸轮机构中的压力角与基圆半径二、凸轮机构中的压力角与基圆半径rmin的关系的关系偏置的目的：减小推程压力角3-4 凸轮机构基本尺寸的确定确定r0的原则：在结构尺寸允许的条件下，尽可能使 减小；在不超过的条件下，选较小的r0。确定r0的方法初选r0验算方法：初选r0，计算出各点的，使 max；由求出r0 min的图解安全区法；诺模图法。根据计算设计法：在上式中代入的一系列值，可求出对应的一系列r0值r01、r02、r0n，应使：3-4 凸轮机构基本尺寸的确定三、滚子半径的确定三、滚子半径的确定设：当理论廓线内凹时，当理论廓线外凸时，轮廓变尖轮廓失真3-4 凸轮机构基本尺寸的确定轮廓变尖轮廓失真为避免运动失真，常取：或 min的求法：图解近似确定-三圆法解析法逐点计算、比较，确定 min。注意从结构、强度方面考虑，滚子半径rT不能太小，通常取若rT不能减小而又出现运动失真，怎么办？举例例、图示凸轮机构中，从动件的起始上升点为C0点，试标出从C0点到C点接触时，凸轮转过的角度及从动件的位移s和压力角。基圆？位移？nn压力角？举例例、图示凸轮机构中，试标出图示位置从动件位移s1和压力角1；当凸轮由图示位置转过60时，从动件的位移s2压力角2。理论廓线12nn举例例、图示凸轮机构中，试标出凸轮从图示位置转过60 后从动件的角位移 和压力角。