051从动件运动规律和凸轮图解法设计要点.ppt

第5章 凸轮机构 低副机构一般只能近似的实现给定的运动规律，而且设计较为困难和复杂。当要求从动件的位移、速度和加速度必须严格的按照预定规律变化时，常采用凸轮机构来实现。 凸轮机构结构简单，设计方便，利用不同的凸轮廓线可以使从动件实现各种给定的运动规律，在自动机械和机械自动控制装置中获得广泛的应用。 教学目标： 1.知识目标 ⑴熟悉凸轮机构的类型、特点和应用。 ⑵掌握凸轮轮廓反转法图解方法。 ⑶熟悉从动件基本运动规律和运动方程。 ⑷了解解析法设计平面凸轮轮廓的直角坐标方程式。 ⑸掌握凸轮机构的结构影响因素。 ⑹熟悉凸轮机构的结构、常用材料和工作图例。 2.能力目标 ⑴具有绘制从动件基本运动规律位移线图的能力。 ⑵能够正确应用从动件基本运动规律的运动方程。 ⑶具有图解设计平面凸轮轮廓的能力。 ⑷具有应用平面凸轮机构解析法设计的初步能力。 ⑸具有合理确定凸轮机构基本尺寸的能力。 ⑹具有合理确定凸轮机构的结构和材料，以及绘制凸轮工作图的能力。 5.1 凸轮机构的类型和应用5.1.1 凸轮机构的组成和类型 图5-1 内燃机的配气机构 图5-2自动车床的进刀机构 1.按凸轮的形状分 ⑴盘形凸轮 ；⑵移动凸轮 ；⑶圆柱凸轮 2.按从动件的结构型式和运动方式分 从动件的结构型式有如下四种： ⑴尖底从动件；⑵滚子从动件 ⑶平底从动件；⑷球面底从动件 按照从动件的运动形式有： ⑴直动（移动）从动件； ⑵摆动从动件 5.2 从动件基本运动规律 以凸轮转角为横坐标、从动件位移为纵坐标，用曲线将从动件在一个运动循环中的位移变化规律表示出来，该曲线称为从动件的位移线图 5.2.1 从动件基本运动规律的运动方程和线图 1.等速运动规律（直线运动规律） 2.等加速等减速运动规律（抛物线运动规律） 3.余弦加速度运动规律（简谐运动规律） 4.正弦加速度运动规律（摆线运动规律） 从动件基本运动规律运动方程 等速运动 等加-等减速运动 余弦加速度运动 正弦加速度运动 5.2.2 从动件运动规律的选择 在选择从动件运动规律时，首先应满足机器的具体工作要求，同时还要考虑使凸轮机构具有良好的动力特性和便于加工制造。 能力训练案例5-1 ：试选择如图5-12所示绕线机传动系统中凸轮机构从动件的运动规律。 分析：绕线机传动系统是由电动机经过减速传动，驱动绕线轴3转动，其上固联的蜗杆4同步转动，带动蜗轮5及其上固联的盘形凸轮1转动，从而驱动从动件2绕固定铰链作往复摆动，使杆端的线均匀地缠绕在绕线轴3的卷筒上。 5.3 凸轮轮廓设计 5.3.1 用图解法设计凸轮轮廓 根据机器的使用场合和工作要求选定凸轮机构类型及从动件运动规律后，就可根据选定的基圆半径进行凸轮的轮廓曲线设计。 凸轮轮廓曲线设计的方法有图解法和解析法两种，图解法依据从动件的位移线图，解析法依据从动件的位移方程。 图解法的基本原理是反转法。 1.对心移动尖底从动件盘形凸轮轮廓 反转时其导路中心线始终通过凸轮轴心 2.对心移动滚子从动件盘形凸轮轮廓 ⑴绘制理论轮廓： ⑵绘制实际轮廓： 凸轮理论轮廓与实际轮廓是等距曲线 3.偏置移动从动件盘形凸轮轮廓 反转时其导路中心线始终与偏距圆相切 4.摆动从动件盘形凸轮轮廓 反转中摆动从动件的转轴始终在摆轴圆上 5.平底从动件盘形凸轮轮廓 思考和实训习题5-14 ：从动件升程 凸轮转角 时从动件等速运动上升到最高位置； 时从动件在最高位置不动； 时从动件以等加速等减速运动返回； 时，从动件在最低位置不动。试绘出从动件的位移线图。 提示： ⑴从动件在升程的位移线图是一条斜直线； ⑵从动件在回程的位移线图是两条光滑连接的抛物线。 5-15 : 按题5-14的运动规律设计一对心滚子直动从动件盘形凸轮轮廓。已知凸轮基圆半径 ，滚子半径 ，凸轮逆时针方向转动。 提示：⑴采用反转法绘制凸轮轮廓； ⑵先绘制凸轮的理论轮廓； ⑶再绘制凸轮的实际轮廓（滚子圆族的包络线）； ⑷保留作图辅助线（细线条）。 * * 图5-3 仿形车削刀架机构 轻载 高速 6.28 2 无 摆线运动 中载 4.93 1.57 行程始末 简谐运动 轻载 中速 4 2 行程始末中间 柔性 等加速等减速运动 轻载 低速 ∞ 1 行程始末 刚性 等速运动 载荷 速度 发生位置 性质 适用场合 冲击特性 运动规律 *