安工大机械设计基础-3凸轮机构要点.ppt

* 第三章 凸轮机构 教学目标 1．了解凸轮机构的类型，明确凸轮机构的优缺点、适用的工业场合。 2．能正确绘制从动件常用运动规律的位移线图； 3．掌握反转法，能用图解法绘制凸轮轮廓线； 基本要求 1.凸轮机构的类型和应用； 2.从动件常用运动规律及特点； 3.凸轮廓线的图解设计； 3-1 凸轮机构的类型和应用 一、凸轮机构分类 按凸轮廓线分：平面凸轮机构、空间凸轮机构 按运动方式分：转动凸轮 、移动凸轮 按接触方式分：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件 按约束方式分：力 约 束、几何约束 按从动件的运动方式分为：直动、摆动从动件凸轮机构 二、凸轮机构的特点与应用 优点：运动规律多样，结构简单紧凑，设计方便。 缺点：凸轮与从动件间是点、线接触，接触应力很大，容易磨损。 应用：广泛应用于传力不大的控制机构中。 3-2 从动件常用运动规律 一、基本概念 基圆 偏距圆 推程 回程 远休止 近休止 推程运动角 回程运动角　远休止角 近休止角 从动件位移 ?????与凸轮转角 ????之间的关系曲线称为从动件位移线图。从动件的位移线图取决于凸轮轮廓曲线的形状。即：从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同的轮廓曲线。 从动件位移线图 二. 等速运动规律 图中： 为推程运动角、h为升程、Ｔ为推程运动时间。 从动件运动开始、运动方向改变，终止运动时速度发生突变， =|∞|，巨大的冲击在所难免。我们把加速度理论值为无穷大所引起的冲击称为刚性冲击。 　　由于等速运动规律存在刚性冲击，因此这种运动规律不宜单独作为从动件的运动规律，一般应在运动的始点、转折点、终点采用其它运动规律过渡。 公式推导 以凸轮转角 表示的从动件运动方程为： 三、等加等减速运动规律 回程运动方程 这种运动规律的前半个推程为等加速运动，后半个推程为等减速运动。 这种运动规律在点o、m、e处加速度会出现有限值的突然变化，导致柔性冲击。所以这种运动规律只适用于中速凸轮机构 推程公式： 回程公式 四、简谐运动规律（又称为余弦加速度运动规律） 由加速度线图可见，这种运动规律的从动件只是在运动开始和结束时存在柔性冲击，因此这是一种较好的运动规律 点沿圆周匀速运动时，点在该圆的直径上的投影所构成的运动称为简谐运动，又称为余弦加速度运动。 五、正弦加速度运动规律 当滚圆沿纵坐标轴作匀速纯滚动时，圆周上一点的轨迹为一摆线。此时该点在纵坐标轴上的投影随时间变化的规律称摆线运动规律，由于其加速度曲线为正弦曲线，故又称为正弦加速度运动规律 特点：速度曲线和加速度曲线均连续无突变，故既无刚性冲击也无柔性冲击。 3-3 凸轮轮廓的图解设计 解析法 　　精度高，可借助计算机进行辅助设计，与数控加工设备结合后可实现无图纸加工，是目前常用的方法；该方法的缺点是不直观，要求初学者有较好的数学基础。 图解法 　　精度低，但直观简便，有助于帮助初学者掌握设计理论和方法。 确定了从动件运动规律后，就可根据所允许的空间和其它要求来绘制凸轮的轮廓曲线了。 凸轮轮廓的图解设计 如果给整个机构加上绕轴心Ｏ的公共角速度 -ω，机构各构件间的相对运动不会改变。但这样一来凸轮就不再转动，而机架和从动件将以角速度- ω绕Ｏ点反转，同时从动件保持相对于机架的运动。因从动件尖顶始终保持和凸轮轮廓的接触，故反转后尖顶的运动轨迹就是凸轮的轮廓，绘制凸轮廓线就是绘制尖顶的运动轨迹。　　不难看出，反转法的本质是改变参照系，即把原来建立在机架上的运动参照系改建到凸轮上面 工作时凸轮是运动的，要绘制凸轮轮廓就需要凸轮与图纸相对静止。为此，在图解设计中采用反转法。