Chapter 4 Cams and Its Design课件.ppt

Chapter 4. Cams and Its Design Sun Zhihong Zhsun@dhu.edu.cn Today’s topics Decision of cam mechanism’s basic dimension 凸轮机构基本尺寸的确定 * 东华大学机械工程学院 孙志宏 * DHU 孙志宏 Decision of cam mechanism’s dimension 前面设计廓线时的凸轮结构参数r0、e、rT等，是预先给定的。实际上，这些参数也是根据机构的受力情况是否良好、动作是否灵活、尺寸是否紧凑等因素由设计者确定的。 1. 凸轮机构的压力角 2. 基圆半径 3. 滚子半径 4. 平底从动件的宽度 l b B ω d Pressure angle of cam mechanism 受力图中，由∑Fx=0，∑Fy=0，∑MB=0 得： FR2 FR1 t t n n φ1 φ2 φ2 α -Fsin(α+φ1 )+(FR1－FR2 )cosφ2=0 －G+Fcos(α+φ1 )－ (FR1+ FR2 )sinφ2=0 FR2cosφ2 (l+b)－ FR1cosφ2 b=0 由以上三式消去FR1、FR2 得： v G F= cos(α+φ1 )-(1+2b/l) sin(α+φ1 )tgφ2 G α↑ ?分母↓ ?F↑ 若α大到使分母趋于0，则 F ? ∞ ?机构发生自锁 F 称αc=arctg[1/(1+2b/l)tgφ2 ] - φ1 为临界压力角 。 增大导轨长度 l 或减小悬臂尺寸 b 可提高αc， 工程上要求：αmax ≤[α] 直动推杆：[α]＝30° 摆动推杆：[α]＝35°～45° 回 程：[α]’＝70°～80° 提 问：平底推杆α＝？ n n 0 v O ω r0 运动规律确定之后，凸轮机构的压力角α与基圆半径r0直接相关。 ∴ tgα = s + r20 - e2 ds/dδ- e B O ω s0 s D P点为相对瞬心： 由△BCP得: 2.凸轮基圆半径的确定 ds/dδ OP= v/ω = [ds/dt] / [dδ/dt] =[ds/dδ] =(ds/dδ-e)/(s0+s) tgα=(OP-e)/BC n n P v v r0 α e 其中： s0= r20 - e2 r0 ↑ ? α↓ 图示凸轮机构中，导路位于右侧。 e ↑ ? α↓ C O B ω α ds/dδ ∴ tgα = s + r20 - e2 ds/dδ + e n n 同理，当导路位于中心左侧时，有： ∴ CP = ds/dδ + e e P C r0 s0 s D =(ds/dδ+e)/(s0+s) tgα=(OP+e)/BC 其中： s0= r20 - e2 e ↑ ?α↑ OP= v/ω = [ds/dt] / [dδ/dt] =[ds/dδ] 此时，当偏距e增大时，压力角反而增大。 对于直动推杆凸轮机构存在一个正确偏置的问题！ α o B ω n n P e 综合考虑两种情况有： tgα = s + r20 - e2 ds/dδ ± e “+” 用于导路和瞬心位于凸轮回转中心的两侧(负偏置)； 显然，导路和瞬心位于中心同侧时，压力角将减小。 正确偏置：导路位于与凸轮旋转方向ω相反的位置。 α B 0 ω n n P e 正确偏置 错误偏置 “-” 用于导路和瞬心位于凸轮回转中心的同侧（正偏置）； 注意：用偏置法可减小推程压力角，但同时增大了回程压力角，故偏距 e 不能太大。 设计时要求： α≤[α] 于是可以用下式确定基圆半径： 对心布置有：tgα=ds/dδ/ (r0+s） 1)加大基圆半径r0 ， 2)将对心改为偏置， 3)采用平底从动件, α=0 r0↑ ?α↓ e↑ ?α↓ 提问