《机械设计》课件3.ppt

* 第3章 凸轮机构 §3－1 凸轮机构的应用和类型 §3－2 从动件的常用运动规律 §3－3 凸轮机构的压力角 §3－4 图解法设计凸轮的轮廓 §3－5 解析法设计凸轮的轮廓 §3－1 凸轮机构的应用和类型 结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。 作用：将连续回转 = 从动件直线移动或摆动。 优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。 缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。 应用：内燃机 、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。 分类：1)按凸轮形状分：盘形、 移动、 圆柱凸轮 ( 端面 ) 。 2)按推杆形状分：尖顶、 滚子、 平底从动件。 特点： 尖顶－－构造简单、易磨损、用于仪表机构； 滚子――磨损小，应用广； 平底――受力好、润滑好，用于高速传动。 实例 1 2 刀架 o 3).按推杆运动分：直动(对心、偏置)、 摆动 4).按保持接触方式分： 力封闭（重力、弹簧等） 内燃机气门机构 机床进给机构 几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮) r1 r2 r1+r2 =const W 凹槽凸轮 等宽凸轮 等径凸轮 优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。 缺点：线接触，容易磨损。 作者：潘存云教授 主回凸轮 设计：潘存云 设计：潘存云 3 1 2 A 线 绕线机构 3 1 2 A 线 应用实例： 设计：潘存云 3 皮带轮 5 卷带轮 录音机卷带机构 1 放音键 2 摩擦轮 4 1 3 2 4 5 放音键 卷带轮 皮带轮 摩擦轮 录音机卷带机构 设计：潘存云 1 3 2 送料机构 设计：潘存云 δh δh o t δ1 s2 §3－2 从动件的常用运动规律 凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式; 名词术语： 一、推杆的常用运动规律 基圆、 推程运动角、 基圆半径、 推程、 远休止角、 回程运动角、 回程、 近休止角、 行程。一个循环 rmin h ω1 A 而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。 2)推杆运动规律; 3)合理确定结构尺寸; 4)设计轮廓曲线。 δs δs δ’s δ’s D B C B’ δt δt 推杆的运动规律 设计：潘存云 δh δh o t δ1 s2 rmin h ω1 A δs δs δ’s δ’s D B C B’ δt δt 运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S2、速度V2、 和加速度a2 随时间t 的变化规律。 形式：多项式、三角函数。 S2=S2(t) V2=V2(t) a2=a2(t) 位移曲线 边界条件： 凸轮转过推程运动角δt－从动件上升h 一、多项式运动规律 一般表达式：s2=C0+ C1δ1+ C2δ21+…+Cnδn1 (1) 求一阶导数得速度方程： v2 = ds2/dt 求二阶导数得加速度方程： a2 =dv2/dt =2 C2ω21+ 6C3ω21δ1…+n(n-1)Cnω21δn-21 其中：δ1－凸轮转角，dδ1/dt=ω1－凸轮角速度, Ci－待定系数。 = C1ω1+ 2C2ω1δ1+…+nCnω1δn-11 凸轮转过回程运动角δh－从动件下降h 在推程起始点：δ1=0， s2=0 代入得：C0＝0， C1＝h/δt 推程运动方程： s2 ＝hδ1/δt v2 ＝ hω1 /δt s2 δ1 δt v2 δ1 a2 δ1 h 在推程终止点：δ1=δt ，s2=h +∞ －∞ 刚性冲击 s2 = C0+ C1δ1+ C2δ21+…+Cnδn1 v2 = C1ω+ 2C2ω1δ+…+nCnω1δn-11 a2 = 2 C2ω21+ 6C3ω21δ1…+n(n-1)Cnω21δn-21 同理得回程运动方程： s2＝h(1-δ1/δh ) v2＝-hω1 /δh a2＝0 a2 ＝ 0 1.等速运动（一次多项式）运动规律 2. 等加等减速（二次多项式）运动规律 位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。 推程加速上升段边界条件： 起始点：δ1=0， s2=0， v2＝0 中间点：δ1=δt /2，s2=h/2 求得：C0＝0， C1＝0，C2＝2h/δ2t 加速段推程运动方程为： s2 ＝2hδ21 /δ2t v2 ＝4hω1δ1 /δ2t a2 ＝4hω21 /δ2t 设计：潘存云 δ1 a2 h/2 δt h/2 推程减速上升段边界条件： 终止点：δ1=δt ，s2=h，v2＝0 中间点：δ1=δt/2，s2=h/2 求得：C0＝－h， C1＝4h/δt ， C2＝-2h/δ2t