第三章凸轮机构.ppt

第三章 凸轮机构及其设计 2 凸轮机构的特点和功能 5 凸轮机构基本尺寸设计 5.1 移动滚子从动件盘形凸轮机构 1、压力角及其许用值 （1）压力角与作用力的关系 压力角：接触点法线与从动件上作用点速度方向所夹的锐角。 自锁 6 凸轮机构的计算机辅助计算 * * （3）圆柱凸轮——空间凸轮机构 1.1 凸轮机构的组成 凸轮——一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触 从动件：平动，摆动 机架 1.2 凸轮机构的类型和分类方法 1、按照凸轮的形状分 1 凸轮机构的组成和类型 （1）盘形凸轮——平面凸轮机构 （2）移动凸轮——平面凸轮机构 2、按照从动件的形状分 3、按照从动件的运动形式分 （1）移动从动件 （2）摆动从动件 4、按照凸轮与从动件维持高副接触的方法分 （1）力封闭型凸轮机构 （2）几何封闭型凸轮机构 （3）平底从动件：用于高速。 （2）滚子从动件：应用最普遍； （1）尖底从动件：用于低速； 2.1 凸轮机构的特点 凸轮机构的特点在于：凸轮机构廓线与从动件之间是点或 线接触的高副，易于磨损故多用于传力不太大的场合。 2.2 凸轮机构的功能 1、实现无特定运动规律要求的工作行程 2、实现有特定运动规律要求的工作行程 3、实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程 偏距e：偏距圆 尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构 基圆： 凸轮轮廓上最小矢径为半径的圆 3 从动件运动规律设计 相应的凸轮转角称为推程运动角，用φ表示 ； 从动件上升的最大距离称为升距，用h表示； 从动件处于静止时的那段时间称为停歇； 从动件朝着凸轮轴心运动的那段 行程称为回程； 相应的回程运动角用φ′表示。 3.1 常用从动件运动规律 刚性冲击： 由于加速度发生无穷大突度而引起的冲击称为刚性冲击。 1、等速运动规律 2、等加速等减速运动规律 柔性冲击 ： 加速度发生有限值的突变 （适用于中速场合） 3、简歇运动规律 运动特征： 若 为零，无冲击， 若 不为零，有冲击 4、摆线运动规律 运动特征：没有冲击 5、3-4-5次多项式运动规律 为了获得更好的运动特征，可以把上述几种运动规律组合起来应用，组合时，两条曲线在拼接处必须保持连续。 3.2 运动规律的组合 组合后的从动件运动规律应该满足以下条件： 1、满足工作对从动件特殊的运动要求。 2、当可用不同运动规律组合起来形成从动件完整的运动 规律时，各段运动规律发位移、速度和加速度曲线在连接 点处其值应该相等。 3、在满足以上两个条件的前提下，还应使最大速度和最 大加速度的值尽可能小。 3.3 选择或设计从动件运动规律时应考虑的问题 设计方法：作图法，解析法 已知 转向。作图法设计凸轮轮廓 4.1 凸轮的廓线设计的基本原理 4 凸轮廓线设计 反转法 （1）尖端从动件 已知 转向 4.2 用作图法设计凸轮廓线 1、移动从动件盘形凸轮轮廓的设计 3）在理论轮廓上画出一系列滚子，画出滚子的 内包络线——实际轮廓曲线。 设计滚子从动件凸 轮机构时，凸轮的 基圆半径是指理论 轮廓曲线的基圆半 径。 （2）滚子从动件 1）去掉滚子，以滚子中心为尖底。 2）按照上述方法作出轮廓曲线——理论轮廓曲线 3）过B1、B2…点作出一系列平底，得到一直线族。 作出直线族的包络线，便得到凸轮实际轮廓曲线。 （3）平底从动件 1）取平底与导路的交点B0为参考点 2）把B0看作尖底，运用上述方法找到B1、B2… 2、摆动从动件盘形凸轮廓线的设计 已知：ω转向，r0，a，l，ψmax，φ-ψ 3、圆柱凸轮轮廓曲线的设计 4.3 用解析法设计凸轮廓线 1、移动滚子从动件盘形凸轮机构 （1）理论轮廓曲线方程 图示偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。求凸轮理论廓线的方程，反转法给整个机构一个绕凸轮轴心O的公共角速度-ω，这时凸轮将固定不动，而从动件将沿-ω方向转过角度ψ，滚子中心将位于B点。B点的坐标，亦即理论廓线的方程为： ra为理论廓线的基圆半径 对于对心从动件凸轮机构，因e=0，所以s0=ra （2）实际廓线方程 滚子从动件盘形凸轮的实际廓线是圆心在理论廓线上的一族滚子圆的包络线。由微分几何可知，包络线的方程为： 式中x1、y1为凸轮实际廓线上点的直角坐标。 对于滚子从动件凸轮，由于产生包络线（即实际廓线）的曲线族是一族滚子圆，其圆心在理论廓线上，所以有： 联立求解x1和y1，即得滚子从动件盘形凸轮的实际廓线参数方程： 上面的一组加减号表示一根外包络廓线，下面的一组加减号表示另一根内包络廓线。 （3）刀具中心轨迹方程 由图3.19可以