《机械原理》课件第9章凸轮机构及其设计.ppt

JM 返回 第9章 凸轮机构及其设计 §9－1 凸轮机构的应用和分类 §9－2 推杆的运动规律 §9－3 凸轮轮廓曲线的设计 §9－4 凸轮机构基本尺寸的确定 一、凸轮廓线设计方法的基本原理 二、用图解法设计凸轮廓线 1)对心直动尖顶推杆盘形凸轮 2)对心直动滚子推杆盘形凸轮 3)对心直动平底推杆盘形凸轮 4)偏置直动尖顶推杆盘形凸轮 5)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构 6)直动推杆圆柱凸轮机构 7)摆动推杆圆柱凸轮机构 三、用解析法设计凸轮的轮廓曲线 内燃机配气机构 靠弹簧力封闭 机床进给机构 几何形状封闭 1 2 刀架 o §9－1 凸轮机构的应用和分类 §9－1 凸轮机构的应用和分类（续） 1、结构特点：三个构件、盘（柱）状曲线轮廓、从动件呈杆状。 2、作用：将凸轮的连续回转转变为从动件直线移动或摆动。 3、优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。 4、缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。 1)按凸轮形状分：盘形、 移动、圆柱凸轮 (端面) 。 5、应用：内燃机 、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。 6、分类： 2)按推杆形状分：尖顶、 滚子、平底从动件。 3).按推杆运动分：直动(对心、偏置)、 摆动 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。 4).按保持接触方式分：力封闭（重力、弹簧等） 几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮) 内燃机气门机构 靠弹簧力封闭 机床进给机构 几何形状封闭 1 2 刀架 o §9－1 凸轮机构的应用和分类（续） r1 r2 r1+r2 =const W 凹槽凸轮 主回凸轮 等宽凸轮 等径凸轮 §9－2 推杆的运动规律 凸轮机构设计的基本任务是根据工作要求选定凸轮机构的型式、推杆运动规律、合理确定结构尺寸、设计轮廓曲线。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。 名词术语： 运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S、速度V、和加速度a 随时间t 的变化规律。 分类：多项式运动规律、三角函数运动规律。 S=S(t) V=V(t) a=a(t) 1.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。 r0 h B’ o t δ s δ01 δ01 δ02 δ02 δ0 δ0 δ’0 δ’0 ω A D C B 远休、 近休、 边界条件： 凸轮转过推程运动角δ0－从动件上升h 凸轮转过回程运动角δ’0－从动件下降h 1、多项式运动规律 一般表达式：s=C0+ C1δ+ C2δ2+…+Cnδn (1) 求一阶导数得速度方程：v=ds/dt 求二阶导数得加速度方程： a =dv/dt =2 C2ω2+ 6C3ω2δ…+n(n-1)Cnω2δn-2 其中： δ－凸轮转角，dδ/dt=ω－凸轮角速度, Ci－待定系数。 a)一次多项式（等速运动）运动规律 在推程起始点：δ=0， s=0 代入得：C0＝0， C1＝h/δ0 推程运动方程： s＝hδ/δ0 v＝ hω/δ0 a=0 s δ δ0 v δ a δ h 在推程终止点：δ=δ0，s=h +∞ －∞ 刚性冲击 = C1ω+ 2C2ωδ+…+nCnωδn-1 同理得回程运动方程： s＝h(1-δ/δ’ 0 ) b)二次多项式（等加等减速）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：δ=0， s=0， v＝0 中间点：δ=δ0/2，s=h/2 求得：C0＝0， C1＝0，C2＝2h/δ02 加速段推程运动方程为： s ＝2hδ2/δ02 推程减速上升段边界条件： 终止点：δ=δ0， s=h， v＝0 中间点：δ=δ0/2，s=h/2 求得：C0＝－h， C1＝4h/δ0，C2＝-2h/δ02 减速段推程运动方程为： s ＝h-2h(δ-δ0)2/δ02 1 δ s δ v δ a v ＝4hωδ/δ02 a ＝4hω2/δ02 v ＝-4hω(δ-δ0)/δ02 a ＝-4hω2/δ02 2 3 5 4 6 3 h/2 δ0 h/2 2hω/δ0 柔性冲击 4hω2/δ02 v＝-hω/δ’0 a＝0 c)五次多项式运动规律 s =C0+ C1δ+ C2δ2+ C3δ3+ C4δ4+C5δ5 v =ds/dt = C1ω+ 2C2ωδ+ 3C3ωδ2+ 4C