CH09.ppt

第九章 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 返回 §9-1 凸轮机构的应用和分类 1．凸轮机构的应用 （1）实例 内燃机配气凸轮机构 自动机床进刀机构 自动机床凸轮机构 （2）特点 适当的设计凸轮廓线可实现各种运动规律，结构简单，紧凑； 但易磨损，传力不大。 * 2．凸轮机构的分类 （1）按凸轮的形状分 1）盘形凸轮（移动凸轮） 2）圆柱凸轮 （2）按推杆形状及运动形式分 1）尖顶推杆、滚子推杆和平底推杆 2）对心直动推杆、偏置直动推杆和摆动推杆 （3）按保持高副接触方法分 1）力封闭的凸轮机构 2）几何封闭的凸轮机构 凸轮机构的应用和分类(2/2) * §9-2 推杆的运动规律 基圆 基圆半径 r0 推程 推程运动角 δ0 远休 远休止角 δ01 回程 回程运动角 δ0′ 近休 近休止角 δ02 行程 h 推杆运动规律： s＝ s(t) ＝ s(δ ) v＝ v(t) ＝ v(δ ) a＝ a(t) ＝ a(δ ) 1．名词术语及符号 * 2．推杆常用的运动规律 （1）多项式运动规律 推程时：s = hδ /δ0 在始末两瞬时有刚性冲击。 推杆等加速推程段： s = 2hδ 2/δ02 推杆等减速推程段： s = h－2h(δ0－δ )2/δ02 在始、中、末三瞬时有柔性冲击。 推杆的运动规律(2/4) 1）一次多项式运动规律（等速运动规律） 2）二次多项式运动规律（等加速等减速或抛物线运动规律） 推杆的多项式运动规律的一般表达式为： s = C0+C1δ+C2δ 2+…+Cnδ n 式中δ 为凸轮转角；s为推杆位移；C0，C1，C2，…Cn为待定系数， 可利用边界条件等来确定。 * 对于多项式运动规律，其多项式中待定系数的数目应 与边界条件的数目相等，其数目多少应根据工作要求来确定。但 当边界条件增多时，会使设计计算复杂，加工精度也难以达到， 故通常不宜采用太高次数的多项式。 说明 （2）三角函数运动规律 推程时：s＝h[(δ /δ0)－sin(2π δ /δ0) /(2π)] 推程时：s＝h[1－cos(πδ /δ0)]/2 在始、末两瞬时有柔性冲击。 推杆的运动规律(3/4) 1）余弦加速度运动规律（简谐运动规律） 2）正弦加速度运动规律（摆线运动规律） s＝10hδ 3/δ03－15hδ 4/δ04＋6hδ 5/δ05 既无刚性冲击，又无柔性冲击。 3）五次多项式运动规律（3-4-5多项式运动规律） * 3．推杆的运动规律的选择 1）机器的工作过程只要求凸轮转过角度δ0时，推杆完成一 个行程 h或角行程Φ，而对其运动规律并未作严格要求。 在此情况下，可考虑采用圆弧、直线或其他简单曲线为凸轮 廓线。 例9-1 主令开关中的凸轮机构 2）机器的工作过程对推杆的运动规律有完全确定的要求。 此时只能根据工作所需要的运动规律来设计。 3）对于速度较高的凸轮机构，还应考虑该种运动规律的速 度最大值vmax、加速度最大值amax和跃度的最大值 jmax等。 组合原则 要保证在衔接点上运动参数保持连续；在运动的 始末处满足边界条件。 推杆的运动规律(4/4) （表9-1） （3）组合型运动规律 既无刚性冲击，又无柔性冲击。 * 无论是采用作图法还是解析法设计凸轮廓线，所依据的基本 原理都是反转法原理。 例9-2 偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构 §9-3 凸轮轮廓曲线的设计 1．凸轮廓线设计的基本原理 当给整个凸轮机构加一个公共角速度－ω，使其绕凸轮轴心 转动时， 凸轮将静止不动，而推杆则一方面随其导轨作反转运动， 另一方面又沿导轨作预期的往复运动。 推杆在这种复合运动中， 其尖顶的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线。 当根据凸轮机构的工作要求和结构条件选定了其机构的型式、 基本尺寸、推杆的运动规律和凸轮的转向之后，就可以进行凸轮 轮廓曲线的设计了。 凸轮廓线设计的方法： 作图法和解析法 （1）凸轮的轮廓曲线与推杆的相对运动关系 * 在设计凸轮廓线时，可假设凸轮静止不动，而其推杆相对凸轮作反转运动，同时又在其导轨内作预期运动，