凸轮机构的设计和计算.ppt

第四章 凸轮机构及其设计 边界条件：当 t=0时，S=0；当 时，S=h * * §4-1 凸轮机构的应用和分类 ①盘形凸轮机构——平面凸轮机构 ②移动凸轮机构——平面凸轮机构 ③圆柱凸轮机构——空间凸轮机构 一、应用： 二、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 三、分类： 1、按凸轮的形状： 当从动件的位移、速度、加速度必须严格按照预定规律变化时，常用凸轮机构。 五、要求 2、按从动件的型式： ①尖底从动件：用于低速； ②滚子从动件：应用最普遍； ③平底从动件：用于高速。 3、按锁合的方式： 力锁合（重力、弹簧力）、几何锁合 四、特点 优点：1、能够实现精确的运动规律；2、设计较简单。 缺点：1、承载能力低，主要用于控制机构；2、凸轮轮廓加工困难。 1、分析从动件的运动规律 2、按照运动规律设计凸轮轮廓 §4-2 常用从动件的运动规律 2、偏距e：偏距圆 一、几个概念 尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构 1、基圆： 凸轮轮廓上最小矢径为半径的圆 推程运动角：φ=BOB′=∠AOB1 运休止角：φS=∠BOC=∠B1OC1 回程运动角：φ′=∠C1OD 近休止角：φS′=∠AOD 从动件位移线图：从动件速度线图，加速度线图 二、分析从动件的运动 行程：h(最大位移) 上升——停——降——停 三、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、匀速运动规律（推程段） 所以：c=0， 匀速运动在升程中的运动方程 回程中的运动方程 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） 等加速段 边界条件1 所以 边界条件2 所以 从动件在匀加速上升过程中的运动方程 等减速段 边界条件1 所以 边界条件2 所以 从动件在匀加速上升过程中的运动方程 3、加速度按余弦运动规律变化 运动特征： 若 为零，无冲击， 若 不为零，有冲击 所以 从动件按余弦加速规律上升时的运动方程为 4、加速度按正弦运动规律变化（了解） 运动特征：没有冲击 5、组合运动规律 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。 所以 从动件按余弦加速规律上升时的运动方程为 设计方法：作图法，解析法 已知 转向。作图法设计凸轮轮廓 一、直动从动件盘形凸轮机构 反转法 §4-3 凸轮轮廓的设计 1、尖底直动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓设计： 已知 转向 （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… 二、摆动从动件盘形凸轮机构 已知：ω转向，r0，a，l，ψmax，φ-ψ §4—4 用解析法设计凸轮的轮廓曲线 一、滚子从动件盘形凸轮 1．理论轮廓曲线方程 （1）直动从动件盘形凸轮机构 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 式1