第6章 凸轮机构的运动设计.ppt

第 六 章 凸轮机构的运动设计 6.1 凸轮机构的组成及其应用 思考一下 综合前面的各种凸轮的分类方式，试说出下面凸轮机构的名称 以凸轮轮廓最小向径r0为半径、凸轮轴心为圆心所作的圆称为基圆，r0称为基圆半径 推程 行程或升程(h) 推程运动角Ф0 远休止状态 远休止角Фs 回程 回程运动角Ф0’ 近休止状态 近休止角Фs’ 6.3凸轮轮廓曲线的设计` 如果已经根据工作要求和结构条件选定了凸轮机构的型式、基本尺寸，推杆的运动规律和凸轮的转向，就可进行凸轮轮廓曲线的设计了 凸轮轮廓曲线设计的方法有作图法和解析法 6.3.1凸轮廓线设计方法的基本原理 6.3.2用作图法设计凸轮廓线 为实际轮廓， 为理论轮廓。实际轮廓的曲率半径 等于理论轮廓的曲率半径 与滚子半径 之和，即： 。这样，不论滚子半径大小如何，凸轮的工作廓线总是可以平滑地作出。 2.改进型等速运动规律——消除刚性冲击 δ s δ1 δ2 δ0 a δ v δ 无论是采用作图法还是解析法设计凸轮轮廓曲线，所依据的基本原理都是反转法原理 在设计凸轮廓线时，可假设凸轮静止不动，而使推杆相对于凸轮作反转运动；同时又在其导轨内作预期运动，作出推杆在这种复合运动中的一系列位置，则其尖顶的轨迹就是所要求的凸轮廓线。这就是凸轮廓线设计方法的反转法原理 原理演示 在设计凸轮的轮廓时，需先取适当的比例尺μ1，根据已知的基圆半径r0和偏距e 作出基圆和偏距圆，然后才能运用上述反转法进行作图。其作图方法及步骤：1.确定推杆在反转运动中占据的各个位置；2.计算推杆在反转运动中的预期位移；3.确定推杆在复合运动中依次占据的位置；4.将推杆尖点各位置点连成一光滑曲线，即为凸轮轮廓曲线 动画演示 偏置直动 动画演示 偏置直动 对于直动滚子推杆盘形凸轮机构，在设计凸轮廓线时，可首先将滚子中心视为尖顶推杆的尖顶，按前述方法定出滚子中心在推杆复合运动中的轨迹(称为凸轮的理论廓线)，然后以理论廓线上一系列点为圆心，以滚子半径rr为半径作一系列的圆，再作此圆族的包络线，即为凸轮的工作廓线(又称实际廓线)。值得注意，凸轮的基圆半径系指理论廓线的最小半径 对于直动平底推杆盘形凸轮机构，在设计这种凸轮廓线时，可将推杆导路中心线与推杆平底的交点视为尖顶推杆的尖顶，按前述作图步骤确定出交点在推杆复合运动中依次占据的各位置。然后再过这些点作一系列代表推杆平底的直线，此直线族的包络线，即为凸轮的工作廓线 动画演示 凸轮轮廓曲线的设计的主要内容是建立凸轮轮廓曲线的参数方程。 6.4 凸轮的轮廓曲线设计 s D r0 e A B C ? 基本术语回顾： 基圆 r0 ：以凸轮最小半径所作的圆，称为凸轮的基圆半径。 凸轮转角δ ：以导路为参考轴进行测量。 从动件位移S ：从最低位置开始测量。 凸轮轮廓曲线的参数方程：得到凸轮轮廓的参数方程关键是确定凸轮轮廓上的任意点B的坐标 与凸轮转角δ之间的关系。 讨论: δ与B点之间的关系？ 矢量旋转方程(绕坐标原点） B1点 B点 讨论：B1点与B点的关系？ 凸轮轮廓曲线设计一般方法： 建立坐标系：一般将坐标系的原点取在凸轮的转动中心上，坐标轴的选取以比较容易地写出矢量的坐标表达式为原则； 将从动件处于运动过程中的任一位置，写出从凸轮转动中心到从动件尖底的矢量的坐标表达式； 将矢量沿与凸轮转动方向相反的方向转动一个对应凸轮的转角，得到新矢量，并利用平面矢量旋转矩阵得到新矢量的表达式，此式便为凸轮的廓线方程。 B1 B -? 例1：尖顶移动从动件盘型凸轮机构 已知：?的转向，ro, e，s=s(δ) -δ s x y O （1）取定xoy坐标，x或y轴平行于导路线，且使初始位置在第一象限； （2）写出点B1的坐标； S0 e B0 r0 ? 注意：δ??逆时针为正。 求解：凸轮轮廓曲线上点的坐标值或作出凸轮的轮廓曲线 （4）写出凸轮轮廓上点B的坐标。 （3）写出平面旋转矩阵 ； B1 B -? -δ s x y O S0 e B0 rb ? 例2：尖顶摆动从动件盘型凸轮机构 已知：?的转向，r0 ,中心距lO1O2＝a，摆杆长L ， B1 B （1）取定xoy坐标，x或y轴在O1O2 线上，且使初始位置在第一象限； （2）写出点B1的坐标； L B0 O1 O2 ? a ro ?0 ? x y - δ 求解：凸轮轮廓曲线上点的坐标值或作出凸轮的轮廓曲线 D 例2：尖顶摆动从动件盘型凸轮机构 （4）写出凸轮轮廓上点B的坐标 （3）写出平面旋转矩阵 ； 注意：δ逆时针为