凸轮机构的运动设计复习课程知识讲稿.ppt

第七章 凸轮机构的运动设计 motorlgs2006 7.1 凸轮机构的组成及其应用 凸轮机构的组成: 凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架组成。 凸轮---是一个具有曲线轮廓的构件，一般作主动件,且为匀速运动 从动件-----作往复直线运动或摆动 动画演示 实例1：专用车床的凸轮控制机构 动画演示 实例2：内燃机配气凸轮机构 动画链接1 动画链接2 凸轮机构的分类 凸轮机构分类 1、按凸轮的形状分类 2、按从动件运动副元素形状分类 4、按凸轮高副的锁合方式分类 平面凸轮机构 空间凸轮机构 盘形凸轮 移动凸轮 尖底从动件 滚子从动件 平底从动件 力锁合 形锁合 3、按从动件运动方式分类 摆动从动件 直动从动件 对心直动从动件 偏心直动从动件 凸轮机构的分类 按凸轮的形状分类 平面凸轮机构 空间凸轮机构 盘形凸轮 移动凸轮 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮 凸轮机构的分类 按从动件运动副元素形状分类 尖底从动件 滚子从动件 平底从动件 （a）、（b）为尖底从动件； （c）、（d）为滚子从动件； （e）、（f）为平底从动件。 凸轮机构的分类 按从动件运动方式分类 摆动从动件 直动从动件 对心直动从动件 偏心直动从动件 动画链接1 动画链接2 动画链接3 动画链接 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 动画链接 实际应用 动画链接 实际应用1 实际应用2 小 结： 组成凸轮机构的基本构件： 凸轮、推杆（从动件）、机架 凸轮机构的应用领域： 凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生产线中。 凸轮机构的优点: 结构简单、紧凑，通过适当设计凸轮廓线可以使推杆实现各种预期运动规律，同时还可以实现间歇运动。   凸轮机构的缺点: 接触为高副，易于磨损，多用于传力不大的场合。 7.2 凸轮机构从动件运动规律的设计 基本术语 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 由于凸轮一般以转速ω作匀速转动，所以凸轮的转角δ与转动时间t成线性关系（δ=ωt）。因此，通常将从动件的运动规律表示成凸轮转角δ的函数。——即从动件的位移S、速度线图V=V（δ）和加速度线图 从动件的运动设计的方法 三个线图之间的几何关系为： （7-1） B 从动件的推程,A → B； 从动件的远休止过程, B →C； 从动件的回程,C → D； 近休止状态,D → A 。 概念： 凸轮机构完成一个运动循环 动画演示 待定系数C0，C1，…，Cn可利用从动件在某些位置的位移、速度和加速度等边界条件来确定。 从动件推程的运动规律为多项式运动规律，其位移的一般表达式为： 讨论：n=5时，式中就有6个待定系数 求解：取n=5，设六个边界条件： 　　 δ=0　时，S=0，v=0，a=0, 　　 δ=δ0时，S=h，v=0，a=0 　　 求凸轮机构的运动规律。 将边界条件代入得一个六元线性方程组，解之得： C0 ＝０，C1 ＝０，C２ ＝０ C3＝10h/δ03，C4＝－15h/δ04；C5＝6h/δ05 得五次多项式运动规律的表达式为： 图7---5五次多项式运动规律 讨论：(1) 六个边界条件： 　　 δ=0 时，S=0，v=0，a=0, 　　 δ=δ0时，S=h，v=0，a=0 (2) 凸轮机构设计关键： ① 确定从动件的位移、速度和加速度三者之一与凸轮转角之间的函数关系； ② 确定相应的边界条件。 等速运动规律 推程： 回程： 其它几种常用的从动件的运动规律 在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无穷大惯性力，引起刚性冲击。 等加速等减速运动规律 推程： 回程： 在起点、中点和终点时，因加速度有突变而引起推杆惯性力的突变，且突变为有限值，在凸轮机构中由此会引起柔性冲击。 余弦加速度运动规律 推程： 回程： 正弦加速度运动规律 推程： 回程： 一般以机构中的冲击情况、从动件的最大速度和最大加速度三个方面对各种运动规律特性进行比较。 从动件常用运动规律的比较和选用 运动规律 冲击特性 适用场合 五次多项式 无 1.88 5.77 高速中载 等速 刚性 1.00 低速轻载 等加速等减速 柔性 2.00 4.00 中速轻载 余弦加速度 柔性 1.57 4.93 中速中载 正弦加速度 无 2.00 6.28 高速轻载 从动件运动规律的选择 在选择从动件的运动规律时，除要考虑刚性冲击与柔性冲击外，还应该考虑各种运动规律的速度幅值 、加速度幅值 及其影响加以分析和比较。 采用组合运动规律的目的： 避