机械设计教学PPT凸轮机构及其设计汇总.ppt

* 张家港校区 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 凸轮机构的压力角 §9－4 凸轮轮廓曲线的设计 应用：送料机构、靠模车削机构、配气机构、冲床机构等。 特点： 滚子――磨损小，应用广； 平底――受力好、润滑好，用于高速传动。 尖顶－－构造简单、易磨损、用于仪表机构； §9－1凸轮机构的应用和分类 结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。 优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。 缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。 作用：将连续回转 = 从动件直线移动或摆动。 分类： 1)按凸轮形状分：圆锥、移动、圆柱、盘形凸轮。 2) 按推杆形状：尖顶、滚子、平底从动件。 靠模车削移动凸轮机构 3) 按推杆运动分：直动(对心、偏置)、 摆动 内燃机气门机构 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、等径凸轮) 优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。 缺点：线接触，容易磨损。 1 2 刀架 o 机床进给机构 设计：潘存云 δ0′ δ0′ o δ s §9－2 推杆的运动规律 凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形状; 名词术语： 一、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：h（最大位移）。 r0 h ω1 A 2)推杆运动规律; 3)合理确定结构尺寸; 4)设计轮廓曲线。 δ01 δ01 δ02 δ02 D B C B’ δ0 δ0 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 或δ的变化规律。 形式：多项式、三角函数。 S=S (t) 或S=S (δ) V=V (t)或V=V (δ) a=a (t)或a=a (δ) 设计：潘存云 δ0′ δ0′ o δ s r0 h ω1 A δ01 δ01 δ02 δ02 D B C B’ δ0 δ0 二、多项式运动规律 一般表达式： 求一阶导数得速度方程： 求二阶导数得加速度方程： 1.等速运动（一次多项式）运动规律 推程运动方程： 回程运动方程： s δ0 v a h +∞ －∞ 刚性冲击 2. 等加速等减速（二次多项式）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 v ＝4hωδ/δ02 a ＝4hω2/δ02 h/2 δ0 h/2 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 v ＝-4hω(δ-δ0)/δ02 a ＝-4hω2/δ02 2 3 5 4 6 2hω/δ0 柔性冲击 4hω2/δ02 δ a 重写加速段推程运动方程为： s ＝2hδ2/δ02 v ＝4hωδ/δ02 a ＝4hω2/δ02 3 设计：潘存云 h δ0 3.余弦加速度(简谐)运动规律 1 2 3 4 5 6 在起始和终止处理论上a为有限值，产生柔性冲击。 1 2 3 4 5 6 推程： 回程: s v a 设计：潘存云 v2 s 2 a 2 δ1 δ1 δ1 h o o o δt 正弦改进等速 三、改进型运动规律 将几种运动规律组合，以改善运动特性。 +∞ -∞ v s a h o o o Φ 设计：潘存云 O B ω1 定义：正压力与推杆上力作用点B速度方向间的夹角α → F ↑， 若α大到一定程度时，会有： →机构发生自锁。 §9－3 凸轮机构的压力角 α n n 一、压力角与作用力的关系 不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。 F F F F----有用分力, 沿导路方向 F----有害分力，垂直于导路 F =F tg α F 一定时， α↑ Ff F Ff 为了保证凸轮机构正常工作，要求： α [α] 设计：潘存云 O B ω1 二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系 P点为速度瞬心， 于是有： v=lOPω1 r0 ↑ [α]= 30? ----直动从动件； [α]= 35°～45°----摆动从动件； [α]= 70°～80°----回程。 n n P → lOP =v2/ω1 e α ds2/dΦ = ds2 /dΦ = lOC +