机械基础 课件 模块三任务 压力机送料机构中凸轮机构的设计.pptx

教学目标;【学习重点与难点】

1.从动件常用的运动规律；

2.反转法原理；

3.尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计；

4.滚子对心直动从动件盘形凸轮廓线设计；

5.凸轮压力角的校核与基圆半径的选择；

6.凸轮机构的材料与结构。;【相关知识】

一、凸轮机构的应用与特点、组成与分类

（一）凸轮机构的应用与特点

凸轮机构结构简单、紧凑，在机械工业中应用广泛，如图所示。

凸轮机构的特点如下：

（1）凸轮机构结构简单、紧凑。

（2）改变凸轮的轮廓曲线，可实现从动件各种复杂的运动规律。

（3）凸轮机构可作高速运动，且动作准确、可靠。

（4）凸轮机构属于高副机构，在接触处润滑不良，容易磨损。;（二）凸轮机构的组成与分类

1.凸轮机构的组成

如图所示，凸轮机构由凸轮1、从动件2和机架3三个构件组成。凸轮为主动件，作等速转动，从???件随凸轮轮廓的变化作相应的运动。;2.凸轮机构的分类

（1）按凸轮形状分

按凸轮的形状可分为盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮。;（2）按从动件末端形状分

按从动件末端形状可分为尖顶从动件、平底从动件、滚子从动件三种。;（3）按从动件运动形式分

按从动件运动形式可分为直动从动件、摆动从动件。;凸轮机构运动过程;4.远休止、远休止角

凸轮连续转动，从动件尖端在最高点位置不动的过程，称为远休止。在远休止过程时，凸轮所转过的角度，称为远休止角，用表示。

5.回程、回程运动角

凸轮连续转动，从动件尖端由最高点回到最低点的过程，称为回程。在回程过程中，凸轮所转过的角度，称为回程运动角，用表示。

6.近休止、近休止角

凸轮连续转动，从动件尖端在最低点位置不动的过程，称为近休止。在近休止过程时，凸轮所转过的角度，称为近休止角，用表示。;（二）位移线图

从动件的运动过程，可用位移线图表示，如图所示。;（三）从动件常用的运动规律

从动件的运动规律是指从动件的位移S、速度v以及加速度a随凸轮转角δ的变化规律。常见的运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律等。

1.等速运动规律

当凸轮以等角速度ω转动时，从动件在推程或回程中的速度保持不变的运动规律，称为等速运动规律。;（2）运动线图

运动线图如图所示。位移线图为－斜直线，速度线图为一水平线，加速度线图与水平坐标轴重合。;（3）运动特性分析

刚性冲击：从动件的瞬时加速度趋于无穷大时，惯性力也趋于无穷大，致使机构产生强烈的冲击，这种冲击称为刚性冲击。

（4）适用范围：由于产生刚性冲击，故只适用低速、轻载的凸轮机构。;2.等加速等减速运动规律

当凸轮以等角速度转动时，从动件在推程或回程中，前半程为等加速运动，后半程为等减速运动，且加速度的绝对值相等的运动规律，称为等加速等减速运动规律。;（2）运动线图;（3）运动特性分析

柔性冲击：从动件的瞬时加速度发生有限值变化，惯性力也发生有限值变化，机构由此受到的冲击称为柔性冲击。

（4）适用范围：由于存在柔性冲击，故仅适用中、低速场合。;三、盘形凸轮轮廓的设计

凸轮轮廓曲线的设计方法有解析法和图解法。本节只介绍图解法。

（一）图解法设计凸轮的原理

图解法设计凸轮轮廓采用反转法。;（二）图解法设计对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线;答案：;（三）图解法设计对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线;（a）（b）

对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线设计;四、凸轮机构基本尺寸的确定;F1是沿着从动件运动方向的有效分力，F2只是使从动件与导路间的正压力增大，从而使摩擦力增大，因而是有害分力。上式表明，在驱动力F一定的条件下，压力角α越大，有害分力越大，机构的效率就越低。当压力角α增大到某一值时，有害分力F2所引起的摩擦阻力将大于有效分力F1，这时无论凸轮给从动件的作用力F有多大，都不能推动从动件运动，即机构发生自锁（卡死）现象，而此时的压力角称为临界压力角。为了提高机构效率、改善传力性能，确定凸轮机构基本尺寸时务必使其最大压力角αmax小于或等于许用压力角[α]。;根据理论力学分析和实际经验，压力角的许用值如下:

对于移动从动件，在推程时[a]=30°～38°；

对于摆动从动件，在推程时[a]=40°～45°；

对于靠弹簧力复位的移动或摆动从动件，在回程时可取[a]=70°～80°。;2.凸轮基圆半径的确定

设计凸轮机构时，除了应使机构具有良好的传动性能外，还希望机构紧凑。在其它条件都不变的情况下，若把基圆半径增大，则凸轮的尺寸也将