机械设计基础课件第三章凸轮机构.ppt

第三章凸轮机构一、凸轮机构的应用和分类二、从动件常用运动规律三、凸轮机构的压力角四、图解法设计凸轮轮廓五、解析法设计凸轮轮廓第一节凸轮机构的应用和类型一、凸轮机构的应用低副机构一般只能近似的地给定运动规律，且设计较复杂，当从动件的位移、速度、加速度必须严格按预定规律变化，特别是当原动件作连续运动时从动件必须作间歇运动下，采用凸轮机构设计最为简便。图3-1为内燃机配气机构，气阀2的运动规律规定了凸轮的外形。当凸轮向径变化时，气阀产生往复运动，而当凸轮回转中心为圆心的圆弧轮廓与气阀平底接触时，气阀静止不动。第一节凸轮机构的应用和类型01图3-2为绕线机中用于排线的02凸轮机构，当绕线轴3快速转03动时，经齿轮带动凸轮1缓慢04转动，通过凸轮轮廓与尖顶A05之间的作用，驱动从动件2往06复摆动，从而使线均匀的缠绕07在绕线轴上。第一节凸轮机构的应用和类型第一节凸轮机构的应用和类型图3-4为自动上料机构。1凸轮是一个具有曲线轮廓或2凹槽的构件。它运动时，通3过高副接触可以使从动件获4得连续或不连续的任意预期5运动。6优点：结构简单、紧凑、设7计方便。8缺点：高副接触易磨损。9凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。1001凸轮机构的分类03按从动件的形式分：尖底、滚子、平底。02按凸轮的形状分：盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。04按从动件的运动形式分：直动从动件（对心、偏心）、摆动从动件。按凸轮与从动件维持接触的方式分：外力锁合（重力、弹簧力、其他力）、几何锁合（通过几何形状来锁合）05第一节凸轮机构的应用和类型第二节从动件的常用运动规律从动件的运动规律取决于凸轮的形状，而设计时，要按从动件的工作要求和条件设计凸轮曲线。即凸轮要按从动件运动规律进行设计。图3-5a所示为一尖底直动从动件盘形凸轮机构。其中以凸轮轮廓最小向径rmin为半径所作的圆称为该凸轮的基圆。凸轮的运动推程：从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定运动规律由离回转中心o最近的位置到达最远位置的过程。从动件的升程：从动件沿导路方向上升的距离h。推程运动角：推程对应凸轮的转角δt。停程：凸轮轮廓上两个圆弧段BC、DA与尖顶相接触时，从动件静止不动。回程：从动件由离回转中心o最远的位置回到最近位置的过程。030201050406第二节从动件的常用运动规律δs—远休止角、δs?—近休止角、δh—回程运动角01推程——停程——回程——停程02δtδs?δhδs03图3-5b所示，为从动件位移线图。它反映了从动件位移s与转角δ之间的关系。所谓从动件运动规律，是指从动件在运动过程中，其位移s、速度v、加速度a随凸轮转角δ的变化规律。04第二节从动件的常用运动规律从动件常用运动规律等速运动凸轮等速转动时，从动件在运动过程中的速度是常数。推程位移线图运动方程第二节从动件的常用运动规律在始末两端加速度a为正负无穷大，意味着凸轮机构极大的刚性冲击，因此此运动规律用在低速、从动件质量较小的机构中。（实际上由于材料的弹性变形，加速度和惯性力不会达到无穷大）01为避免刚性冲击，实用中在始末两段采用圆弧或抛物线代替直线——组合运动。02第二节从动件的常用运动规律第二节从动件的常用运动规律回程运动方程第二节从动件的常用运动规律等加速等减速运动规律是指从动件再一个行程中h，先作等加速运动，后作等减速运动，通常加、减速度的绝对值相等。从动件推程的前半程，运动时间t/2，对应转角δt/2。若初速度为零，由公式：010302第二节从动件的常用运动规律第二节从动件的常用运动规律由位移方程可知，当φ=1；2；013…时，s分别为1；4；9…所02以其位移线图可用于作图法方03便画出。04由运动线图可见，这种运动规05律的速度曲线是连续的，不会06出现刚性冲击。但在A、B、C07三处加速度曲线有突变，有限08值的惯性力也发生突变而导致09柔性冲击。因此这种运动规律10也只适用于中速的场合。11第二节从动件的常用运动规律第二节从动件的常用运动规律简谐运动（余弦加速运动）质点在圆周上作匀速运动时，它在这个圆的直径上的投影所构成的运动称为简谐运动。其位移曲线方程：第二节从动件的常用运动规律推程