设计与制造ii-me209-ch6 凸轮机构 - guo (1)

“设计与制造II”课程 （D0; hh ccck 动规律动规律 回程阶段边界条件：回程阶段边界条件：回程阶段边界条件：回程阶段边界条件： hh 012 ; 22 )sin( 2 )cos( 22 h v hh s 0v hh 29 )cos( 2 2 2 22 h a 012 ;0; 22 hh ccck 简谐运动规律简谐运动规律简谐运动规律简谐运动规律( (余弦加速度余弦加速度余弦加速度余弦加速度) ) 三角函数运动规律 回程回程回程回程, 0 )cos( 22 h hh s 从从 )( )sin( 2 22 h h v 从动件的从动件的 )cos( 2 2 a 的运动的运动动规律动规律 推程推程推程推程, 0 )cos( 22 hh s )sin( 2 22 22 h h v 30 )cos( 2 2 22 h a 三角函数运动规律 摆线运动规律摆线运动规律摆线运动规律摆线运动规律( (正弦加速度正弦加速度正弦加速度正弦加速度, , cycloidalcycloidal motion function)motion function) 推程推程推程推程推程推程推程推程, 0 2 从从 ) 2 sin( 2 sin hh RRs 从动件的从动件的 2 ) 2 sin( 2 hh hh s 的运动的运动 ) 2 sin( 2 ) 2 cos( 2 h a hh v 动规律动规律 )sin( 2 a 由于由于加速度没有突变加速度没有突变因因由于由于加速度没有突变加速度没有突变，因因 而在运动中没有冲击。可 在较高速度工况下使用。 而在运动中没有冲击。可 在较高速度工况下使用。 31 冲击冲击？冲击冲击？ 三角函数运动规律 摆线运动规律摆线运动规律摆线运动规律摆线运动规律( (正弦加速度正弦加速度正弦加速度正弦加速度, , cycloidalcycloidal motion function)motion function) 通 推程推程推程推程 从从 其中 2 ) 2 sin( 2 hh hh s 式 从动件的从动件的 推程阶推程阶段边段边界条件界条件：推程阶推程阶段边段边界条件界条件： 其中， ) 2 sin( 2 ) 2 cos( 2 2 h a hh v 的运动的运动 推程阶界条件推程阶界条件推程阶界条件推程阶界条件 ; k= 动规律动规律 ; k 回程阶段边界条件：回程阶段边界条件：回程阶段边界条件：回程阶段边界条件： ; k= ) 2 cos( ) 2 sin( 2 hh v hh hs 32 ) 2 sin( 2 )cos( 2 2 h a v 三角函数运动规律 摆线运动规律摆线运动规律摆线运动规律摆线运动规律( (正弦加速度正弦加速度正弦加速度正弦加速度, , cycloidalcycloidal motion function)motion function) 回程回程回程回程, 0 ) 2 i ( hh h 从从 ) 2 cos( ) 2 sin( 2 hh v hh hs 从动件的从动件的 ) 2 sin( 2 )( 2 2 h a 的运动的运动 推程推程推程推程, 0 动规律动规律 ) 2 ( ) 2 sin( 2 hh hh s ) 2 sin( 2 )cos( 2 2 h a v 33 BackBack 2 从动件运动规律的设计（组合运动规律的设计） 动量动量受时产生受时产生极极大冲力大冲力从动件从动件 1) 1) 从动件的最大速度要从动件的最大速度要v vmax max 尽量小尽量小。 2) 。 2) 从动件的最大加速度要从动件的最大加速度要a amax max 尽量小尽量小。 1.1.动量动量mv：mv：受受阻阻时产生时产生极极大冲力大冲力。从动件从动件 质量m较大时，选v质量m较大时，选vmax max小者。 小者。 2.2. 惯性力ma：接触应力大，影响强度、加惯性力ma：接触应力大，影响强度、加 从从 3) 3) 从动件的最大跃度要从动件的最大跃度要j jmax max 尽量小。尽量小。 v vmax max、 、a amax max 、j jmax max的值越小越好，但相互矛盾相互制约。 的值越小越好，但相互矛盾相互制约。 几种基本运动规律的特性值几种基本运动规律的特性值 剧磨损。剧磨损。高速凸轮机构，选a高速凸轮机构，选amax max小者。 小者。 从动件的从动件的 几种基本运动规律的特性值几种基本运动规律的特性值 的运动的运动动规律动规律 34 BackBack 1) 1) 选择种基本运动规律为主体运动规律选择种基本运动规律为主体运动规律然后用其他运动规律与之然后用其他运动规律与之 组合型运动规律 组合原则组合原则 1) 1) 选择选择一一种基本运动规律为主体运动规律种基本运动规律为主体运动规律，然后用其他运动规律与之然后用其他运动规律与之 组合，通过优化对比，寻求最佳的组合型式。 2) 组合，通过优化对比，寻求最佳的组合型式。 2) 在行程的起始点和终止点，有较好的边界条件在行程的起始点和终止点，有较好的边界条件。 3) 不同运动规律的3) 不同运动规律的连接点处连接点处，要满足位移、速度、加速度甚至更高一 阶 ，要满足位移、速度、加速度甚至更高一 阶导数的连续导数的连续。 各律有能各律有能 从从 4) 4) 各各段不同的运动规段不同的运动规律律要要有有较好的动力性较好的动力性能能和工艺性和工艺性。 从动件的从动件的的运动的运动动规律动规律 35 BackBack 从动件运动规律的选择 运动规律加速度a运动规律加速度amax max 冲击适用场合冲击适用场合 从从 等速运动等速运动无穷大突变刚性低速、轻载 从动件的从动件的 等加速等减速等加速等减速有限值突变柔性中速、轻载 简谐简谐 的运动的运动 简谐简谐 （余弦加速度）（余弦加速度） 有限值突变柔性中速、中载 摆线摆线 动规律动规律 摆线摆线 （正弦加速度）（正弦加速度） 无突变无高速、轻载 五次多项式五次多项式 无突变无高速中载 五次多项式五次多项式 (3-4-5多项式）(3-4-5多项式） 无突变无高速、中载 组合摆线组合摆线无突变无高速、中载 36 BackBack 凸轮机构的相对运动原理凸轮机构的相对运动原理 凸轮机构的轮廓曲线凸轮机构的轮廓曲线 凸轮凸轮 凸轮机构的轮廓曲线凸轮机构的轮廓曲线 凸轮廓线的设计凸轮廓线的设计 轮轮廓轮轮廓廓曲线廓曲线线的设线的设计计 37 BackBack 凸轮机构的相对运动原理 凸轮凸轮轮轮廓轮轮廓廓曲线廓曲线线的设线的设 凸轮运转凸轮运转 凸轮静止凸轮静止相对关系相对关系 凸轮运转凸轮运转 凸轮静止凸轮静止相对关系相对关系 计计 38 BackBack 凸轮机构的相对运动原理 凸轮凸轮轮轮廓轮轮廓廓曲线廓曲线线的设线的设计计 凸轮机构的轮廓曲线 对心尖底直动从动件对心尖底直动从动件 凸轮凸轮 选定基圆半径 r0，画出基圆； 等分位移曲线 轮轮廓轮轮廓 等分位移曲线， 确定设计点； 应用反转法逐 点作图确定各接 廓曲线廓曲线 点作图确定各接 触点位置B0，B1， B2，； 光滑连接B 线的设线的设 光滑连接B0， B1，B2， 点， 就得所要设计的 凸轮廓线 计计 凸轮廓线。 40 凸轮机构的轮廓曲线 滚子直动从动件滚子直动从动件 选定基圆半径r0，画出基圆； 以偏距e为半径，画出偏距圆； 将位移曲线作等分确定设计 凸轮凸轮 将位移曲线作等分，确定设计 点； 相应等分偏距圆，并过偏距圆 轮轮廓轮轮廓 上等分点k1,k2作偏距圆切线； 应用反转法逐点作图确定各滚 子中心点位置B0，B1，B2，； 廓曲线廓曲线 子中心点位置B0，B1，B2，； 光滑连接B0，B1，B2，点， 就得所要设计的凸轮的理论廓线理论廓线； 选择滚子半径 线的设线的设 选择滚子半径rT 以理论廓线为中心作一系列滚 子； 计计 作这一系列滚子的内包络线， 就得所要设计的凸轮的廓线，称 为实际廓线实际廓线为实际廓线实际廓线 。 凸轮机构的轮廓曲线 平底直动从动件平底直动从动件 按比例画出并等分位移曲 线，确定设计点； 凸轮凸轮 选定基圆半径r0，画出基 圆； 轮轮廓轮轮廓 应用反转法作图确定对应 每一个i 和si的平底位置； 作系列平底位置的包络 廓曲线廓曲线 作一系列平底位置的包络 线，就得所要设计的凸轮的 廓线 线的设线的设 廓线。 为保证平底于凸轮廓线始终接 触满 计计 触，必须满足： 凸轮廓线必须全部为外凸曲线， 不允许出现内凹部分；不允许出现内凹部分； 平底必须有足够的长度L。 尖端、滚子、平底从动件的凸轮轮廓对比尖端、滚子、平底从动件的凸轮轮廓对比 凸轮凸轮轮轮廓轮轮廓廓曲线廓曲线线的设线的设计计 凸轮机构的轮廓曲线 摆动从动件摆动从动件 按比例画出并等分角位移曲 线 ()确定设计点 凸轮凸轮 线=()，确定设计点； 选定基圆半径r0，画出基圆； 由rl 和l 确定从动件的 轮轮廓轮轮廓 由rO,lOA和lAB确定从动件的 初位角0； 应用反转法，将从动件转动 廓曲线廓曲线 应用反转法将从动件转动 中心O反转，画出对应每一位置 i，si的从动件位置A1B1，A2B2， A B 线的设线的设 A3B3，； 光滑连接从动件尖端一系列 Bi点位置，就得所要设计的凸轮 计计 Bi点位置，就得所要设计的凸轮 廓线。 凸轮廓线的设计 凸轮廓线的设计 直动从动件盘形 凸轮廓线的设计 45 凸轮廓线的设计 理论廓线理论廓线理论廓线理论廓线 cos ra rxx 实际廓线实际廓线实际廓线实际廓线 sin ra ra ryy dxdy/ 1 tan ddy ddx / / cos sin 46 ddy/cos 凸轮廓线的设计 直动平底从动件盘 形凸轮廓线的设计 47 凸轮廓线的设计 摆动滚子从动件盘 形凸轮廓线的设计 48 凸轮廓线的设计 摆动平底从动件盘 形凸轮廓线的设计 49 凸轮廓线的加工 刀具中心轨迹的坐 标计算 50 BackBack 凸轮机凸轮机 凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角 凸轮机构基本尺寸的设计凸轮机构基本尺寸的设计 机构的机构的 凸轮机构基本尺寸的设