西南科大——机械原理课件ppt第三章

第三章 凸轮机构,§31 凸轮机构的应用及其分类,§32 从动件常用运动规律,§33 盘形凸轮机构基本尺寸的确定,§34 根据预定运动规律设计 盘形凸轮轮廓曲线,§35 空间凸轮机构简介,§36 凸轮机构的结构设计,一、凸轮机构的应用 二、凸轮机构的分类 三凸轮机构的工作原理 四、凸轮机构的设计任务,§31凸轮机构的应用及分类,1、凸轮机构：凸轮是一个具有曲线轮廓的构件。含有凸轮的机构称为凸轮机构。它由凸轮、从动件和机架组成。,一、凸轮机构的应用,2、凸轮机构的应用,内燃机配气凸轮机构,进刀凸轮机构,冲压机,凸轮机构的优点： 只需确定适当的凸轮轮廓曲线， 即可实现从动件复杂的运动规律； 结构简单，运动可靠。 缺点：从动件与凸轮接触应力大， 易磨损 用途：载荷较小的运动控制,一）按凸轮的形状分,1、盘形凸轮 2、移动凸轮 3、圆柱凸轮,4、圆锥凸轮,二、凸轮机构的分类,1、尖顶从动件 2、滚子从动件 3、平底从动件,二）按从动件上高副元素的几何形状分,三）、按凸轮与从动件的锁合方式分,1、力锁合的凸轮机构 2、形锁合的凸轮机构 1）沟槽凸轮机构 2）等宽凸轮机构 3）等径凸轮机构 4）主回凸轮机构,四）、根据从动件的运动形式分,摆动从动件凸轮机构,（对心、偏置） 移动从动件凸轮机构,h,三、凸轮机构的工作原理,基圆,推程运动角,远休止角,近休止角,回程运动角,四、凸轮机构的设计任务,3）凸轮机构曲线轮廓的设计 4）绘制凸轮机构工作图,1）从动件运动规律的设计,2）凸轮机构基本尺寸的设计 移动从动件：基圆半径rb，偏心距e; 摆动从动件：基圆半径rb，凸轮转动中心到从动件摆动中心的距离a及摆杆的长度l; 滚子从动件：除上述外，还有滚子半径rr。 平底从动件：除上述外，平底长度L。,§32从动件常用运动规律,一、基本运动规律 二、组合运动规律简介 三、从动件运动规律设计,升停回停型 (RDRD),升回停型 (RRD),升停回型 (RDR),升回型 (RR),运动循环的类型,从动件的运动规律的数学方程式为,位移,速度,加速度,跃动度,一、基本运动规律,a=2(2c2 + 6c3 +12c42 + +n(n-1)cnn-2) j=3(6c3 + 24c4 + +n(n-1)(n-2)cnn-3)， 式中，为凸轮的转角（rad）； c0，c1，c2， ，为n+1个待定系数。,1、n=1的运动规律,s = c0+c1 v= c1 a=0,（一） 多项式运动规律,s=c0 + c1 + c22 + c33 + + cnn,v=( c1 + 2c2 + 3c32 + +ncnn-1),等速运动规律,2、 n=2的运动规律,等加速等减速运动规律,（二）余弦加速度规律,（三）正弦加速度规律,运动规律组合应遵循的原则： 1、对于中、低速运动的 凸轮机构，要求从动件的 位移曲线在衔接处相切，以保证速度曲线的连续。 2、对于中、高速运动的凸轮机构，则还要求从动件的 速度曲线在衔接处相切，以保证加速度曲线的连续。,二、组合运动规律简介,梯形加速度运动规律,a,从动件常用基本运动规律特性,三、从动件运动规律设计：,1、从动件的最大速度vmax要尽量小； 2、从动件的最大加速度amax要尽量小； 3、从动件的最大跃动度jmax要尽量小。,§33 盘形凸轮机构基本尺寸的确定,一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸 二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸,一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸的设计,，即,移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸,瞬心,1、偏距e的大小和偏置方位的选择原则,应有利于减小从动件工作行程时的最大压力角。为此应使从动件在工作行程中，点C和点P位于凸轮回转中心O的同侧，此时凸轮上C点的线速度指向与从动件工作行程的线速度指向相同。 偏距不宜取得太大，一般可近似取为：,2、凸轮基圆半径的确定,加大基圆半径，可减小压力角，有利于传力 1）机构受力不大，要求机构紧凑,2）机构受力较大，对其尺寸又没有严格的限制,根据实际轮廓的最小向径rm 确定基圆半径rb，校核压力角,根据结构和强度确定基圆半径,二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸,整理得，,1 与2同向,凸轮的转向1 与从动件的转向2相反,1、摆动从动件盘形凸轮机构的压力角与从动 件的运动规律、摆杆长度、基圆半径及中心 距有关。,2、在运动规律和 基本尺寸相同的情况下，1 与2异向，会减小摆动从动件盘形凸轮机构 的压力角。,§34 根据预定运动规律设计盘形凸轮轮廓曲线,一、图解法设计盘形凸轮机构 二、解析法设计盘形凸轮机构,一、盘形凸轮机构的设计 图解法,（1） 尖顶移动从动件盘形凸轮机构,（2）滚子移动从动件盘形凸轮机构,（3）尖顶摆动从动件盘形凸轮机构,凸轮轮廓曲线设计的基本原理（反转法）,O,rb,偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）,偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）,已知：S=S（），rb，e，,偏置滚子从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）,已知：S=S（），rb，e， ，rr,摆动从动件盘形凸轮机构,已知：= （），rb，L，a，,二、盘形凸轮机构的设计 解析法,（1）尖顶移动从动件盘形凸轮机构,（2）尖顶摆动从动件盘形凸轮机构,（3）滚子移动从动件盘形凸轮机构,（4）平底移动从动件盘形凸轮机构,（1） 尖顶从动件盘形凸轮机构的设计,x,尖顶移动从动件 凸轮轮廓的求法,尖顶从动件盘形凸轮机构,平面旋转矩阵,注意： 1） 若从动件导路相对于凸轮回转中心的偏置方向与x方向同向，则e0, 反之e0，反之 0。,（2）尖顶摆动从动件盘形凸轮机构,若凸轮逆时针方向转动，则0，反之 0,（3）滚子从动件盘形凸轮机构的设计,C,rm,a、轮廓曲线的设计,b、刀具中心轨迹方程,上式中用|rc- rr |代替rr即得刀具中心轨迹方程,c、滚子半径的确定,当rrmin时，实际轮廓为一光滑曲线。,当rr=min时，实际轮廓将出现尖点，极易磨损， 会引起运动失真。,当rrmin时，实际轮廓将出现交叉现象，会引起运动失真。,内凹的轮廓曲线不存在失真。,1、轮廓曲线的设计,（4）平底移动从动件盘形凸轮机构的设计,(1) 基本尺寸的确定,L = Lmax+ Lmax+(410)mm,Lmax=(OP) max=(ds/d) max,L为平底总长， L max和L max为平底与凸轮接触点到从动件导路中心线的左、右两侧 的最远距离。,（2） 凸轮轮廓的向径不能变化太快。,2.平底长度的确定,凸轮机构的计算机辅助设计,建立直角坐标系，以凸轮回转中心为原点，y轴与从动件导路平行，凸轮理论廓线方程为：,例 一直动偏置滚子从动件凸轮机构，已知rb=50mm，rr=3mm，e=12mm，凸轮以等角速度逆时针转动，当凸轮转过=1800，从动件以等加速等减速运动规律上升h=40mm，凸轮再转过=1500，从动件以余弦加速度运动规律下降回原处，其余s=300，从动件静止不动。试用解析法计算1= 600， 2= 2400时凸轮实际廓线上点的坐标值。,解：,从动件运动规律：,回程,升程,理论廓线上点的坐标：,实际廓线上点的坐标:,§3-5 空间凸轮机构,瞬心：互作平面相对运动的两构件上在任一瞬时其相对速度为零的重合点，即作平面相对运动的两构件上在任一瞬时其绝对速度相等的重合点。,三心定律：三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心，且必位于同一条直线上。,结束,