凸轮机构 机械设计基础课件教材
38页1、张家港校区 第3章 凸轮机构 31 凸轮机构的应用和类型 32 从动件的常用运动规律 33 凸轮机构的压力角 34 图解法设计凸轮的轮廓 35 解析法设计凸轮的轮廓 张家港校区 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; 31凸轮机构的应用和类型 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。 张家港校区 张家港校区 张家港校区 张家港校区 靠模车削移动凸轮机构 张家港校区 张家港校区 张家港校区 张家港校区 张家港校区 张家港校区 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
2、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 张家港校区 张家港校区 张家港校区 张家港校区 设计:潘存云 o t s 32 从动件的常用运动规律 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式; 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)。 rmin h 1 A 2)推杆运动规律; 3)合理确定结构尺寸; 4)设计轮廓曲线。 s s S s D B C B 张家港校区 张家港校区 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 的变化规律。 形式:多项式、三角函数。 S=S (t) V=V (t) a=a (t) 设计:潘存云 o t s rmin h 1 A s s S s D B C B 张家港校区 一、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: 张家港校区 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 v a h + 刚性冲击 张家港校
3、区 设计:潘存云 h 2.余弦加速度(简谐)运动规律 123 456 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 张家港校区 设计:潘存云 v2 s 2 a 2 1 1 1 h o o o t 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 张家港校区 设计:潘存云 O B 1 定义:正压力与推杆上力作用点B速度方向间的夹角 F , 若大到一定程度时,会有: 机构发生自锁。 33 凸轮机构的压力角 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 F 一定时, Ff F Ff 为了保证凸轮机构正常工作,要求: 张家港校区 设计:潘存云 O B 1 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=lOP1 rmin = 30 -直动从动件; = 3545-摆动从动件; = 7080-回程。 n n P lOP =v2/1 e ds2/d = ds2 /d
4、= lOC + lCP lCP = lOC = elCP = ds2/d- e tg = S2 + r2min - e2 ds2/d- e C (S2+S0 )tg S0= r2min-e2 若发现设计结果,可增大rmin s0 s2 D v2 v2 rmin 张家港校区 设计:潘存云 O B 1 ds2/d 得: tg = S2 + r2min - e2 ds2/d + e n n 同理,当导路位于中心左侧时,有 : lOP =lCP- lOC lCP = ds2/d + e 于是: tg = S2 + r2min - e2 ds2/d e e “+” 用于导路和瞬心位于中心两侧; “-” 用于导路和瞬心位于中心同侧; 显然,导路和瞬心位于中心同侧时,压力角将减小。 注意:用偏置法可减小推程压力角,但同时增大了回 程压力角,故偏距 e 不能太大。 P C lCP = (S2+S0 )tg S0= rmin2-e2 rmin s0 s2 D 正确偏置:导路向推程相对速度瞬心的同侧偏置。 张家港校区 设计:潘存云 n n 提问:对于平底推杆凸轮机构: ? 0 v2 O 1 rmin 张家
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