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西南科大——机械原理课件ppt第三章

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    • 1、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

      2、)、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

      3、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

      4、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

      5、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

      6、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,

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