1、1,第3章 凸輪機(jī)構(gòu),31 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,32 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,33 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角,34 圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓,35 解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓,2,3-1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,結(jié)構(gòu)：三個(gè)構(gòu)件、盤(柱)狀曲線輪廓、從動(dòng)件呈桿狀。,作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn) = 從動(dòng)件直線移動(dòng)或擺動(dòng)。,優(yōu)點(diǎn)：可精確實(shí)現(xiàn)推桿任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，簡(jiǎn)單緊湊。,缺點(diǎn)：易磨損傳力不大；從動(dòng)件行程小，否則凸輪笨重。,應(yīng)用：自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝置、 內(nèi)燃機(jī)等。,分類：1)按凸輪形狀分：盤形、 移動(dòng)、 圓柱凸輪 ( 端面 ) 。,2)按推桿形狀分：尖頂、 滾子、 平底推桿。,特點(diǎn)： 尖頂構(gòu)造簡(jiǎn)單、易磨損、用于儀表機(jī)構(gòu)；,滾子磨損小，

2、應(yīng)用廣；,平底受力好、潤(rùn)滑好，用于高速傳動(dòng)。,實(shí)例,3,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,3).按推桿運(yùn)動(dòng)分：直動(dòng)(對(duì)心、偏置)、 擺動(dòng),4).按保持接觸方式分： 力封閉（重力、彈簧等）,內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu),機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu),幾何形狀封閉(凹槽、等寬、等徑、主回凸輪),4,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,主回凸輪,等寬凸輪,從動(dòng)件上的兩個(gè)滾子的中心連線通過(guò)凸輪中心 ，并且這兩個(gè)滾子與凸輪始終接觸。,又叫共扼凸輪，一個(gè)凸輪負(fù)責(zé)推程，一個(gè)負(fù)責(zé)回程。,5,作者：潘存云教授,繞線機(jī)構(gòu),應(yīng)用實(shí)例：,6,作者：潘存云教授,7,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,送料機(jī)構(gòu),8,作者：潘存云教

3、授,凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù): 1)根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式;,一、名詞術(shù)語(yǔ),基圓、,推程運(yùn)動(dòng)角、,基圓半徑、,推程、,遠(yuǎn)休止角、,回程運(yùn)動(dòng)角、,回程、,近休止角.,而根據(jù)工作要求選定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的前提。,2)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律;,3)合理確定結(jié)構(gòu)尺寸;,4)設(shè)計(jì)輪廓曲線。,3-2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,9,作者：潘存云教授,運(yùn)動(dòng)規(guī)律：從動(dòng)件在推程或回程時(shí)，其位移S、速度V、 和加速度a 隨時(shí)間t 的變化規(guī)律。 凸輪轉(zhuǎn)角與時(shí)間t 成正比，所以常用從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律來(lái)表示其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,從動(dòng)件位移線圖取決于凸輪輪廓曲線的形狀。,S=S(t)= S() V=V(

4、t) = V() a=a(t) = a (),10,作者：潘存云教授,推程運(yùn)動(dòng)角:t，從動(dòng)件升程：h，推程運(yùn)動(dòng)時(shí)間：T,得：vh/T,推程運(yùn)動(dòng)方程： sh/t,v h /t,剛性沖擊,同理得回程運(yùn)動(dòng)方程： sh(1-/h ),v-h /h,a0,a 0,1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件做等速運(yùn)動(dòng)，速度有瞬時(shí)突變.,二、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,s vtht/T,a dv/dt0,凸輪轉(zhuǎn)角 t,t T,v0,11,2.等加等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,其運(yùn)動(dòng)過(guò)程是加、減速各占一半。,推程加速上升段邊界條件：,起始點(diǎn)：=0， s =0， v = 0,中間點(diǎn)：=t /2，s=h/2,加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：,s 2h2 /t2

5、,v 4h /t2,a 4h2 /t2,位移曲線為一拋物線。,12,作者：潘存云教授,推程減速上升段邊界條件：,終止點(diǎn)：=t ，s=h，v0,中間點(diǎn)：=t /2，s=h/2,減速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：,s h-2h(t )2/t2,v4h(t-)/t2,a-4h2 /t2,加速度有突變，柔性沖擊,13,14,作者：潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,3、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律,點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在這個(gè)圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。,推程： sh1-cos(/t)/2,v hsin(/t)/2t,a 2h2 cos(/t)/22t,回程： sh1cos(/h)/2,v-hsin(/h)/2h,a-2

6、h2 cos(/h)/22h,在起始和終止處理論上a有突變，產(chǎn)生柔性沖擊。,15,一、壓力角與作用力的關(guān)系,壓力角-作用在從動(dòng)件上的驅(qū)動(dòng)力與該力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾的銳角稱為壓力角。,33 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角,凸輪機(jī)構(gòu)壓力角: 接觸輪廓法線與從動(dòng)件速度方向所夾的銳角。,壓力角增大，有害分力越大，當(dāng)其引起的摩擦阻力大于有用分力時(shí)，無(wú)論凸輪加給從動(dòng)件的作用力多大，從動(dòng)件將不能運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為自鎖。,16,作者：潘存云教授,工程上要求：max ,推程直動(dòng)推桿：30,推程擺動(dòng)推桿：3545,回程：7080,提問(wèn)：平底推桿？,0,凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)的壓力角一般是變化的。,17,作者：潘存云教授,P點(diǎn)為

7、相對(duì)瞬心：,由BCP得:,ds/d,OP= v/,= ds/dt / d/dt,=ds/d,運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定之后，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑r0直接相關(guān)。,=(ds/d-e)/(s0+s),tg=(OP-e)/BC,r0 ,圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)路位于右側(cè)。,C,二、壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)尺寸的關(guān)系,說(shuō)明：基圓半徑越小，壓力角越大，但凸輪尺寸縮小，結(jié)構(gòu)緊湊。,18,作者：潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,一、凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理,反轉(zhuǎn)原理：,依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法 設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線.,給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以-時(shí)，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。,

8、34 圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓,19,作者：潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。,設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：,選比例尺l作基圓r0。,反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。,確定反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件尖頂在各等分點(diǎn)的位置。,將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。,1.直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制,二、用作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓,（1）對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪,20,作者：潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和偏心距e，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。,偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu),21,作者：潘存云教授,(2)對(duì)心滾子直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)：潘

9、存云,理論輪廓,實(shí)際輪廓,作各位置滾子圓的內(nèi)(外)包絡(luò)線，為實(shí)際輪廓。,已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。,22,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,設(shè)計(jì)：潘存云,a工作輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑， rT滾子半徑,rT,arT0,對(duì)于外凸輪廓，要保證正常工作，應(yīng)使： min rT,滾子半徑的確定,arT,rT,arT0,輪廓正常,輪廓變尖, rT,arT,輪廓正常,外凸,23,工程上要求工作輪廓的曲率半徑 amin 15mm,若不滿足此條件時(shí)：,增大r0,減小rr,arT,對(duì)于外凸輪廓，,24,作者：潘存云教授,(3)對(duì)心平底直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)：潘存云,已知凸輪的基圓半徑r0，角速度和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。,設(shè)計(jì)步驟：, 選比例尺l作基圓r0。, 反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。, 確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。, 作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。,25,作者：潘存云教授,平底推桿平底尺寸l 的確定,l = 2 lmax+ (57) mm,26,作者：潘存云教授,2 擺動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)：潘存云,已知凸輪的基圓半徑r0，角速度，擺桿長(zhǎng)度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離d，擺桿角位移方程，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。,27,本章重點(diǎn)：, 了解凸輪機(jī)構(gòu)的類型。掌握凸輪機(jī)構(gòu)的