机械设计基础课件（凸轮机构）

《机械设计基础课件（凸轮机构）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础课件（凸轮机构）（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、机械设计基础全有文档Date1编制：吕亚清凸轮机构 Cam Mechanisms凸轮机构常用于将主 动件的连续转动转变 为从动件的往复移动 或摆动，能使从动件 获得任意预先给定的 运动规律，因而广泛 用于各种机械、仪表 和操作装置中。Date2编制：吕亚清凸轮机构 Cam Mechanisms1 凸轮机构的组成、应用和分类2 从动件常用运动规律3 图解法设计凸轮轮廓4 凸轮机构设计中的几个问题Date3编制：吕亚清一、组成u 由三个构件组成的一种高副机 构 u 凸轮cam：具有曲线轮廓或凹 槽的构件 u 推杆/ 从动件follower，运动 规律由凸轮廓线和运动尺寸决定 u 机架 frame推

2、杆凸轮内燃机配气机构机架1 凸轮机构的组成、应用和分类Date4编制：吕亚清二、特点优点： u实现各种复杂的运动要求 u结构简单、紧凑 u设计方便缺点： u点、线接触，易磨损，不适合高速 、重载推杆凸轮机架Date5编制：吕亚清三、分类及应用按凸轮的形状分按从动件的形状分按从动件的运动形式分按从动件的布置形式分按凸轮与从动件维持高副接触的方 法分小结推杆凸轮机架Date6编制：吕亚清1 . 按凸轮的形状分盘形凸轮plate, 应用 u 凸轮呈向径变化的盘形 u 结构简单, 应用最广泛 移动凸轮traslating, 应用u凸轮呈板型, 直线移动圆柱凸轮cylindrical, 应用 u 空间凸

3、轮机构 u 凸轮轮廓做在圆 柱体上 u 空间运动推杆 凸轮凸轮推杆推杆凸轮Date7编制：吕亚清2. 按从动件的形状分尖顶推杆 Knife-edgeu尖顶始终能够与凸轮轮廓 保持接触，可实现复杂的 运动规律 u易磨损，只宜用于轻载、 低速 滚子推杆 Rolleru耐磨、承载大，较常用 平底推杆 Flat-facedu接触面易形成油膜，利于 润滑，常用于高速运动 u配合的凸轮轮廓必须全部 外凸尖顶推杆滚子推杆平底推杆平底推杆Date8编制：吕亚清3 . 按从动件的运动形式分直动推杆translating u 往复移动 u 轨迹为直线摆动推杆oscillating u 往复摆动 u 轨迹为圆弧尖顶

4、推杆滚子推杆平底推杆直动推杆摆动推杆动画Date9编制：吕亚清4 . 按从动件的布置形式分对心in-line直动推杆偏置offset直动 推杆尖顶推杆滚子推杆Date10编制：吕亚清5. 按凸轮与从动件维持高副接触的方 法分力封闭型（力锁合）Force-closed形封闭型（形锁合）Form-closedDate11编制：吕亚清6. 小结一般凸轮机构的命名原则: u 布置形式+运动形式+推杆形状+凸轮形状对心直 动尖顶 推杆盘 形凸轮 机构偏置直 动滚子 推杆盘 形凸轮 机构摆动平底 推杆盘形 凸轮机构Date12编制：吕亚清1 从动件的常用运动规律Follower Motion Curves

5、凸轮与从动件的运动关系从动件常用运动规律Date13编制：吕亚清1.基圆、基圆半径 rb2.向径 r 3. 推程、推程角 4. 上停程 (远休) 上停程角 (远休止角) s5. 回程、回程角 6. 下停程 (近休)下停程角 (近休止角) s7. 转角、位移S8. 行程 (升程)h total follower travel or liftrrbSh ss一. 凸轮与从动件的运动关系Date14编制：吕亚清一. 凸轮与从动件的运动关系（续）可见: 从动件的运动规律是与凸轮轮廓曲线的形状相 对应的。 从动件位移s、速度、加速度a随凸轮转角（时间 t）的变化规律，称为从动件运动规律。Date15编制

6、：吕亚清1. 等速运动规律Constant Velocity Motion Curve(直线位移运动规律、 一次多项式运动规律)S0HV0aH 00特点：设计简单、匀速进给、amax 最大。始点、末点有刚性冲击。二. 从动件常用运动规律Date16编制：吕亚清2. 等加速等减速运动规律Constant Acceleration and Deceleration(抛物线位移运动规律、二次多项式运动规律)S0HV0a2H 004H2 00H特点: amax 最小 惯性力小。起、中、末点有软性(柔性）冲击.SDate17编制：吕亚清a3.余弦加速度运动规律Cosine Acceleration(简谐

7、Simple Harmonic运动位移运动规律)0H0 1 2 3 4 5 6 7 812345678S V0 1 2 3 4 5 6 7 80pH 20012345 6 78p2H2 20201 2 3 45 6特点: 加速度变化连续平缓.始、末点有软性冲击.0 1 2 3 4 5 6 7 8078Date18编制：吕亚清a0pH2 0201246780 1 2 3 4 5 6 7 834.正弦加速度运动规律 Sine AccelerationV2H0012346800 1 2 3 4 5 6 7 8557H p特点：加速度变化连续.amax 最大.(摆线投影位移运 动Cycloid Mot

8、ion规 律)01 2 3 4 5 6 7 8H1 23456S700Date19编制：吕亚清AAAAAA AAAAA A Au解析法、作图法 u相对运动原理法:(也称反转法 ):principle of inversion 对整个系统施加-运动此时，凸轮保持不动 推杆作复合运动=反转运 动(-) +预期运动(s)A Ar0-r03 图解法设计凸轮轮廓Graphical Synthesis of the cam Contour一、凸轮廓线设计的基本原 理Date20编制：吕亚清二、作图法设计凸轮廓线作图步骤： 1 根据从动件的运动规律：作出位 移线图S2-1，并等分角度 2 定基圆 3 作出推

9、杆在反转运动中依次占据 的位置 4 据运动规律，求出从动件在预期 运动中依次占据的位置 5 将两种运动复合，就求出了从动 件尖端在复合运动中依次占据的 位置点 6 将各位置点联接成光滑的曲线 7 在理论轮廓上再作出凸轮的实际 轮廓1 对心直动尖顶推杆 盘形凸轮机构 2 对心直动滚子推杆 盘形凸轮机构 3 对心直动平底推杆 盘形凸轮机构 4 偏置直动尖顶推杆 盘形凸轮机构 5 摆动推杆盘形凸轮 机构 6 小结Date21编制：吕亚清1 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构 Plate Cam with in-line Translating Knife-edge Follower已知：r0，推杆运动规律

10、，凸轮逆时针方向转动 设计：凸轮廓线 解： 1. 定比例尺l 2. 初始位置及推杆位移曲 线 3. 确定推杆反转运动占据 的各位置 4. 确定推杆预期运动占据 的各位置 5. 推杆高副元素族 6. 推杆高副元素的包络线s 0hDate22编制：吕亚清2 对心直动滚子推杆盘形凸轮机构已知：r0，推杆运动规律，滚子半径rr, 凸轮逆时针方向转动 设计：凸轮廓线解： 1. 定比例尺l 2. 初始位置及推杆位移曲线 注：两条廓线，理论实际廓线实际廓线基圆rmin理论廓线基圆r0 3. 确定推杆反转运动占据的各 位置 4. 确定推杆预期运动占据的各 位置 5. 推杆高副元素族 6. 推杆高副元素的包络线

11、s 0h理论轮廓实际轮廓 Date23编制：吕亚清s 0h3 对心直动平底推杆盘形凸轮机构已知：r0，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动 设计：凸轮廓线解： 1. 定比例尺l 2. 初始位置及推杆位移曲线 3. 确定推杆反转运动占据的 各位置 4. 确定推杆预期运动占据的 各位置 5. 推杆高副元素族 6. 推杆高副元素的包络线了解实际轮廓Date24编制：吕亚清s 0h4 偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构已知：r0，偏置圆半径e，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动 设计：凸轮廓线解： 1. 定比例尺l 2. 初始位置及推杆位移曲线 偏距圆、基圆 3. 确定推杆反转运动占据的 各位置 4. 确定推杆预

12、期运动占据的 各位置 5. 推杆高副元素族 6. 推杆高副元素的包络线了解Date25编制：吕亚清5 摆动推杆盘形凸轮机构r0r0分析：-Date26编制：吕亚清摆动推杆盘形凸轮机构设计已知：r0，机架长度，推杆运 动规律，凸轮逆时针方向转 动 设计：凸轮廓线解： 1. 定比例尺l 2. 初始位置及推杆位移曲线 3. 确定推杆反转运动占据的 各位置 4. 确定推杆预期运动占据的 各位置 5. 推杆高副元素族 6. 推杆高副元素的包络线21 0F2122232425 26272829210211212Date27编制：吕亚清6 小结 应用反转法时应注意：u要能正确理解凸轮实际廓线和理论廓线的关系

13、u要正确确定推杆的反转方向u正确确定推杆在反转运动中占据的位置 直动推杆：推杆在反转前后两位置线的夹角应等于凸 轮的转角 摆动推杆：反转前后推杆摆动中心和凸轮轴心的两连 线之间的夹角应等于凸轮的转角u正确确定推杆的位移或摆角 直动推杆：位移等于推杆所在位置与理论廓线的交点 和与基圆交点之间的距离 摆动推杆：角位移等于推杆所在位置与推杆起始位置 之间的夹角Date28编制：吕亚清实际廓线曲率半径：a理论廓线曲率半径：滚子半径： rr 1 内凹凸轮廓线a= +rr理论廓线最小结论：无论滚子半径多大，总能由 理论廓线得到实际廓线一、滚子半径的选择2 外凸凸轮廓线 a= -rr rr，a0，实际廓线平

14、滑 =rr，a=0，实际廓线变尖 rrrra= -rr0 rr实际设计时，应保证amin = min -rr a =35 mmDate30编制：吕亚清1. 压力角a 与驱动力 F F2 F1 效率当 a 大于一定值, 将自锁.一般, 推程 a = 30 (移动)35 45 (摆动)回程 a = 70 80 过大 将造成滑脱QQ二. 凸轮机构的压力角 F2F1F F1F （有效分力）F2F （有害分力）Date31编制：吕亚清2.压力角与基圆半径ss基圆r0 越小 结构紧凑压力角 效率 原则 max 基圆越大凸轮推程廓 线越平缓压力角越小；基圆越小，凸轮推程廓 线越陡峭，压力角越大；导 致磨损加剧，甚至引起机构 自锁。Date32编制：吕亚清O2. 压力角 a 与基圆半径 r0（续）tg = CP BC=OP - OC BC其中： 据三心定理 VP1 = VP2 OC = e BC =即: OP = V 得: OP = V/S + S0= S +r02 - e2从而 tg =V/ - e S +r02 - e2 CBP123S0显然, R0 3. 偏置方向与压力角 凸轮逆时针转动, 从动杆应右偏置;凸轮顺时针转动, 从动杆应左偏置. SVer0Date33编制：吕亚清三、 基圆半径的确定 (直动从动杆) 升程运动角许用压力角（升程）诺模图Date34编制：吕亚清例题1已知: 凸轮逆