《凸轮机构及其设计_8ppt培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《凸轮机构及其设计_8ppt培训课件（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2018/10/19,1,机械原理,机电工程学院机械设计研究室,Theory of Machines and Mechanisms,2018/10/19,2,第9章 凸轮机构及其设计 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。,2018/10/19,3,第9章 凸轮机构及其设计 Cam Mechanisms,9-1 凸轮机构的应用和分类 9-2 推杆的运动规律 9-3 凸轮轮廓曲线的设计 9-4 凸轮机构基本尺寸的确定,2018/10/19,4,一、组成,由三个构件组
2、成的一种高副机构凸轮cam：具有曲线轮廓或凹槽的构件推杆/ 从动件follower，运动规律由凸轮廓线和运动尺寸决定机架 frame,内燃机配气机构,9-1 凸轮机构的应用和分类,2018/10/19,5,二、特点,优点： 实现各种复杂的运动要求 结构简单、紧凑 设计方便缺点： 点、线接触，易磨损，不适合高速、重载,2018/10/19,6,三、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,2018/10/19,7,1 . 按凸轮的形状分,盘形凸轮plate, 应用 凸轮呈向径变化的盘形 结构简单, 应用最广
3、泛 移动凸轮traslating, 应用 凸轮呈板型, 直线移动,圆柱凸轮cylindrical, 应用 空间凸轮机构 凸轮轮廓做在圆柱体上 空间运动,2018/10/19,8,2. 按从动件的形状分,尖顶推杆 Knife-edge 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 易磨损，只宜用于轻载、低速 滚子推杆 Roller 耐磨、承载大，较常用,平底推杆 Flat-faced 接触面易形成油膜，利于润滑，常用于高速运动 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,2018/10/19,9,3 . 按从动件的运动形式分,直动推杆translating 往复移
4、动 轨迹为直线,摆动推杆oscillating 往复摆动 轨迹为圆弧,直动推杆,摆动推杆,动画,2018/10/19,10,4 . 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,2018/10/19,11,5. 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-closed,2018/10/19,12,6. 小结,一般凸轮机构的命名原则: 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,2018/10/19,13,9-2 推杆
5、的运动规律 Follower Motion Curves,凸轮与推杆的运动关系 推杆常用的运动规律 推杆运动规律的选择,2018/10/19,14,1.基圆、基圆半径 rb,2.向径 r,3. 推程、推程角0,4. 上停程 (远休) 上停程角 (远休止角) 01,5. 回程、回程角 0 ,6. 下停程 (近休)下停程角 (近休止角) 02,7. 转角、位移S,8. 行程 (升程)h total follower travel or lift,r,S,h,0 ,02,一. 凸轮与推杆的运动关系,2018/10/19,15,一. 凸轮与推杆的运动关系（续）,可见: 从动件的运动规律是与凸轮轮廓曲线
6、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。,2018/10/19,16,多项式运动规律一次多项式运动规律等速运动二次多项式运动规律等加速等减速运动五次多项式运动规律 三角函数运动规律余弦加速度运动规律简谐运动规律正弦加速度运动摆线运动规律 组合运动规律,重点：掌握各种运动规律的运动特性,说明：,凸轮一般为等速运动，有 推杆运动规律常表示为推杆运动参数随凸轮转角变化的规律。,二. 推杆常用的运动规律,2018/10/19,17,一次多项式运动规律等速运动,运动方程式一般表达式：,推程运动方程：,运动始点：d=0, s=0,运动终点：,推程运
7、动方程式：,推程运动线图,2018/10/19,18,回程运动方程,回程运动方程式：,运动始点：d=0, s=h,运动终点：,一次多项式一般表达式：,回程运动角,是从回程起始位置计量的,1. 一次多项式运动规律等速运动,2018/10/19,19,1. 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),S,d,d0,H,V,d,d0,a,d,Hw,d0,d0,特点：设计简单、匀速进给、amax 最小。始点、末点有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求匀速的情况。,二. 推杆常用运动规律,2018/10/19,20,2
8、. 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),S,d,d0,H,V,d,d0,a,d,2Hw,d0,d0,4Hw2,d0,d0,H,特点: amax 最小, 惯性力小。,起、中、末点有软性(柔性）冲击.适于中低速、中轻载.,S,d,2018/10/19,21,a,d,3.余弦加速度运动规律Cosine Acceleration(简谐Simple Harmonic运动位移运动规律),d0,H,0 1 2 3 4 5 6 7 8,1,2,3,4,5,6,7,8,S,d,V,d,0 1 2 3 4 5
9、6 7 8,d0,pHw,2d0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,p2Hw2,2d02,0,1,2,3,4,5,6,特点: 加速度变化连续平缓.始、末点有软性冲击. 适于中低速、中轻载.,0 1 2 3 4 5 6 7 8,d0,7,8,2018/10/19,22,a,d,d0,pHw2,d02,0,1,2,4,6,7,8,0 1 2 3 4 5 6 7 8,3,4.正弦加速度运动规律 Sine Acceleration,V,d,2Hw,d0,0,1,2,3,4,6,8,d0,0 1 2 3 4 5 6 7 8,5,5,7,H,p,特点：加速度变化连续.amax 最大.对加工误差敏感. 适
10、于高中速、轻载.,(摆线投影位移运动Cycloid Motion规律),d0,1 2 3 4 5 6 7 8,d,H,1,2,3,4,5,6,S,7,0,0,2018/10/19,23,组合方式： 主运动：等速运动规律 组合运动：等速运动的行程两端与正弦加速度运动规律组合起来。,组合运动规律示例,5. 组合运动规律,2018/10/19,24, 只对推杆工作行程有要求，而对运动规律无特殊要求推杆运动规律选取应从便于加工和动力特性来考虑。低速轻载凸轮机构：采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓曲线。高速凸轮机构：首先考虑动力特性，以避免产生过大的冲击。,1. 选择推杆运动规律的基本要求,满足
11、机器的工作要求；使凸轮机构具有良好的动力特性；使所设计的凸轮便于加工。,2. 根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况,三、推杆运动规律的选择,2018/10/19,25, 机器工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求凸轮转速不高，按工作要求选择运动规律；凸轮转速较高时，选定主运动规律后，进行组合改进。,2. 根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况,对于重载凸轮机构，应选择 值较小的运动规律； 对于高速凸轮机构，宜选择 值较小的运动规律。,2018/10/19,26,具有简单轮廓线的凸轮,切线凸轮,圆弧凸轮,偏心凸轮,适用于没有任何要求、轻载、,小行程、手动。,2018/10/19,27,若干
12、种从动件运动规律特性比较,2018/10/19,28,解析法、作图法 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),9-3 凸轮轮廓曲线的设计 Synthesis of the cam Contour,一、凸轮廓线设计方法的基本原理,2018/10/19,29,二、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
13、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,2018/10/19,30,1 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，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,2018/10/19,31,2 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,
