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1、凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计第九章第九章第九章第九章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计9-1 9-1 凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类9-29-2 推杆的运动规律推杆的运动规律9-3 9-3 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计9-4 9-4 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定基本要求基本要求掌握推杆常用的运动规律及其特性掌握推杆常用的运动规律及其特性能合理确定凸轮机构的基本尺寸能合理确定凸轮机构的基本尺寸掌握凸轮廓线设计的基本原理及其方法掌握凸轮廓线设计的基本原理及其方法重点内容重点内容推杆常用运动规律的特点及其选择原则推杆常用运动规律的特点及其选择原则凸轮轮廓曲线的设
2、计凸轮轮廓曲线的设计凸轮机构压力角与机构基本尺寸的关系凸轮机构压力角与机构基本尺寸的关系难点内容难点内容 凸轮机构设计的基本方法凸轮机构设计的基本方法“反转法反转法”9-1 9-1 凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类内燃机配气机构内燃机配气机构一一.凸轮机构的应用凸轮机构的应用自动送料机构自动送料机构自动机床的进刀机构自动机床的进刀机构刀架刀架自自动动机机床床的的进进刀刀机机构构 此自动车床在加工有台阶销套时，其送料、夹紧、此自动车床在加工有台阶销套时，其送料、夹紧、车外圆与钻孔及切断四道工序的运动及其时序配合车外圆与钻孔及切断四道工序的运动及其时
3、序配合要求，均由凸轮机构来实现。要求，均由凸轮机构来实现。圆珠笔芯装配线上的自动送进机构圆珠笔芯装配线上的自动送进机构某种小型电影放映机中的联动凸轮抓片机构某种小型电影放映机中的联动凸轮抓片机构凸轮机构组合用于装配凸轮机构组合用于装配 凸轮机构可实现从动件各种预期的运动规律要凸轮机构可实现从动件各种预期的运动规律要求，在各种机械，特别是自动机械和自动控制装求，在各种机械，特别是自动机械和自动控制装置中获得广泛的应用。置中获得广泛的应用。优点：优点：适当地设计凸轮的轮廓曲线可实现各种运动规律，适当地设计凸轮的轮廓曲线可实现各种运动规律，结构简单、紧凑。结构简单、紧凑。缺点：缺点：凸轮轮廓线与从动
4、件间为点、线接触，易磨损，承凸轮轮廓线与从动件间为点、线接触，易磨损，承载能力低，主要用于控制机构，凸轮轮廓加工较困难。载能力低，主要用于控制机构，凸轮轮廓加工较困难。二二.凸轮机构的基本结构凸轮机构的基本结构 凸轮凸轮从动件从动件机架机架三三.凸轮机构的分类凸轮机构的分类 按凸轮的形状分按凸轮的形状分 盘形凸轮盘形凸轮移动凸轮移动凸轮圆柱凸轮圆柱凸轮 按推杆的形状分按推杆的形状分尖顶推杆尖顶推杆滚子推杆滚子推杆平底推杆平底推杆 构造最简单，但构造最简单，但易磨损，只适用于易磨损，只适用于作用力不大和速度作用力不大和速度较低的场合，如用较低的场合，如用于仪表等机构中。于仪表等机构中。由于滚子与
5、凸轮由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩轮廓之间为滚动摩擦，故磨损小，可擦，故磨损小，可用来传递较大的动用来传递较大的动力，应用较广。力，应用较广。由于凸轮与平底由于凸轮与平底的接触面间易形成的接触面间易形成油膜，润滑较好，油膜，润滑较好，故常用于高速传动故常用于高速传动中。中。按推杆的运动形式分按推杆的运动形式分直动推杆直动推杆摆动推杆摆动推杆 综合各分类方法，可等到不同类型的凸轮机构综合各分类方法，可等到不同类型的凸轮机构对心直动尖顶推杆对心直动尖顶推杆偏置直动滚子推杆偏置直动滚子推杆对心直动平底推杆对心直动平底推杆摆动滚子推杆摆动滚子推杆摆动尖顶推杆摆动尖顶推杆摆动平底推杆摆动平底推杆 按凸轮
6、与推杆保持高副接触的方式分按凸轮与推杆保持高副接触的方式分 力封闭的凸轮机构力封闭的凸轮机构弹簧力封闭弹簧力封闭 利用弹簧力使推杆与凸轮利用弹簧力使推杆与凸轮保持接触保持接触重力封闭重力封闭 利用推杆的重力使推杆利用推杆的重力使推杆与凸轮保持接触与凸轮保持接触几何封闭的凸轮机构几何封闭的凸轮机构凹槽凸轮机构凹槽凸轮机构 利用凸轮上的凹槽与置于槽利用凸轮上的凹槽与置于槽中的推杆上的滚子使凸轮与推中的推杆上的滚子使凸轮与推杆保持接触杆保持接触等宽凸轮机构等宽凸轮机构 因与凸轮轮廓线相切的任意两因与凸轮轮廓线相切的任意两条平行线间的宽度处处相等，且等条平行线间的宽度处处相等，且等于推杆内框上、下壁间
7、的距离，故于推杆内框上、下壁间的距离，故凸轮与推杆可始终保持接触凸轮与推杆可始终保持接触几何封闭的凸轮机构几何封闭的凸轮机构等径凸轮机构等径凸轮机构 因凸轮理论轮廓线在径因凸轮理论轮廓线在径向线上两点之间的距离处处向线上两点之间的距离处处相等，故可使凸轮与推杆始相等，故可使凸轮与推杆始终保持接触终保持接触共轭凸轮机构共轭凸轮机构 用两个固结在一起的凸轮控制用两个固结在一起的凸轮控制同一推杆，从而形成几何封闭，故同一推杆，从而形成几何封闭，故使凸轮与推杆始终保持接触使凸轮与推杆始终保持接触一、一、名词术语及符号名词术语及符号：9-2 9-2 推杆的运动规律推杆的运动规律推杆的运动规律推杆的运动规
8、律2 2、推程及推程运动角、推程及推程运动角1 1、基圆：以凸轮轮廓上最小半径、基圆：以凸轮轮廓上最小半径r r0 0为半径所作的圆。为半径所作的圆。5 5、回程及回程运动角、回程及回程运动角4 4、远休止角、远休止角6 6、近休止角、近休止角3 3、行程：推杆在推程或回程中移动的距离。、行程：推杆在推程或回程中移动的距离。二、二、推杆常用的运动规律推杆常用的运动规律1、多项式运动规律多项式运动规律：2、三角函数运动规律三角函数运动规律：3、组合运动规律组合运动规律：三、三、推杆运动规律的选择推杆运动规律的选择：9-3 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计 解析法：解析法：建立凸轮廓线的数学方
9、程式，计算建立凸轮廓线的数学方程式，计算出凸轮廓线上一系列点的坐标值，以便进行加工出凸轮廓线上一系列点的坐标值，以便进行加工和检验。解析法设计精确度高，适用于高速凸轮、和检验。解析法设计精确度高，适用于高速凸轮、靠模凸轮或解算装置中的凸轮，以及利用数控机靠模凸轮或解算装置中的凸轮，以及利用数控机床加工凸轮等场合。床加工凸轮等场合。作图法：作图法：直接将凸轮的廓线画出，直观且简便直接将凸轮的廓线画出，直观且简便易行，但精确度较低。易行，但精确度较低。一一.凸轮廓线设计方法的基本原理凸轮廓线设计方法的基本原理：反转法原理反转法原理 在设计时，假设凸在设计时，假设凸轮静止不动，而推杆轮静止不动，而推
10、杆相对于凸轮作反转运相对于凸轮作反转运动，同时又沿导轨作动，同时又沿导轨作预期的运动，推杆尖预期的运动，推杆尖顶在此复合运动中的顶在此复合运动中的轨迹就是所要求的凸轨迹就是所要求的凸轮廓线。轮廓线。二、二、用作图法设计凸轮廓线用作图法设计凸轮廓线 1、直动推杆盘形凸轮机构设计、直动推杆盘形凸轮机构设计：1)偏置直动尖顶推杆偏置直动尖顶推杆 2)偏置直动滚子推杆偏置直动滚子推杆 3)对心直动平底推杆对心直动平底推杆 2、摆动推杆盘形凸轮机构设计、摆动推杆盘形凸轮机构设计：3、直动推杆圆柱凸轮机构设计、直动推杆圆柱凸轮机构设计：三、用解析法设计凸轮廓线三、用解析法设计凸轮廓线：9-4 9-4 凸轮
11、机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定一、一、凸轮机构中的作用力和凸轮机构的压力角凸轮机构中的作用力和凸轮机构的压力角：凸轮机构压力角凸轮机构压力角：是指推杆所受的正压力方向是指推杆所受的正压力方向(沿凸轮廓沿凸轮廓 线在接触点的法线方向线在接触点的法线方向)与其作用点速度方向之间的夹角。与其作用点速度方向之间的夹角。它是影响其受力的重要参数。它是影响其受力的重要参数。愈大，愈大，F将愈大，机构愈将愈大，机构愈容易发生自锁。容易发生自锁。a maxa a 即：即：根据实践经验，推荐的许用压力角取值为根据实践经验，推荐的许用压力角取值为:推程：推程：
12、直动从动件取直动从动件取 a=30；摆动从动件取摆动从动件取 a=35 45；回程：回程：直动和摆动从动件荐取直动和摆动从动件荐取 a=70 80。在工程实际中，为保证较高的机械效率，改善受力状在工程实际中，为保证较高的机械效率，改善受力状况，通常规定凸轮机构的最大压力角况，通常规定凸轮机构的最大压力角 应小于或等于应小于或等于某一许用压力角某一许用压力角 。maxa aa a二、二、凸轮基圆半径的确定凸轮基圆半径的确定：三、滚子推杆滚子半径的选择三、滚子推杆滚子半径的选择：四、平底推杆平底尺寸的确定四、平底推杆平底尺寸的确定：基圆半径、压力角、滚子半径等都是影响凸轮机构工基圆半径、压力角、滚
13、子半径等都是影响凸轮机构工作性能的重要参数！作性能的重要参数！在进行凸轮廓线设计之前，需先选定凸轮的基圆半径。在进行凸轮廓线设计之前，需先选定凸轮的基圆半径。而基圆半径的选择，需考虑实际的结构条件、压力角以而基圆半径的选择，需考虑实际的结构条件、压力角以及凸轮实际廓线是否出现变尖和运动失真等因素。及凸轮实际廓线是否出现变尖和运动失真等因素。除此之外，当为直动推杆时，应在结构许可的除此之外，当为直动推杆时，应在结构许可的条件下，尽可能取较大的导轨长度和较小的悬臂尺条件下，尽可能取较大的导轨长度和较小的悬臂尺寸；当为滚子推杆时，应恰当地选取滚子半径；当寸；当为滚子推杆时，应恰当地选取滚子半径；当为
14、平底推杆时，应正确地确定平底尺寸等等。为平底推杆时，应正确地确定平底尺寸等等。当然，上述各尺寸的确定，还必须考虑到强度和当然，上述各尺寸的确定，还必须考虑到强度和工艺等方面的要求。合理选择这些尺寸是保证凸轮工艺等方面的要求。合理选择这些尺寸是保证凸轮机构具有良好工作性能的重要因素。机构具有良好工作性能的重要因素。Magnetic Resonance Imaging磁共振成像发生事件作者或公司磁共振发展史l1946发现磁共振现象BlochPurcelll1971发现肿瘤的T1、T2时间长Damadianl1973做出两个充水试管MR图像Lauterburl1974活鼠的MR图像Lauterbur
15、等l1976 人体胸部的MR图像 Damadianl1977初期的全身MR图像Mallardl1980磁共振装置商品化l19890.15T永磁商用磁共振设备中国安科l2003诺贝尔奖金LauterburMansfierd时间MR成 像 基 本原理实现人体磁共振成像的条件:人体内氢原子核是人体内最多的物质。最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象(没有核辐射)有一个稳定的静磁场（磁体）梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象信号接收装置：各种线圈计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。自然状态下，H核进
16、动杂乱无章，磁性相互抵消zMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脉冲前的磁化矢量MzB:施加90度RF脉冲后的磁化矢量Mxy.并以Larmor频率横向施进C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面ABC在这一过程中，产生能量三、弛豫（Relaxation）回复“自由”的过程1.纵向弛豫（T1弛豫）：M0（MZ）的恢复，“量变”高能态1H低能态1H自旋晶格弛豫、热弛豫吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H放出能量（光子，MRS）T1弛豫时间：MZ恢复到M0的2/3所需的时间T1愈小、M0恢复愈快T2弛豫时间：MXY丧失2/3所需的时间；T2愈大、同相位时间长MXY持续时间愈长MMXYXY与SlT1加权成像、T2加权成像l所谓的加权就是“突出”的意思lT1加权成像（T1WI）-突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别lT2加权成像（T2WI）-突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。磁共振诊断基于此两种标准图像磁共振常规h检
