《精密机械设计基础课件：第三章 凸轮机构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精密机械设计基础课件：第三章 凸轮机构（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、v 第第3章章 凸轮机构凸轮机构课题名称：精密机械设计基础课题名称：精密机械设计基础2009年年2月月-2009年年4月月了解凸轮机构内燃机第三章第三章 凸轮机构凸轮机构3-1 凸轮机构的应用和类型3-2 从动件的常用运动规律3-3 凸轮机构的压力角3-4 图解法设计凸轮机构3-5 解析法设计凸轮机构本章主要内容盘形凸轮盘形凸轮：最基本的形式，结构简单，应用最为广泛最基本的形式，结构简单，应用最为广泛移动凸轮：凸轮相对机架做直线运动移动凸轮：凸轮相对机架做直线运动圆柱凸轮：空间凸轮机构圆柱凸轮：空间凸轮机构 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮3-1 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的
2、应用和类型按凸轮的形状分类按凸轮的形状分类尖顶从动件曲面从动件尖顶能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。但尖端处极易磨损，只适用于低速场合。磨损比尖顶从动件小。3-1 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型按从动件的形状分类按从动件的形状分类 滚子从动件滚子从动件 平底从动件平底从动件凸凸轮轮与与从从动动件件之之间间为为滚滚动动摩摩擦擦，因因此此摩摩擦擦磨磨损损较较小小，可可用用于于传传递递较较大大的动力。的动力。从从动动件件与与凸凸轮轮之之间间易易形形成成油油膜膜，润润滑滑状状况况好好，受受力力平平稳稳，传传动动效效率率高高，常常用用于于高高速
3、速场场合合。但但与与之之相相配配合合的的凸轮轮廓须全部外凸。凸轮轮廓须全部外凸。按从动件的形状分类按从动件的形状分类移动从动件移动从动件 摆动从动件摆动从动件移动从动件：从动件作往复移动，其运动轨迹为一段直线；摆动从动件：从动件作往复摆动，其运动轨迹为一段圆弧。按从动件的运动类型分类按从动件的运动类型分类凸轮与从动件维持高副接触的方法力锁合力锁合弹簧力、从动件重力或其它外力弹簧力、从动件重力或其它外力型锁合型锁合利用高副元素本身的几利用高副元素本身的几何形状（槽凸轮机构）何形状（槽凸轮机构）v优点：锁合方式结构简单优点：锁合方式结构简单v缺点：加大了凸轮的尺寸和重量缺点：加大了凸轮的尺寸和重量
4、凸轮机构的优缺点优点：结构简单、紧凑、设计方便，从动件可以实优点：结构简单、紧凑、设计方便，从动件可以实现复杂的运动规律现复杂的运动规律缺点：点或线接触，易磨损。缺点：点或线接触，易磨损。返回1、等速运动特点：速度有突变，加速度理论上由零至无穷大，从而使从动件产生巨大的惯惯性性力力，机构受到强烈冲击刚性冲击适应场合：低速轻载低速轻载3-2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律3-2 3-2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律凸轮形状取决于从动件运动规律，因凸轮形状取决于从动件运动规律，因此了解从动件运动规律是设计凸轮的此了解从动件运动规律是设计凸轮的开始开始基圆推程运动角远休止角回程
5、运动角近休止角升程推程回程从动件位移线图偏置尖顶直动从动盘形凸轮机构偏置尖顶直动从动盘形凸轮机构2.简谐运动 当质点在圆周上作匀速运动时，它在该圆直径上的投影所构成的运动规律简谐运动特点：有柔性冲击适用场合：中速轻载(当从动件作连续运动时，可用于高速)返回3-2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律3.摆线运动(正弦加速度运动) 半径R=h/2的滚圆沿纵座标作纯滚动，圆上最初位于座标原点的点其位移随时间变化的规律摆线运动特点：无刚性、柔性冲击适用场合：适于高速常用运动规律性能比较运动规律运动规律等速简谐运动正弦加速度冲击特性冲击特性刚性柔性无适用场合适用场合低速中速高速返回3-3 凸轮机构
6、的压力角凸轮机构的压力角压力角：压力角：作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度之间所夹的锐角（常用之间所夹的锐角（常用表示）表示）凸轮机构压力角的定义压力角直接关系到凸轮机构的效率！与凸轮的尺寸也有较大关系！压力角直接关系到凸轮机构的效率！与凸轮的尺寸也有较大关系！ 如果忽略凸轮与从动件之间的摩擦力，凸轮对从动件的作用力在什么方向？压力角与作用力的关系什么力与“平衡？3-3凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角 凸轮轮廓曲线上各点的压力角是变化的，设计时应使最凸轮轮廓曲线上各点的压力角是变化的，设计时应使最大压力角不超过许用值。大压力角不超过许用值。 直
7、动从动件：直动从动件： =30=30 摆动从动件：摆动从动件： =45=45不需校核回程压力角需校核回程压力角压力角与作用力的关系3-3凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角压力角与凸轮机构尺寸的关系 基圆半径越小，凸轮越紧凑，基圆半径是否可以无限小下去？n基圆半径越小，压力角越大。n当导路偏于OP一侧时，取“-”号，反之取“+”号。偏距e取“-”，机构的压力角减小，回程压力角增大，因此e也不宜过大3-3凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角凸轮逆时针回转，从动件右偏置凸轮顺时针回转，从动件左偏置选择导路偏置位置的简便方法返回3-4 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓按照允许空间和具体要求，初步确定凸轮
8、基圆半径，然后绘制凸轮轮廓按照允许空间和具体要求，初步确定凸轮基圆半径，然后绘制凸轮轮廓反转法反转后，从动件尖端的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线直动尖顶偏置从动件盘形凸轮轮廓的绘制已知：从动件的位移线图，偏心距e，凸轮基圆半径r0=2e，凸轮以等角速度沿逆时针方向回转 要求：设计偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构90909090图5 从动件位移线图3-4 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓直动尖顶偏置从动件盘形凸轮轮廓的绘制3-4 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓任选一点作为凸轮的转动中心O。以O为圆心，e为半径作偏距圆。以O为圆心r0 为半径作凸轮的基圆。作偏距圆的一条切线，它代表了起始位置从动
9、件的轨道，它与基圆的交点A就是从动件在起始位置时与凸轮轮廓线的交点。 90909090直动尖顶偏置从动件盘形凸轮轮廓的绘制3-4 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓再从OA开始按-的方向依次量取与升程角、远休止角、回程角和近休止角相等的角度，在基圆上得到B、C、D点。90909090直动尖顶偏置从动件盘形凸轮轮廓的绘制3-4 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓然后将位移线图上的推程段90分成四等份，将AB圆弧分成4等份。分别对应点1、2、3、4。在位移线图上，过这些点作轴的垂线，与位移曲线交1、2、3、4各点，则线段11、22、33、44就是凸轮转过相应的角度时从动件的位移。 909090
10、90直动尖顶偏置从动件盘形凸轮轮廓的绘制3-4 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓在凸轮基圆上过1、2、3.点作偏距圆的切线（注意，切线方向应与起始位置相同）这些切线就是在反转过程中从动件轨道所占据的位置。沿这些切线依次量取1、2、3.各点，使11、22.等于位移线图上的11、22.。用光滑的曲线将1、2、3、4各点相连，这就是推程阶段的凸轮的廓线。 直动尖顶对心从动件盘形凸轮轮廓的绘制滚子直动从动件盘形凸轮理论轮廓实际轮廓3-4 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓把滚子中心看作尖顶从动件的尖顶滚子半径对凸轮轮廓的影响实际廓线出现交叉，从动件不能准确地实现预期的运动规律运动失真运动失真的解
11、决办法？1、减小滚子半径2、增大基圆半径3-4 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓 无论滚子半径多大，总能由理论轮廓求出实际轮廓。滚子半径对理论轮廓的内凹部分没有影响平底直动从动件盘形凸轮3-4 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓 可将推杆导路的中心线与推杆平底交点A视为尖顶推杆的尖顶，按反转法步骤作出点A在运动过程中依次占据的位置1,2,3.，然后过1,2,3.点作代表平底的直线，这些直线的包络线这就是凸轮的工作轮廓线。 摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制已知条件：1、从动件角位移线图；2、基圆半径；3、凸轮与摆杆的中心距；4、摆杆长度。返回3-5 解析法设计凸轮轮廓解析法设计凸轮轮廓已知条件
12、：已知条件：偏距偏距e，基圆半径基圆半径rmin，滚子半径滚子半径rT，从动件运动规律从动件运动规律s2=s2(1)，凸轮以等角速度凸轮以等角速度1 1顺时针方向回顺时针方向回转。转。要求：要求：求出凸轮轮廓上点坐标的求出凸轮轮廓上点坐标的解析式解析式N1已知理论轮廓如何得到实际轮廓？ 理论轮廓与实际轮廓是等距曲线（rT)，因此过理论轮廓上的点作其法线，与滚子的交点就是实际轮廓的相应点本章小结本章小结1、常用从动件运动规律，哪些有刚性冲击，哪些有柔、常用从动件运动规律，哪些有刚性冲击，哪些有柔性冲击，哪些无冲击。性冲击，哪些无冲击。2、反转法绘制凸轮轮廓。反转后，凸轮和从动件之间、反转法绘制凸轮轮廓。反转后，凸轮和从动件之间的运动关系不变。的运动关系不变。3、能标出任意位置时的压力角。、能标出任意位置时的压力角。容易疏忽的地方：容易疏忽的地方：滚子从动件的基圆和压力角在理论轮廓上衡量！滚子从动件的基圆和压力角在理论轮廓上衡量！课后习题：课后习题：3-1，3-2，3-3，3-4
