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1、CH四、凸轮机构四、凸轮机构cams运用及分类运用及分类从动件的运动规律从动件的运动规律凸轮轮廓的设计凸轮轮廓的设计凸轮设计应留意的问题凸轮设计应留意的问题1 概概 述述 1、凸轮机构的构成和运用实例、凸轮机构的构成和运用实例 典型的凸轮机构，它由曲线轮廓的构件凸轮cams ，作往复直线运动或摆动的从动件follower及机架framework三部分组成。 凸轮机构的构成：凸轮机构的构成：从动件从动件凸轮凸轮滚子滚子机架机架典型的凸轮机构的任务原理运用实例：运用实例：2、凸轮机构的分类、凸轮机构的分类 1按照凸轮的外形按照凸轮的外形 盘形凸轮盘形凸轮 挪动凸轮挪动凸轮 圆柱凸轮圆柱凸轮 平面凸
2、轮机构平面凸轮机构 空间凸轮机构空间凸轮机构 disk camtranslating camcylinder cam2按照从动件的外形按照从动件的外形尖顶从动件尖顶从动件 滚子从动件滚子从动件 平底从动件平底从动件 曲底从动件曲底从动件 3按照从动件的运动方式按照从动件的运动方式 直动从动件直动从动件 摆动从动件摆动从动件 4按照维持凸轮与从动件高副接触的方式按照维持凸轮与从动件高副接触的方式 力封锁力封锁 型封锁型封锁 槽凸轮机构槽凸轮机构等宽凸轮机构等宽凸轮机构等径凸轮机构等径凸轮机构尖顶从动件对心直动力封锁盘形凸轮机构 命名该凸轮机构rbhss s s DD0B0B sO ,t360基圆
3、基圆 基圆半径基圆半径rb推程推程推程运动角推程运动角 升距升距h远休止远休止远休止角远休止角 s回程回程回程运动角回程运动角近休止近休止近休止角近休止角 s B 位移曲线位移曲线3、凸轮机构的有关名词、凸轮机构的有关名词 2 凸轮从动件的常用运动规律凸轮从动件的常用运动规律从动件的运动规律从动件的运动规律 直动从动件直动从动件 摆动从动件摆动从动件 1. 多项式类运动规律多项式类运动规律 1、匀速运动规律、匀速运动规律存在着刚性冲击存在着刚性冲击 。只能。只能用于低速轻载工况用于低速轻载工况 缺陷：缺陷：运动规律2)、等加速等减速运动规律、等加速等减速运动规律抛物线运动规律抛物线运动规律a
4、= a = 常数常数 起、中、终点加速度有限起、中、终点加速度有限突变，有限惯性力引起突变，有限惯性力引起柔性冲击柔性冲击v = a t v = a t 两段斜直线两段斜直线两段抛物线两段抛物线用于低中速用于低中速两段抛物线t=1:2:3:4S=1:4:9:16149410149410h1423560s3、3-4-5多项式运动规律多项式运动规律满足条件 时，s=0, v=0, a=0 时，s=h, v=0, a=0那么有 速度、加速度曲线均为延续曲线，没有冲击。可以用于高速凸轮。优点：选取的多项式为2次时，其加速度有限的突变，称为柔性冲击。选用的多项式次数越高，满足的要求也就越多，从动件的运动
5、特性就越好。但是，次数过高时，对加工误差的敏感性高。分析得到：分析得到：2. 三角函数类运动规律三角函数类运动规律 加速度选用三角函数方式的运动规律.1)、余弦加速度运动规律、余弦加速度运动规律 (又称简谐运动规又称简谐运动规律律)余弦加速度运动规律正弦加速度运动规律升程的开场和终了时，加速度有有限的突变，这将引起柔性冲击。2正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律 (又称摆线运动规律又称摆线运动规律) 得：摆线运动规律即无刚性冲击，也无柔性冲击。3. 运动规律的拼接运动规律的拼接 当单一的运动规律不能满足运动要求时，可以将几个运动规律拼接，得到要求的运动规律。 5次多项式和匀速运动规律拼接 4.
6、 选择从动件运动规律的原那么选择从动件运动规律的原那么 a)从动件的最大速度要尽量小，这样，可减小 从动件的最大动量。1)假设消费上对从动件有运动规律要求，那么按照要求进展设计。假设消费上对从动件有运动规律要求，那么按照要求进展设计。2)假设消费上只需升程的要求，那么应留意假设消费上只需升程的要求，那么应留意 b)从动件的最大加速度要尽量小，且无突变， 这样，可减小从动件的最大惯性力，减少冲 击。c)从动件的最大跃度(加速度的导数)要尽量小， 这样，从动件的运转平稳性提高。3 凸轮轮廓曲线设计凸轮轮廓曲线设计 知凸轮从动件的运动规律和根本参数后 ，可进展凸轮轮廓设计。设计方法 图解法解析法 1
7、、凸轮设计的根本原理、凸轮设计的根本原理 给整个凸轮机构加一个给整个凸轮机构加一个 ，这时，凸轮静止不，这时，凸轮静止不动，从动件作两个运动：动，从动件作两个运动：1、绕、绕O以以 反转；反转；2、相对与机架以给定的运动规律运动。、相对与机架以给定的运动规律运动。 2、凸轮轮廓设计、凸轮轮廓设计 rbOs 1 3 5 7 8 60120909060120 1 2 90A909 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 对心尖顶挪动从动件盘形凸轮廓线的设计对心尖顶挪动从动件盘形凸轮廓线的设计知凸轮的基圆半径知凸轮的基圆半径rb，凸轮角速度，凸轮角速度 和从和从动件的运动规
8、律，设计该凸轮轮廓曲线。动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。3 4 5 67 81876543210 11 9 12 13 14 14131211109151 1、尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓设计、尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓设计 eA知凸轮的基圆半径知凸轮的基圆半径rb，角速度，角速度 和从动和从动件的运动规律及偏心距件的运动规律及偏心距e，设计该凸轮轮廓，设计该凸轮轮廓曲线。曲线。 选选比比例例尺尺 l l，作作位位移移曲曲线线、基圆基圆rbrb和偏距圆和偏距圆e e。设计步骤设计步骤 等等分分位位移移曲曲线线及及反反向向等等分分各各运运动动角角，确确定定反反转转后后对对应应于于各各等等分点的
9、从动件的位置。分点的从动件的位置。O 6 1 2 3 4 5 7 8 1514 13 12 11 10 9 1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8s 1 3 5 7 8 6012090909 1113151 3 5 7 8 9 11 1312 14 10 确确定定反反转转后后从从动动件件尖尖顶顶在在各等分点占据的位置。各等分点占据的位置。 将将各各尖尖顶顶点点衔衔接接成成一一条光滑曲线。条光滑曲线。 尖顶挪动从动件盘形凸轮廓线的设计尖顶挪动从动件盘形凸轮廓线的设计偏置偏置rbOA知凸轮的基圆半径知凸轮的基圆半径rb，滚
10、子半径，滚子半径rr、凸、凸轮角速度轮角速度 和从动件的运动规律，设计该凸轮和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。轮廓曲线。 以以滚滚子子中中心心作作为为从从动动件件尖尖顶顶，作作实实际际轮廓曲线。轮廓曲线。设计步骤设计步骤以以实实际际轮轮廓廓曲曲线线上上各各点点为为圆圆心心，作作滚滚子子圆圆族族及及滚滚子子圆圆族族的的内内包包络络线线，得得实实践践轮轮廓廓曲线。曲线。实际轮廓曲线实际轮廓曲线实践轮廓曲线实践轮廓曲线s 1 3 5 7 8 6012090909 1113151 3 5 7 8 9 11 13 12 14 10 60120 1 2 90903 4 5 67 8187654321
11、0 11 9 12 13 14 1413121110915 2. 2. 滚子挪动从动件盘形凸轮廓线的设计滚子挪动从动件盘形凸轮廓线的设计对心对心实际实际廓线廓线实践实践廓线廓线滚滚子子实践轮廓实践轮廓凸轮与从凸轮与从动件直接接触的廓线，动件直接接触的廓线，为凸轮的任务廓线。为凸轮的任务廓线。实践廓线与实际廓线是法向等距曲线。实践廓线与实际廓线是法向等距曲线。基圆基圆以凸轮实际轮廓曲线上的最小半径为以凸轮实际轮廓曲线上的最小半径为半径所画的圆。半径所画的圆。对于尖顶从动件来说，凸轮的实际轮廓和实践对于尖顶从动件来说，凸轮的实际轮廓和实践轮廓重合。轮廓重合。实际轮廓实际轮廓对于滚子从对于滚子从动件
12、，把滚子圆心看作从动件，把滚子圆心看作从动件的尖点，该点的运动动件的尖点，该点的运动轨迹称为凸轮的实际廓线。轨迹称为凸轮的实际廓线。3、平底从动件盘形凸轮轮廓设计、平底从动件盘形凸轮轮廓设计4、摆动从动件盘形凸轮机构、摆动从动件盘形凸轮机构 知：凸轮以等角速 顺时针回转，知凸轮基圆半径 ，凸轮与摆动从动件的中心距a，从动件长度l，从动件最大摆角 ，以及从动件的运动规律，求作此凸轮的轮廓曲线。 1、取比例尺，画出运动线图、 基圆、从动件初始位置和a为 半径，凸轮转动中心为圆心的 圆；设计步骤设计步骤 ：2、将线图的推程部分和回程部 分分为假设干等分图中各为四 等分；3、将以a为半径的圆分成相应
13、的等分；4、在对应的位置上，画出从动 件相对与机架运动的角度，得 到凸轮轮廓上的假设干点；5)、 这些点用一光滑曲线衔接， 便得到尖底摆动从动件盘形凸 轮机构的凸轮轮廓曲线。4、解析法、解析法 1、实际轮廓曲线方程 知偏距e、基圆半径 、从动件的运动规律 、凸轮转向、从动件偏置方向，求该凸轮机构的实际轮廓、实践轮廓的解析表达式。其中：实际轮廓曲线方程实际轮廓曲线方程实践轮廓的曲线方程实践轮廓的曲线方程4 凸轮机构根本参数确实定凸轮机构根本参数确实定1、凸轮机构的压力角、凸轮机构的压力角 F自锁限制：CnnO Bes0sDrb ds d vvP2、压力角与凸轮回转中心位置、压力角与凸轮回转中心位
14、置和基圆半径的关系和基圆半径的关系 3、 滚子、平底从动件凸轮机构滚子、平底从动件凸轮机构 实践轮廓曲线的失实践轮廓曲线的失 真和变尖问题真和变尖问题 变尖失真rrrr a arrrr 0 0结论对于外凸轮廓，要保证凸轮正常任务，应使结论对于外凸轮廓，要保证凸轮正常任务，应使 min rr。 轮廓失真轮廓失真 a a rr rr rrrr a arrrr 0 0轮廓正常轮廓正常轮廓变尖轮廓变尖内凹轮廓内凹轮廓 a a rr rrrr a arrrr轮廓正常轮廓正常外凸轮廓外凸轮廓 a a 实际轮廓曲线实际轮廓曲线 实践轮廓曲线实践轮廓曲线 rrrrrr作作 业：业： 4-10、4-14、4-17思索题思索题:4-3、4-4总 结1、凸轮机构的分类、命名和运用2、常见的运动规律及特点，选择的原那么3、凸轮轮廓设计的根本原理和方法4、设计中的本卷须知复 习一、概一、概 述述 凸轮机构的构成凸轮机构的构成凸轮机构的分类凸轮机构的分类有关名词有关名词二、常用运动规律匀速运动匀速运动三角函数类运动三角函数类运动运动规律的拼接运动规律的拼接 选择原那么选择原那么三、凸轮轮廓曲线设计三、凸轮轮廓曲线设计图解法图解法解析法解析法
