第3章凸轮机构ppt

1、第第3章章 凸轮机构凸轮机构31 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型(重点重点)32 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律(简介简介)33 凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角(难点难点)34 图解法设计凸轮的轮廓图解法设计凸轮的轮廓(简介简介)35 解析法设计凸轮的轮廓解析法设计凸轮的轮廓(略略)凸轮机构组成凸轮机构组成 凸轮机构由凸轮凸轮机构由凸轮1 1、从动件、从动件2 2、机、机架架3 3三个基本构件及锁合装置组成。三个基本构件及锁合装置组成。是一种高副机构。其中凸轮是一个具是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作连有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作连续等速转动

2、，从动件则在凸轮轮廓的续等速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复移动控制下按预定的运动规律作往复移动或摆动。或摆动。 31凸轮机构凸轮机构的应用和类型的应用和类型结构：结构：三个构件、三个构件、盘盘(柱柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。状曲线轮廓、从动件呈杆状。作用：作用：将连续回转将连续回转= 从动件从动件 直动摆动凸轮机构直动摆动凸轮机构。优点：优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。可精确实现任意运动规律，简单紧凑。缺点：缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。高副，线接触，易磨损，传力不大。应用：应用：牙膏生产等自动线、补鞋机、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥配钥匙匙机、单柱

3、塞泵等。机、单柱塞泵等。分类：分类：1)按凸轮形状分：按凸轮形状分：盘形盘形、移动移动、 圆柱凸轮圆柱凸轮(端面端面) 。2)按推杆形状分：按推杆形状分：尖顶尖顶、滚子滚子、平底平底从动件。从动件。特点：特点：尖顶构造简单、易磨损、用于仪表机构；尖顶构造简单、易磨损、用于仪表机构；滚子滚子磨损小，应用广；磨损小，应用广；平底平底受力好、润滑好，用于高速传动。受力好、润滑好，用于高速传动。凸轮组合凸轮组合动态演示动态演示尖顶尖顶 平顶直动平顶直动 平顶摆动平顶摆动 尖顶摆动尖顶摆动3) 按推杆运动分：按推杆运动分：直动直动 (对心，偏置对心，偏置)、摆动摆动 对比对比设计：潘存云设计：潘存云31

4、2A线线绕线机绕线机312A线线应用实例：应用实例：设计：潘存云3皮带轮皮带轮5卷带轮卷带轮录音机卷带机构录音机卷带机构1放音键放音键2摩擦轮摩擦轮413245放音键放音键卷带轮卷带轮皮带轮皮带轮摩擦轮摩擦轮录音机卷带机构录音机卷带机构设计：潘存云132送料机构送料机构走刀机构走刀机构凸轮机构特点凸轮机构特点：优点：优点： 只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单；凸轮机构结构简单、紧凑、规律的运动，而且设计简单；凸轮机

5、构结构简单、紧凑、运动可靠。运动可靠。缺点：缺点： 凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损。润滑，容易磨损。适用：适用： 凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。用于自动机械、仪表和自动控制系统中。 设计：潘存云, ,ots32 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律基本术语：基本术语：基圆基圆以凸轮轮廓的最小向径为半径的圆。以凸轮轮廓的最小向径为半径的圆。r0h 1As s,s,sDBCB 设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的

6、运设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律，然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。动规律，然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。Bc推程推程从动件以一定运动规律由距离回从动件以一定运动规律由距离回转中心最近位置转中心最近位置A A到达最远位置到达最远位置B B。与推程。与推程对应的凸轮转角对应的凸轮转角为为推程运动角推程运动角。回程回程从动件在弹簧或重力作用下，从动件在弹簧或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置。与回以一定运动规律回到起始位置。与回程对应的凸轮转角程对应的凸轮转角为为回程运动角回程运动角。远休止远休止当凸轮继续回转当凸轮继续回转s，从动件在，从动件在最远位置停止不动

7、。最远位置停止不动。近休止近休止当凸轮继续回转当凸轮继续回转s，从动件，从动件在最近位置停止不动。在最近位置停止不动。推程、远休止、回程、近休止推程、远休止、回程、近休止当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。 推程、远休止、回程、近休止推程、远休止、回程、近休止设计：潘存云, osr0h AssDBCB运动规律：运动规律：推杆在推程或回程时，推杆在推程或回程时，其位移其位移S S、速度、速度V、和加、和加速度速度a随时间随时间t的变化规的变化规律。律。T T：推程时间推程时间位移曲线位移曲线)(tss )(tvv )(taa s,ss, t v,

8、 t a, t h+刚性冲击刚性冲击1.1.等速运动规律等速运动规律推程：推程：等速运动规律用于低速轻载的场合。等速运动规律用于低速轻载的场合。,hs,0hvv0a设计：潘存云ht s sa2.2.简谐运动规律简谐运动规律( (略略) )123 456v vV Vmaxmax=1.57h/2=1.57h/20 0柔性冲击柔性冲击123456简谐运动规律只宜于用于中、低速凸轮机构。简谐运动规律只宜于用于中、低速凸轮机构。)cos1 (2hssin2hvcos2222ha推程：推程： savh 3.3.正弦加速度正弦加速度运动运动( (略略) )无冲击无冲击不产生任何冲击，可用于高速凸轮机构。不产

9、生任何冲击，可用于高速凸轮机构。设计：潘存云v2s 2a 2111hooot t正弦改进等速正弦改进等速改进型运动规律改进型运动规律 将几种运动规律组合，将几种运动规律组合，以改善运动特性。以改善运动特性。+-v s a hooo设计：潘存云OB1定义：定义：接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角 F”F”，若若大到一定程度时，会有：大到一定程度时，会有： 机构发生自锁。机构发生自锁。33 凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角nn一、压力角与作用力的关系一、压力角与作用力的关系不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。FFF”F-有用分力

10、，沿导路方向有用分力，沿导路方向F”-有害分力，垂直于导路有害分力，垂直于导路F”=F tg F 一定时，一定时， F Ff FFF Ff为了保证凸轮机构正常工作，要求：为了保证凸轮机构正常工作，要求： 二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系(略略)r r0 0 = 30= 30 -直动从动件；直动从动件； = 45= 45-摆动从动件；摆动从动件； = = 708080-回程。回程。 tg = s + r20 - e2ds/d e 若发现设计结果若发现设计结果 ，可增大可增大r0 其它条件不变的情况下，基圆半径越小，压力角越大。基圆半径其它条件不变的情况下，基圆

11、半径越小，压力角越大。基圆半径过小，压力角就会超过许用值。因此，实际设计中应在保证凸轮过小，压力角就会超过许用值。因此，实际设计中应在保证凸轮轮廓的最大压力角不超过许用值的前提下，考虑缩小凸轮的尺寸。轮廓的最大压力角不超过许用值的前提下，考虑缩小凸轮的尺寸。设计：潘存云nn对于平底推杆凸轮机构：对于平底推杆凸轮机构： ？ 0 0v2O1r rminmin1.1.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34 图解法设计凸轮轮廓图解法设计凸轮轮廓2.2.用作图法设计凸轮廓线用作图法设计凸轮廓线1)1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮对心直动尖顶从动件盘形凸轮3)3)对心滚子直动从动件盘形凸轮

12、对心滚子直动从动件盘形凸轮5)5)对心直动平底从动件盘形凸轮对心直动平底从动件盘形凸轮( (略略) )2)2)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮偏置直动尖顶从动件盘形凸轮6)6)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构摆动尖顶从动件盘形凸轮机构(略略)4)4)偏置滚子直动从动件盘形凸轮偏置滚子直动从动件盘形凸轮设计：潘存云1.1.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凸轮反转原理凸轮反转原理：依据此原理可以用几何作图的依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线，例方法设计凸轮的轮廓曲线，例如：如：给整个凸轮机构加上绕凸轮轴心给整个凸轮机构加上绕凸轮轴心O O点的公共角速度点的公共角速度- -，机

13、构，机构各构件之间的相对运动不变，此时，凸轮将静止，而从动件各构件之间的相对运动不变，此时，凸轮将静止，而从动件一方面随机架和导路以角速度一方面随机架和导路以角速度- -绕绕O O点转动，另一方面沿导点转动，另一方面沿导路按预定运动规律作往复移动。尖顶复合运动的轨迹即凸轮路按预定运动规律作往复移动。尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线的轮廓曲线。O O - -3311223 33 31 11 12 22 2设计：潘存云60r0120-1对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径r0，角速度，角速度和从动件和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线

14、。的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r r0 0。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。* *. .对心直动尖顶对心直动尖顶从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮135782345 67 8910111213149090A1876543214131211109一、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制一、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 6012090901 3 5 7 8911 13 15

15、s 91113121410设计：潘存云911 13 151 3 5 7 8O OeA A偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径r0，角速度，角速度和从动件的和从动件的运动规律和偏心距运动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓曲，设计该凸轮轮廓曲线。线。1.1.偏置直动尖顶偏置直动尖顶从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮13578911131214-612345781514131211109设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r r0 0； 反向等分各运动角；反向等分各运动角； 确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置；确定反转后，从

16、动件尖顶在各等分点的位置； 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8 601209090s 1设计：潘存云s 1911 13 151 3 5 7 8r0A120-1设计步骤小结：设计步骤小结：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r r0 0。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。135789111

17、312142345 67 8910111213146090901876543214131211109理论轮廓理论轮廓实际轮廓实际轮廓作各位置滚子圆的内作各位置滚子圆的内( (外外) )包络线。包络线。2.2.滚子直动从动件盘形凸轮滚子直动从动件盘形凸轮滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径半径r0，角速度，角速度和从动件的运动规律，设计和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。该凸轮轮廓曲线。 601209090对心滚子移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计对心滚子移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 实际轮廓曲线 理论轮廓曲线 设计：潘存云a工作轮廓的曲率半

18、径，工作轮廓的曲率半径，理论轮廓的曲率半径，理论轮廓的曲率半径， rT滚子半径滚子半径rT arT rT 轮廓失真轮廓失真滚子半径的确定滚子半径的确定arT rT arT0轮廓正常轮廓正常轮廓变尖轮廓变尖内凹内凹arTrTrT rT arT 轮廓正常轮廓正常外凸外凸rTa设计：潘存云s 1911 13 151 3 5 7 8rmin对心直动平底从动件凸轮机构中，已知对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径凸轮的基圆半径r0，角速度，角速度和从动件和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计步骤：设计步骤：选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r r0 0。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。确定反转后，从动件平底直线在各等分点的位置。确定反转后，从动件平底直线在各等分点的位置。作平底直线族的内包络线。作平底直线族的内包络线。3.3.对心直动平底