概述从动件常用运动规律图解法设计盘形凸轮ppt课件

1、4-1 4-1 概述概述4-2 4-2 从动件常用运动规律从动件常用运动规律4-3 4-3 图解法设计盘形凸轮轮廓图解法设计盘形凸轮轮廓4-5 4-5 凸轮机构设计中的几个问题凸轮机构设计中的几个问题4-6 4-6 凸轮常用资料和构造凸轮常用资料和构造第四章第四章 凸轮机构凸轮机构第一节第一节 概述概述一、组成、运用及特点：一、组成、运用及特点：2.2.运用：运用： 从动件的位移、速度、加速度严厉按预定规从动件的位移、速度、加速度严厉按预定规律变化的场所律变化的场所1.1.组成：组成：高副高副从动件：挪动，摆动从动件：挪动，摆动凸轮凸轮: :具有曲线轮廓或凹槽的构件具有曲线轮廓或凹槽的构件3.

2、特点：特点：主要用于转换运动方主要用于转换运动方式式凸轮凸轮 高副高副 从动件往复从动件往复挪动挪动摆动摆动 延续或间歇延续或间歇 ( (转动、挪动转动、挪动可实现从动件恣意预定的运动规律，且机构简单、紧凑可实现从动件恣意预定的运动规律，且机构简单、紧凑比压较大，易于磨损。比压较大，易于磨损。 普通仅用于传送功率不大的场所普通仅用于传送功率不大的场所凸轮的加工制造较复杂凸轮的加工制造较复杂另外：由于受凸轮尺寸的限制，另外：由于受凸轮尺寸的限制，凸轮也不适宜用于从凸轮也不适宜用于从 动件任务行程较大的地方动件任务行程较大的地方 圆柱凸轮：圆柱凸轮： a.在圆柱面上开有曲线凹槽在圆柱面上开有曲线凹

3、槽 b.圆柱体端面上做出曲线轮廓圆柱体端面上做出曲线轮廓盘形盘形挪动挪动凸轮凸轮 平面凸轮平面凸轮圆柱凸轮圆柱凸轮 空间凸轮空间凸轮1.按凸轮外形分类：按凸轮外形分类： 挪动凸轮：回转中心挪动凸轮：回转中心 无穷远无穷远盘状凸轮：简单，广泛，行程较小盘状凸轮：简单，广泛，行程较小二、分类：二、分类：滚子：滚动摩擦，磨损小，传力大，复杂。有噪音。滚子：滚动摩擦，磨损小，传力大，复杂。有噪音。平底：光滑好，磨损小，受力平稳，效率高。平底：光滑好，磨损小，受力平稳，效率高。另外：另外：a.有挪动、摆动从动件之分有挪动、摆动从动件之分 b.有对心、偏置凸轮之分有对心、偏置凸轮之分凸轮不可有凹外形，否那

4、么，运动规律将被破坏。凸轮不可有凹外形，否那么，运动规律将被破坏。2.按从动件类型分按从动件类型分尖顶：简单、能实现复杂运动。易磨损，受力小低速尖顶：简单、能实现复杂运动。易磨损，受力小低速第二节第二节 从动件常用运动规律从动件常用运动规律一、凸轮机构的任务过一、凸轮机构的任务过程程0 推程运动角推程运动角 升高升高hs 远停角远停角 不动不动0/ 回程运动角回程运动角 下降下降hs/ 近停角近停角 不动不动rb rb 基圆半径基圆半径2.位移线图反映从动件运动规律位移线图反映从动件运动规律) 位移：位移：s =f1(t); 速度：速度：v =f2(t); 加速度：加速度：a =f3(t)当当

5、 v、a 与从动件在推程时的运动方向一样时为正与从动件在推程时的运动方向一样时为正1.任务过程：任务过程： 推程运动方程推程运动方程 0hS0hv 0a）（00方程：方程：二、从动件的运动规律二、从动件的运动规律1.等速运动规律等速运动规律 A、B两点两点 a =，有刚性冲击。有刚性冲击。特点：特点：(4)适用于低速、轻载，不易单独运用。适用于低速、轻载，不易单独运用。曲线：曲线： 推程：推程：推程前半段：推程前半段：a + 走走h/2运动方程：运动方程：留意：留意：抛物线运动规律抛物线运动规律 h等分、等分、0等分，且等分数一样等分，且等分数一样曲线：曲线：2.等加速、等减速运动规律等加速、

6、等减速运动规律推程后半段：推程后半段：a - 走走h/2。运用：运用： 中、低速、轻载场所。中、低速、轻载场所。特点：特点： V 延续变化；延续变化； a 在起始、中间、终了有变化。但为有限值。在起始、中间、终了有变化。但为有限值。 为柔性冲击。为柔性冲击。=t=tS=R(cot)S=R(cot)留意：留意：1.以行程以行程h为直径在为直径在S坐标上做半圆。坐标上做半圆。2.0等分，半圆周等分等分，半圆周等分(角度等分角度等分)，且等分数一样。，且等分数一样。3.简谐运动规律简谐运动规律第三节第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓图解法设计盘形凸轮轮廓一、图解法原理反转法一、图解法原理反转法根本实际：

7、相对运动原理根本实际：相对运动原理设凸轮以设凸轮以逆时针转动逆时针转动假想把整个机构加一个假想把整个机构加一个-：结果：结果：1.凸轮静止不动。凸轮静止不动。2.从动件及导路以从动件及导路以-转动，且从动件沿导路上下挪动。转动，且从动件沿导路上下挪动。结论：反转法把凸轮轮廓线的设计转化成求从动结论：反转法把凸轮轮廓线的设计转化成求从动 件端部的运动轨迹。件端部的运动轨迹。3.凸轮与从动件之间的相对运动关系不变。凸轮与从动件之间的相对运动关系不变。知：知：rb、顺顺解：解：选比例，做基圆，定选比例，做基圆，定B0 、O点。点。逆时针等分基圆半周等分数与逆时针等分基圆半周等分数与位移线图对应段的等

8、分数一样位移线图对应段的等分数一样在基圆各等分向径的射线上，向在基圆各等分向径的射线上，向基圆外截取位移线图上各等分点的基圆外截取位移线图上各等分点的对应位移。对应位移。衔接各点得凸轮完好廓线。衔接各点得凸轮完好廓线。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二、直动从动件盘形凸轮轮廓设计二、直动从动件盘形凸轮轮廓设计设计思绪：设计思绪： 滚子中心是尖顶从动件的尖端滚子中心是尖顶从动件的尖端以实际廓线上各点为中心做以实际廓线上各点为中心做 无数个小滚子，然后做这些无数个小滚子，然后做这些 滚子的包络线滚子的包络线凸轮实践凸轮实践 廓线。廓线。 设计方法：设计方法：滚子与凸轮轮廓线

9、的切点到滚子中心的间隔滚子与凸轮轮廓线的切点到滚子中心的间隔 恒等于滚子半径。恒等于滚子半径。 做实际廓线滚子中心的轨做实际廓线滚子中心的轨 迹线迹线尖顶从动件的凸尖顶从动件的凸 轮轮廓线。轮轮廓线。2.对心挪动滚子从动件盘形凸轮对心挪动滚子从动件盘形凸轮留意：留意：实际廓线按给定运动规律绘制实际廓线按给定运动规律绘制 实际实际rb实践实践rb实践廓线不等于向径减去滚子半径实践廓线不等于向径减去滚子半径从动件的转动方向从动件的转动方向要求：滚子密集。要求：滚子密集。设计思绪：设计思绪：平板与导路的交点是尖顶从动件的尖端。平板与导路的交点是尖顶从动件的尖端。任何时辰平板都与廓线相切、与向径垂直，

10、任何时辰平板都与廓线相切、与向径垂直，而导路与向径重合。而导路与向径重合。从动件相对初始位置的挪动间隔等从动件相对初始位置的挪动间隔等于基圆以外到平板之间的长度。于基圆以外到平板之间的长度。设计方法：设计方法：在每条向径反转后的导路上量取位移得实际廓在每条向径反转后的导路上量取位移得实际廓线上的点，过这些点作向径的垂线平板，然后线上的点，过这些点作向径的垂线平板，然后做这些垂线的包络线实践廓线。做这些垂线的包络线实践廓线。3.挪动平底从动件盘形凸轮挪动平底从动件盘形凸轮平底两侧的长度必需大于同侧最远切点的间隔。平底两侧的长度必需大于同侧最远切点的间隔。从动件的运动规律不能变化太快，否那么，不易

11、做出从动件的运动规律不能变化太快，否那么，不易做出廓廓 线画不出包络线。线画不出包络线。 凸轮必需外凸。凸轮必需外凸。 B0B1B2B3B45BB6B7B80rObb 留意：留意：.任务情况：任务情况： O、A间距为定值间距为定值O、A确定后确定后2.反转法设计特点：反转法设计特点： - 凸轮不动凸轮不动 摆杆一直与凸轮相切且绕摆杆一直与凸轮相切且绕A点摆动点摆动摆杆：绕摆杆：绕A摆动、绕摆动、绕O转动同时转动同时存在一个以存在一个以O为圆心、为圆心、OA为半径定距为半径定距的中心圆的中心圆.三、摆动从动件盘形凸轮三、摆动从动件盘形凸轮rbrb、rr rr 压力角压力角第五节第五节 凸轮机构设

12、计中的几个问题凸轮机构设计中的几个问题设计要求：设计要求： 构造紧凑构造紧凑 传力性能好传力性能好 rr大，凸轮尺寸相对小的时候，构造紧凑。大，凸轮尺寸相对小的时候，构造紧凑。 但是，安装困难。但是，安装困难。滚子轴直径大，强度高，不易弯曲。滚子轴直径大，强度高，不易弯曲。一、滚子半径一、滚子半径rr的选择的选择1.rr的大小对机构的影响：的大小对机构的影响： rr大，传动轻快。大，传动轻快。 rr大，接触面大，部分应力小。大，接触面大，部分应力小。min实际廓线外凸部分的最小曲率半径实际廓线外凸部分的最小曲率半径=min- rr 实践廓线的曲率半径实践廓线的曲率半径0 实践廓线光滑、正常。实

13、践廓线光滑、正常。 = 0 出现尖点，易磨损，运动规律易改动。出现尖点，易磨损，运动规律易改动。 0 实践廓线相交，运动失真。实践廓线相交，运动失真。2. rr对凸轮廓线的影响对凸轮廓线的影响3.要求：要求： 取取 rr 0.8min rr 0.8min 假设此时假设此时rr太小，对安装不利，并且滚子轴强度太小，对安装不利，并且滚子轴强度会不够。应加大会不够。应加大rb，重新绘制理轮廓线，既可增大，重新绘制理轮廓线，既可增大min。为防止凸轮磨损过快，任务轮廓线上的。为防止凸轮磨损过快，任务轮廓线上的min/1-5mm。在实践设计凸轮机构时，通常取在实践设计凸轮机构时，通常取rT=(0.1-0

14、.5)rb1、滚子半径的选择：、滚子半径的选择：当实际廓线外凸时：当实际廓线外凸时：2、平底长度确实定：、平底长度确实定：L=2lmax+5-7mm。受力分析不计凸轮与从动件的摩擦：受力分析不计凸轮与从动件的摩擦： ，F F , F , F? 运转轻快运转轻快 ，F F , F , F? 运转繁重运转繁重二、压力角及其许用值二、压力角及其许用值1.压力角与凸轮机构的自锁压力角与凸轮机构的自锁定义：定义：压力角压力角从动件上受力方向与运动方向所夹的锐角。从动件上受力方向与运动方向所夹的锐角。自锁：自锁：也代表了凸轮的坡度，也代表了凸轮的坡度，大，廓线陡，从动件上升费力，大，廓线陡，从动件上升费力

15、，当当大到一定的值时，从动件将自锁大到一定的值时，从动件将自锁 F= Fnsin机构自锁机构自锁当：当：即：即：有：有：sincosQfFn，sincos0ff1arctan=n nF F许用压力角许用压力角：推推程程摆动从动件摆动从动件45挪动从动件挪动从动件30max 80回程回程:max的位置：的位置：凸轮廓线较陡的地方。凸轮廓线较陡的地方。等加、等减、简谐运动规律：等加、等减、简谐运动规律：0/2 处。处。等速运动规律：推程起始位置。等速运动规律：推程起始位置。2.压力角与凸轮尺寸的关系：压力角与凸轮尺寸的关系： ，rb rb ，构造尺寸大，构造尺寸大va=vetan=(rb+S)ta

16、nve=rB=(rb+S) srtanb（欲使凸轮构造紧凑，欲使凸轮构造紧凑， 就得大，传力性能不好。就得大，传力性能不好。 假设假设maxmax，应重新设计凸轮廓线，常用，应重新设计凸轮廓线，常用增大增大rb rb 使推程的使推程的maxmax减小。减小。RbRbS S rB rBt tt tn nn na av ve ev vr rv v rb与与有关，有关， 设计时通常是在满足设计时通常是在满足max的条的条件下，来思索件下，来思索rb的取值。的取值。1.rb的普通选取方法：的普通选取方法： 先定一个先定一个rbrb的初值，后检查的初值，后检查与与minmin的关系，的关系，再调整再调整

17、rbrb。2.2.根据凸轮的构造确定阅历公式：根据凸轮的构造确定阅历公式：rr轴半径轴半径凸轮与轴装配式的盘形凸轮：凸轮与轴装配式的盘形凸轮：rb1.6r+rr+(2rb1.6r+rr+(25)mm5)mm 凸轮与轴一体的盘形凸轮：凸轮与轴一体的盘形凸轮：rbr+rr+(2rbr+rr+(25)mm5)mm三、基圆半径三、基圆半径rb确实定确实定3、根据、根据max确定确定rbmin诺模图诺模图第六节第六节 凸轮常用资料和构造凸轮常用资料和构造一、凸轮机构常用资料及热处置一、凸轮机构常用资料及热处置1、低速、轻载盘形凸轮机构：、低速、轻载盘形凸轮机构：1凸轮：可凸轮：可选选HT250 HT30

18、0 QT800-2 QT900-2等用球等用球墨铸铁是轮廓外表可进展淬火处置。墨铸铁是轮廓外表可进展淬火处置。2从动从动件：用中碳钢，高副端外表淬火至件：用中碳钢，高副端外表淬火至40-50HRC,也可采用尼龙。也可采用尼龙。2、中速、中载：、中速、中载：1凸轮常用凸轮常用45、40Cr、 20Cr、 20CrMn等，等，2从动件：可用从动件：可用20Cr等低碳合金钢，经外表淬火，低碳钢应渗碳等低碳合金钢，经外表淬火，低碳钢应渗碳淬火，渗碳层深淬火，渗碳层深0.8-1.5mm，硬度达，硬度达56-62HRC。3、高速、中载：、高速、中载：1凸轮：用凸轮：用40Cr等中碳合等中碳合金钢，外表高频淬火至金钢，外表高频淬火至56-60HRC，2从动从动件：可用件：可用T8 T10等碳素工具钢进展外表淬火等碳素工具钢进展外表淬火处置。处置。二、凸轮机构的构造二、凸轮机构的构造1、凸轮构造：、凸轮构造： 见图见图4-262、滚子从动件构造：、滚子从动件构造： 见图见图4-27三、凸轮任务图三、凸轮任务图画凸轮任务图时，应留意