机械原理凸轮机构ppt课件

1、第第5章章 凸轮机构凸轮机构一、基本内容：一、基本内容：1.凸轮机构的结构、特点、类型及应用；凸轮机构的结构、特点、类型及应用；2.从动件的常用运动规律及其选择；从动件的常用运动规律及其选择；3.图解法绘制凸轮轮廓曲线；图解法绘制凸轮轮廓曲线；4.凸轮机构基本尺寸的确定。凸轮机构基本尺寸的确定。 第第5章章 凸轮机构凸轮机构二、学习要求：二、学习要求：1.了解凸轮机构的结构、特点、类型及应用；了解凸轮机构的结构、特点、类型及应用；2.了解从动件的常用运动规律及其选择；了解从动件的常用运动规律及其选择；3.掌握图解法绘制从动件位移曲线及凸轮轮廓掌握图解法绘制从动件位移曲线及凸轮轮廓曲线；曲线；4

2、.了凸轮机构基本尺寸的确定方法。了凸轮机构基本尺寸的确定方法。 5.1 5.1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 凸轮机构由凸轮凸轮机构由凸轮1 1、从动件、从动件2 2、机架、机架3 3三个基本构件组成。是一种高副机构。三个基本构件组成。是一种高副机构。通常凸轮作连续等速转动，从动件则通常凸轮作连续等速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复移动或摆动。律作往复移动或摆动。 一、概述一、概述1 1、组成、组成5.1 5.1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 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

3、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规律的运动; ;且凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。且凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。缺陷缺陷: :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。2 2、特点、特点 盘形凸轮机构盘形凸轮机构平面凸轮机构平面凸轮机构 移动凸轮机构移动凸轮机构平面凸轮机构平面凸轮机构 圆柱凸轮机构圆柱凸轮机构空间凸轮机构空间凸轮机构1、按凸轮形状分类：、按凸轮形状分类：5.1 5.1 凸

4、轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类 盘形凸轮盘形凸轮凸轮为具有变化向径的盘状构件，凸轮绕定轴转动时，凸轮为具有变化向径的盘状构件，凸轮绕定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。可推动从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。5.1 5.1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 盘形凸轮实物盘形凸轮实物盘形凸轮机构盘形凸轮机构 移动凸轮移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，盘形凸轮就演当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，盘形凸轮就演化成了移动凸轮。凸轮呈板状，相对机架做直线运动。化成了移动凸轮。凸轮呈板状，相对机架做直线运动。5.1 5

5、.1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 移动凸轮移动凸轮靠模车削机构靠模车削机构5.1 5.1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 圆柱凸轮圆柱凸轮凸轮是一个具有曲线凹槽凸轮是一个具有曲线凹槽或端面曲线轮廓的圆柱，可以看成是把移或端面曲线轮廓的圆柱，可以看成是把移动凸轮卷成圆柱体演化而成。动凸轮卷成圆柱体演化而成。自动送料机构自动送料机构圆柱凸轮实物圆柱凸轮实物 尖顶推杆凸轮机构尖顶推杆凸轮机构 滚子推杆凸轮机构滚子推杆凸轮机构 平底推杆凸轮机构平底推杆凸轮机构2 2、按从动件末端形状分类：、按从动件末端形状分类：5.1 5.1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分

6、类 尖顶从动尖顶从动件凸轮机构件凸轮机构5.15.1凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 滚子从动滚子从动件凸轮机构件凸轮机构平底从动平底从动件凸轮机构件凸轮机构 直动从动件凸轮机构直动从动件凸轮机构a a、对心直动从动件对心直动从动件b b 、偏置直、偏置直动从动件动从动件) ) 摆动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构3 3、按从动件的运动形式为：、按从动件的运动形式为：5.1 5.1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 a a b b 力锁合凸轮机构力锁合凸轮机构 形锁合凸轮机构形锁合凸轮机构4 4、按凸轮与从动件维持高、按凸轮与从动件维持高副接触的方法分：副接触的方法分：

7、5.1 5.1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 利用重力利用重力利用几何形状利用几何形状 1 2 31 2 3利用弹簧力利用弹簧力5.1 5.1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 三、凸轮机构的应用举例三、凸轮机构的应用举例1、自动送料机构、自动送料机构5.1 5.1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 2、内燃机配气机构、内燃机配气机构5.1 5.1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类 3、绕线机构、绕线机构一、凸轮机构的运动循环和基本概念一、凸轮机构的运动循环和基本概念5.2 5.2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律0凸轮的实际轮廓为凸

8、轮的实际轮廓为ABCDAABCDA。凸轮的最小向径称为基圆半径，。凸轮的最小向径称为基圆半径，用用rbrb表示。表示。推程推程远休止远休止回程回程近休止近休止一、凸轮机构的运动循环和基本概念一、凸轮机构的运动循环和基本概念凸轮回转一周完成一个工作循环，凸轮回转一周完成一个工作循环，从动件经历推程从动件经历推程远休止远休止回程回程近休止四个阶段。近休止四个阶段。5.2 5.2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律对应于从动件各个阶段的运动，凸对应于从动件各个阶段的运动，凸轮所转过的转角分别称为推程运动轮所转过的转角分别称为推程运动角角 、远休止角、远休止角 、回程运动角、回程运动角 、近休止

9、角近休止角 。0ss0从动件在推程或回程中移动的距离从动件在推程或回程中移动的距离h h称为行程。称为行程。5.2 5.2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律以从动件的位移以从动件的位移s s为纵坐标，对应的凸轮转角为纵坐标，对应的凸轮转角或时间或时间t t凸凸轮匀速转动时，转角轮匀速转动时，转角与时间与时间t t成正比为横坐标，可以绘出成正比为横坐标，可以绘出一个工作循环内的位移线图。一个工作循环内的位移线图。5.2 5.2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状，反之，设计凸从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状，反之，设计凸轮机构时，应首先根据工

10、作要求确定从动件的运动规律，轮机构时，应首先根据工作要求确定从动件的运动规律，再据此来设计凸轮的轮廓曲线。再据此来设计凸轮的轮廓曲线。 从动件的运动规律是指其位移从动件的运动规律是指其位移s s、速度、速度v v和加速度和加速度a a等随凸轮转角等随凸轮转角 （时（时间间t t而变化的规律。这种规律可用方程表示，也可用线图表示。而变化的规律。这种规律可用方程表示，也可用线图表示。 )(tss )(tvv )(taa 二、凸轮机构从动件运动规律二、凸轮机构从动件运动规律1、等速运动规律：是指从动件在推程或回程的运动速度为常、等速运动规律：是指从动件在推程或回程的运动速度为常数的运动规律。凸轮以等

11、角速度转动，从动件在推程中的行程数的运动规律。凸轮以等角速度转动，从动件在推程中的行程为为h。从动件作等速运动规律的运动线图如图所示。其位移曲。从动件作等速运动规律的运动线图如图所示。其位移曲线为斜直线，速度曲线为平直线，加速度曲线为零线。线为斜直线，速度曲线为平直线，加速度曲线为零线。5.2 5.2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律5.2 5.2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律 运动特点运动特点: :从动件在推程始末两点、处，速度有突变，瞬时加速度从动件在推程始末两点、处，速度有突变，瞬时加速度理论上为无穷大，因而产生理论上亦为无穷大的惯性力。而实际上，理论上为无穷大，因而

12、产生理论上亦为无穷大的惯性力。而实际上，由于构件材料的弹性变形，加速度和惯性力不至于达到无穷大，但仍由于构件材料的弹性变形，加速度和惯性力不至于达到无穷大，但仍会对机构造成强烈的冲击，这种冲击称为会对机构造成强烈的冲击，这种冲击称为“刚性冲击刚性冲击”。因此，单独。因此，单独采用这种运动规律时，只能用于凸轮转速很低以及轻载的场合。采用这种运动规律时，只能用于凸轮转速很低以及轻载的场合。 运动特点运动特点: :在推程的始末点和在推程的始末点和前、后半程的交接处，加速度前、后半程的交接处，加速度有突变，因而惯性力也产生突有突变，因而惯性力也产生突变，但它们的大小及突变量均变，但它们的大小及突变量均

13、为有限值，由此将对机构造成为有限值，由此将对机构造成有限大小的冲击，这种冲击称有限大小的冲击，这种冲击称为为“柔性冲击柔性冲击”。在高速情况。在高速情况下，柔性冲击仍会引起相当严下，柔性冲击仍会引起相当严重的振动、噪声和磨损，因此重的振动、噪声和磨损，因此这种运动规律只适用于中速、这种运动规律只适用于中速、中载的场合。中载的场合。 2 2、等加速等减速运动规律、等加速等减速运动规律: :是指从动件在一个行程中，前半是指从动件在一个行程中，前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动的运动规律。行程作等加速运动，后半行程作等减速运动的运动规律。5.2 5.2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规

14、律运动特点运动特点: :在推程始末点处在推程始末点处仍有加速度的有限值的突变，仍有加速度的有限值的突变，即存在即存在“柔性冲击柔性冲击”，因此，因此只适用于中、低速。但若从只适用于中、低速。但若从动件作无停歇的升动件作无停歇的升降降升升型连续运动，则加速度曲线型连续运动，则加速度曲线为光滑连续的余弦曲线，消为光滑连续的余弦曲线，消除了除了“柔性冲击柔性冲击”，故可用，故可用于高速。于高速。 3.3.简谐运动规律简谐运动规律: :是指从动件加速度按余弦规律变化的运动是指从动件加速度按余弦规律变化的运动规律规律, ,也称为余弦加速度运动规律。其位移曲线为简谐曲线，也称为余弦加速度运动规律。其位移曲线为简谐曲线，速度曲线为正弦曲线，加速度曲线为余弦曲线。速度曲线为正弦曲线，加速度曲线为余弦曲线。