学习情境3凸轮机构ppt课件

1、1.内燃机配气机构凸轮的延续转动转变为气阀的上下挪动，使气门按照一定规律启闭。情景描画：学习情境学习情境3 3 凸轮机构凸轮机构2 送料机构带有凹槽的圆柱凸轮的延续转动转变为从动杆件的左右往复挪动，凸轮每转一周，从动杆件将储料器中的一个毛坯推出至指定的加工位置。这种凸轮机构可以看作是将挪动凸轮卷绕在圆柱上构成的。3.车削手柄自动进刀机构 凸轮的挪动迫使刀架进退，从而使工件被切出与凸轮的曲线轮廓相顺应的复杂外形。义务4 内燃机配气机构盘形凸轮轮廓设计 学习情境学习情境3 3 凸轮机构凸轮机构义务描画内燃机配气机构盘形凸轮轮廓 凸轮的延续转动转变为气阀的上下挪动，使气门按照一定规律启闭。 从动件的

2、运动规律取决于凸轮的曲线轮廓，只需设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预定的运动规律。义务描画1、组成：凸轮，从动件，机架2、作用：将凸轮的转动或挪动转变为从动件的挪动或摆动 3、特点:(1)只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的 运动规律 (2)构造简单、紧凑，任务可靠，容易设计； (3)高副接触，点或线接触，压强大易磨损。因此 只适用于传送动力不大的场所。4、运用：适用于传力不大的控制机构和调理机构 凸轮机构是怎样的一种机构呢？ 凸轮机构是经过凸轮与从动件间的接触来传送运动和动力，是一种常见的高副机构，构造简单，只需设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预定的

3、复杂运动规律。关键在于设计出适当的曲线轮廓。 二、凸轮机构的特点与运用资讯 凸轮机构在消费实际中运用广泛，种类繁多，但不论是哪一种凸轮机构，都是凸轮为原动件。 凸轮在凸轮机构中非常重要，只需设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预定的复杂运动规律。 凸轮机构的设计是从从动件的运动规律开场的，根据从动件的运动规律和其它的附加条件来设计凸轮的曲线轮廓。资讯三、从动件的术语和常用的运动规律1.从动件的常用术语 图为对心尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮回转时，从动件反复升停降停的运动循环。从动件的位移s与凸轮转角的关系可以用从动件的位移线图来表示，如右图所示。资讯基圆：以凸轮最小半径rb所作的圆

4、，rb称为凸轮的基圆半径。推程、推程运动角：远休、远休止角：回程、回程运动角：近休、近休止角：行程升程：h(从动件的最大位移。0ss0位移：s=r-r0资讯S与h资讯位移线图曲线：用来表示从动件的位移位移线图曲线：用来表示从动件的位移s s与凸轮转角与凸轮转角的关系曲线的关系曲线资讯留意： 1.图中凸轮回转一周时，从动件经过升停降停的运动过程。凸轮继续回转时，从动件反复升停降停的运动过程，通常把这种升停降停的运动过程称为一个运动循环。 2.一个运动循环中，不一定都有推程 远休 回程 近休4个运动过程。但一定有推程和回程2个运动过程。从动件的运动规律取决于凸轮的曲线轮廓，只需设计出适当的凸轮轮廓

5、曲线，就可以使从动件实现任何预定的运动规律。资讯2. 从动件常用的运动规律1含义：从动件的运动规律是指从动件在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间或凸轮转角变化的规律。2从动件常用的运动规律主要有： 等速运动 等加速等减速运动 余弦加速度运动 正弦加速度运动资讯1等速运动凸轮匀速回转时，从动件在推程或回程为匀速运动。从动件推程运动线图如右图：从动件推程运动方程：线图分析：线图分析： 运动特性：当采用匀速运动规律时，运动特性：当采用匀速运动规律时，推杆在运动的起始点和终止点因速推杆在运动的起始点和终止点因速度有突变，在实际上加速度值为瞬度有突变，在实际上加速度值为瞬时无穷大，使推杆产生非常大的

6、惯时无穷大，使推杆产生非常大的惯性力，致使凸轮遭到很大的冲击，性力，致使凸轮遭到很大的冲击，称为刚性冲击。称为刚性冲击。适用场所：低速、轻载。 资讯2等加速等减速运动从动件推程运动线图如右图：从动件推程运动方程：等加速段 等减速段资讯 运动特性：当采用等加速等减速运动规律时，在起点、中点和终点时，加速度有突变，因此推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，所以，凸轮机构中由此而引起的冲击称为柔性冲击。 适用场所：中速、轻载。线图分析：线图分析：资讯3)余弦加速度运动也称简谐运动规律，是一个质点在圆周上作匀速运动，它在该圆直径上的投影所构成的运动。从动件推程运动线图如右图：从动件推程运动方程

7、：02022000cos2sin2cos12hahvhs资讯 运动特性：这种运动规律的加速度在起点和终点时有有限数值的突变，故也有柔性冲击。 适用场所：中速、中载。线图分析：线图分析：4)正弦加速度运动也称摆线运动规律 由运动图可见，其速度和加速度曲线都是延续的，因此没有冲击，故常用于高速凸轮机构。线图分析：线图分析：从动件推程运动线图如右图：资讯请列表归纳： 各个运动规律的位移、速度、加速度曲线图，各运动规律适用的场所。运动规律位移曲线速度曲线加速度曲线适用场合凸轮轮廓曲线的设计通常有图解法和解析法两种。图解法:简便直观但精度不高解析法:准确度高，计算繁杂。对于普通精度的凸轮用图解法设计即可

8、满足要求.资讯图解法设计凸轮轮廓的原理是反转法.反转法原理假想给整个机构加一公共角速度-.凸轮：相对静止不动推杆：一方面随导轨以- 绕凸轮轴心转动;另一方面又沿导轨作预期的往复挪动.由于从动件的尖顶与凸轮轮廓一直接触,加上反转角速度以后,尖顶的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。凸轮向径与基圆半径之差为凸轮位移量.资讯方案决策 1.进展自愿分组。 2.学习相关知识。 3.明确任务思绪。 4.讨论义务虚施本卷须知。 5.完成义务。 6.检查评价。配气机构对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓设计步骤：设计要求：知凸轮的基圆半径为rb,凸轮沿逆时针方向等速回转。而推杆的运动规律如下图。试设计该对心直动尖顶从动件盘形

9、凸轮机构的凸轮廓线。导路与基圆的的交点是推杆的初始位置义务虚施检查评价检查评价评定形式 比例评定内容评定标准得分自我评定20%1.学习工作态度 5分2.完成任务情况 5分3.出勤情况 5分4.独立工作能力 5分 积极【5】；一般【3】；不积极【0】全部【5】；一半【3】；没有【1】全勤【5】；缺两次【3】；30%【0】强【5】；一般【3】；不强【1】 小组评定30%1.学习工作责任意识 5分2.收集材料、调研能力 5分3.汇报、交流、沟通能力 10分4.团队协作精神 10分 强【5】；一般【3】；不强【0】强【5】；一般【3】；不强【1】强【10】；一般【6】；不强【2】强【10】；一般【6】

10、；不强【2】 教师评定50%1.集体学习工作过程状态 10分2.计划制定、执行情况 10分3.任务完成情况 15分4.项目学习、实训报告 15分 积极【10】；一般【6】；较差【2】好【10】；一般【6】；较差【2】好【15】；一般【10】；较差【5】【0】-【15】 义务执行人评价表：检查评价检查评价义务执行人评价汇总表： 任务评价姓名自我评分分值10%班组评分分值30教师评分分值60%综合得分由于滚子与凸轮轮廓的接触点不断变换,加上反转角速度以后,无法以滚子上的某点的运动轨迹来作出凸轮轮廓曲线。但对于滚子从动件，滚子中心可看作是从动件的尖顶，其运动轨迹就是凸轮的实际轮廓曲线，凸轮的实践轮廓

11、曲线是与实际轮廓曲线相距滚子半径rT的一条等距曲线。义务拓展1.对心直动滚子从动件盘形凸轮机构 知条件: 凸轮的基圆半径为rb,滚子半径rt,凸轮沿逆时针方向等速回转。推杆的运动规律如下图。试设计对心直动滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。由于平底从动件与凸轮轮廓的接触点不断变换,加上反转角速度以后,无法以平底从动件上的某点的运动轨迹来作出凸轮轮廓曲线。但对于平底从动件，平底一直与凸轮轮廓曲线相切。那么反转以后，作平底的切线即可得到凸轮轮廓曲线。2.对心直动平底从动件盘形凸轮机构 知条件: 凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。推杆的运动规律如下图。试设计对心直动平底从动件盘形凸轮机构

12、的凸轮廓线。3.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构 知条件:知凸轮的基圆半径为rb,凸轮沿逆时针方向等速回转。而推杆的运动规律知，知偏距e。试设计。从动画中看，从动件在反转运动中依次占据的位置将不再是以凸轮回转中心作出的径向线,而是一直与回转中心O坚持一偏距e的直线,因此假设以凸轮回转中心O为圆心，以偏距e为半径作圆称为偏距圆,那么从动件在反转运动中依次占据的位置必然都是偏距圆的切线 知识拓展一、凸轮机构的分类1.按照凸轮的外形不同可把凸轮分为以下几种：1盘形回转凸轮最根本的方式 凸轮为一绕定轴旋转、向径变化的盘类零件。图中凸轮的延续转动转变为从动件的往复挪动。2平板挪动凸轮 凸轮实践是回转中心在

13、无穷远处的盘状凸轮。图中凸轮的程度方向的挪动转变为从动件的垂直方向的挪动。凸轮是在圆柱体上制出的外凸或内凹的凸轮曲线。图中凸轮的延续转动转变为从动件平行于凸轮轴线方向的挪动。3圆柱回转凸轮 2.按从动件的外形分类1) 尖顶从动件特点：尖顶能与凸轮轮廓上一切的点接触，能保证从动件运动的准确。(不能与凸轮轮廓上一切的点接触，会使得即使设计出了正确的凸轮轮廓，也不能获得所需的从动件的运动规律。从动件和凸轮之间是点接触，容易磨损。运用：传力较小的低速凸轮机构。2) 滚子从动件从动件的端部装有滚子特点：滚子和凸轮之间为滚动摩擦，磨损小，且为线接触，能接受较大的载荷。凸轮上凹陷的轮廓未必能很好的与凸轮接触

14、，从而会影响实现预期的运动规律。当凸轮上有小的凹陷处的时候，由于滚子不能与凸轮上小的凹陷处的点接触，即使设计出了正确的凸轮轮廓，也不能获得所需的从动件的运动规律。运用：传力较大的凸轮机构。3) 平底从动件从动件的端部固定一平板.) 特点：平底与凸轮之间易于构成油膜，利于光滑，磨损小。(但凸轮上凹陷的轮廓不能与平底接触，从而会影响实现预期的运动规律)故此类凸轮机构凸轮上不能有凹陷的轮廓。运用：高速凸轮机构。3.按从动件的运动方式1挪动从动件从动件作直线挪动。按照从动件导路的中心线能否经过凸轮回转中心，分为对心或偏置的挪动从动件凸轮机构。偏心距e的定义与曲柄滑块机构一样。2摆动从动件从动件绕固定轴

15、线摆动。4.按锁合方式使凸轮和从动件坚持接触的方式的不同力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；2形几何锁合凸轮，如沟槽凸轮、等径凸轮及等宽凸轮等。 实际廓线的曲率半径(实际任务半径：r实践廓线的曲率半径实践任务半径：r内凹轮廓：滚子半径：rT凸轮轮廓曲线外形与滚子半径的关系当实际廓线内凹时，无论滚子半径大小，凸轮任务轮廓总是光滑曲线一. 滚子半径确实定 r r + rT外凸轮廓： r=r-rT1) r rT时 r 0这时所得的凸轮实践轮廓为光滑的曲线3) r rT 时r 0， ，即实践曲线出现交叉会出现失真2) r = rT时r = 0，实践轮廓线变尖，极易磨损，不能运用可分为三种情况：结

16、论：外凸的凸轮轮廓曲线结论：外凸的凸轮轮廓曲线, , 应使应使rTminrT 增大基圆半径三三. .凸轮基圆半径确实定凸轮基圆半径确实定三三. .凸轮基圆半径确实定凸轮基圆半径确实定1.从图中可以看出，基圆半径越小，压力角越大；基圆半径越大，压力角越小；为了获得高的传动性能，需求采用大的基圆半径。但是，基圆半径增大，会使整个凸轮尺寸增大，构造不紧凑。三三. .凸轮基圆半径确实定凸轮基圆半径确实定2.基圆半径选择原那么：在满足max 的条件下，尽量选用小的基圆半径，以保证构造紧凑。.由于基圆半径越小，获得一样的从动件位移时，凸轮曲线的曲率半径越小，越容易运动失真。为了防止运动失真，基圆半径不能太

17、小，要使得 min0，通常 min 35mm当凸轮和轴不为一体时，为了满足构造和制造要求，基圆半径要大于轴径。3.阅历选择：在设计凸轮时，通常先根据条件确定基圆半径rb。制造凸轮轴时，rb略大于轴的半径；单独制造凸轮时， rb=(1.62.0)rs (rs:安装凸轮处轴径)四、凸轮与从动件的资料及选择 典型资料:凸轮： 20Cr 外表渗碳淬火56-62HRC)； 40Cr(外表高频淬火40-45HRC 从动件：资料与凸轮一样，但从动件磨损更严重更早。所以普通从动件硬度比凸轮要高一些。五、凸轮和从动件的构造 1.当凸轮的尺寸很小，且与轴的尺寸相近时，通常制成凸轮轴。2.当凸轮的尺寸较大时，通常将

18、凸轮和轴分开制造，然后将凸轮装到轴上。3.凸轮在轴上的安装固定方式：圆柱销 套筒 螺母 键等4.为了减少摩擦，从动件的端部常采用滚子的方式，滚子和从动件之间要可靠的衔接为转动副。 需求留意的是： 凸轮与轴有相对位置要求(如单缸内燃机进气排气的规律性)，为到达此要求，通常在凸轮上刻出标志，作为加工和装配的根据。六、凸轮的精度 1.主要是指凸轮的尺寸公差和外表粗糙度。2.直径在300500mm以下的凸轮，查表即可。凸轮精度极限偏差表面粗糙度R2/m向径/mm基准孔槽式凸轮槽宽盘形凸轮槽式凸轮高精度(0.050.10)H7H7(H8)0.40.8一般精度(0.100.20)H7(H8)H80.81.

19、6低精度（0.200.50)H8H8H91.61.6一、填空题一、填空题1.按凸轮的外形凸轮机构主要分为按凸轮的外形凸轮机构主要分为_凸轮和凸轮和_凸轮两种根本类型。凸轮两种根本类型。2.从动杆与凸轮轮廓的接触方式有从动杆与凸轮轮廓的接触方式有_、_和平底三种。和平底三种。3.以凸轮的实际轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的以凸轮的实际轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的_。4.凸轮实际轮廓曲线上的点的某点的法线方向凸轮实际轮廓曲线上的点的某点的法线方向(即从动杆的受力方即从动杆的受力方向向)与从动杆速度方向之间的夹角称为凸轮在该点的与从动杆速度方向之间的夹角称为凸轮在该点的_。5.凸轮机构从

20、动杆等速运动的位移为一条凸轮机构从动杆等速运动的位移为一条_线，从动杆等加线，从动杆等加速等减速运动的位移曲线为一条速等减速运动的位移曲线为一条_线。线。6.从动杆的端部外形有从动杆的端部外形有_、_和平底三种。和平底三种。7.用图解法设计滚子从动件盘形凸轮轮廓时，在由实际轮廓曲线务用图解法设计滚子从动件盘形凸轮轮廓时，在由实际轮廓曲线务虚际轮廓曲线的过程中，假设实践轮廓曲线出现尖点或交叉景象，虚际轮廓曲线的过程中，假设实践轮廓曲线出现尖点或交叉景象，那么与的选择有关。那么与的选择有关。8.直动尖顶从动件盘形凸轮机构的压力角是指；直动滚子从动直动尖顶从动件盘形凸轮机构的压力角是指；直动滚子从动

21、件盘形凸轮机构的压力角是指。件盘形凸轮机构的压力角是指。9.凸轮的基圆半径越小，那么机构越，但过于小的基圆半凸轮的基圆半径越小，那么机构越，但过于小的基圆半径会导致压力角径会导致压力角，从而使凸轮机构的传动性能变，从而使凸轮机构的传动性能变。二、选择题二、选择题1.实际廓线一样而实践廓线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其实际廓线一样而实践廓线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的从动件的运动规律。运动规律。(A)一样；一样；(B)不一样。不一样。2.对于转速较高的凸轮机构，为了减小冲击和振动，从动件运动规律最好采用对于转速较高的凸轮机构，为了减小冲击和振动，从动件运动规律最好采用运动规律。运动规律。(A)等速；等速；(B)等加速等减速；等加速等减速；正弦加速度。正弦加速度。3.凸轮机构中从动件作等加速等减速运动时将产生冲击。它适用于场凸轮机构中从动件作等加速等减速运动时将产生冲击。它适用于场所。所。A刚性；刚性；(B)柔性；柔性；(C)无刚性也无柔性；无刚性也