凸轮从动件运动规律职高课件

1、4-2 从动件的运动规律一、凸轮机构的工作过程二、从动件的常用运动规律三、选择运动规律应注意的问题机械设计基础凸轮机构A一、凸轮机构的工作过程分析从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度等随时间t或凸轮转角j变化的规律基圆(以凸轮轮廓最小向径所组成的圆)，基圆半径r0推程，推程运动角0远休止，远休止角01 回程，回程运动角0 近休止，近休止角02 行程（升程），h运动线图: 从动件的位移、速度、加速度等随时间t或凸轮转角j变化关系图001002r00推程01远休止0回程02近休止ts0BCDhA机械设计基础凸轮机构二、从动件的常用运动规律1 等速运动规律2 等加速等减速运动规律（抛物线）

2、3 简谐运动规律注意：为便于理解各种运动规律特性, 本章将运动规律单独应用于推程或回程机械设计基础凸轮机构1 等速运动规律推程运动方程：t位移方程：速度方程：加速度方程：运动线图冲击特性：始点、末点刚性冲击适用场合：低速轻载hs00v0a0-+机械设计基础凸轮机构2 等加速等减速运动规律推程运动方程:运动线图冲击特性：起、中、末点柔性冲击适用场合：低速轻载s00v0a0h/2h/20/20/2h(00/2)(0/20)加速段减速段位移方程速度方程加速度方程机械设计基础凸轮机构3 简谐运动规律推程运动方程：运动线图冲击特性：无冲击适用场合：高速轻载advd0 00 1 2 3 4 5 6 7 8

3、sdhA2ph0 机械设计基础凸轮机构三、选择运动规律应注意的问题实际使用时, 推程或回程的运动规律可采用单一运动规律,也可以将几种运动规律复合使用1. 当机械的工作过程只要求推杆实现一定的工作行程，而对运动规律无特殊要求时，主要考虑动力特性和便于加工低速轻载时，便于加工优先；速度较高时，动力特性优先。2. 当机械的工作过程对推杆运动规律有特殊要求时：转速较低时，首先满足运动规律，其次再考虑动力特性和加工转速较高时，兼顾运动规律和动力特性，采用组合运动机械设计基础凸轮机构4-3 凸轮轮廓曲线的设计一、凸轮轮廓线设计的基本原理二、作图法设计凸轮廓线机械设计基础凸轮机构AAAAAAAAAAAAA一

4、、凸轮廓线设计的基本原理解析法、作图法对整个系统施加-w运动此时，凸轮保持不动推杆作复合运动=反转运动(-) +预期运动(s)AAr0-r0机械设计基础凸轮机构二、作图法设计凸轮廓线作图步骤：1 根据从动件的运动规律：作出位移线图S2-1，并等分角度2 定基圆3 作出推杆在反转运动中依次占据的位置4 据运动规律，求出从动件在预期运动中依次占据的位置5 将两种运动复合，就求出了从动件尖端在复合运动中依次占据的位置点6 将各位置点联接成光滑的曲线7 在理论轮廓上再作出凸轮的实际轮廓1 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构2 对心直动滚子推杆盘形凸轮机构机械设计基础凸轮机构1 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构已

5、知：r0，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动设计：凸轮廓线解： 1. 定比例尺l 2. 初始位置及推杆位移曲线3. 确定推杆反转运动占据的各位置4. 确定推杆预期运动占据的各位置5. 推杆高副元素族6. 推杆高副元素的包络线s0h机械设计基础凸轮机构2 对心直动滚子推杆盘形凸轮机构已知：r0，推杆运动规律，滚子半径rr, 凸轮逆时针方向转动设计：凸轮廓线解： 1. 定比例尺l 2. 初始位置及推杆位移曲线注：两条廓线，理论实际廓线实际廓线基圆rmin理论廓线基圆r03. 确定推杆反转运动占据的各位置4. 确定推杆预期运动占据的各位置5. 推杆高副元素族6. 推杆高副元素的包络线s0h理论轮廓实际

6、轮廓机械设计基础凸轮机构3小结应用反转法时应注意：要能正确理解凸轮实际廓线和理论廓线的关系要正确确定推杆的反转方向正确确定推杆在反转运动中占据的位置直动推杆：推杆在反转前后两位置线的夹角应等于凸轮的转角摆动推杆：反转前后推杆摆动中心和凸轮轴心的两连线之间的夹角应等于凸轮的转角正确确定推杆的位移或摆角直动推杆：位移等于推杆所在位置与理论廓线的交点和与基圆交点之间的距离摆动推杆：角位移等于推杆所在位置与推杆起始位置之间的夹角机械设计基础凸轮机构4-4 凸轮机构基本尺寸的确定一、压力角二、基圆半径的选择三、滚子半径的确定四、凸轮和滚子的材料五、凸轮的加工方法机械设计基础凸轮机构一、 压力角定义：推杆

7、上接触点B的运动方向与其受力方向之间所夹的锐角称为压力角。压力角越大，则F的损失越大。当压力角大到某个值时，结构出现死锁。此为临界压力角。设计准则：基圆半径与压力角之间有关。从而基圆半径是通过压力角的设计准则来确定的。压力角相对瞬心相对瞬心二、基圆半径的选择D凸轮上P点的速度推杆上P点的速度D【结论】在满足压力角的条件下，基圆半径不要太大，以免机构尺寸太大。（1）当凸轮理论廓线外凸时当滚子半径大于等于理论廓线上的最小曲率半径时，工作廓线会出现问题。滚子的半径是任意确定的吗？二、滚子半径的选择变尖现象极易磨损，不能使用失真现象从动件不能按规定的运动规律运动（2）当凸轮理论廓线内凹时滚子半径任意。

8、凸轮和滚子的材料凸轮的主要失效形式为磨损和疲劳点蚀。对凸轮和滚子的材料要求：工作表面硬度高耐磨有足够的表面接触强度凸轮芯部有较强的韧性常用的凸轮材料： 45Cr、 20Cr、 18CrMnTi常用的滚子材料： 20Cr两种设计方法图解法解析法例1.已知一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构如图所示，求：根据给定的凸轮轮廓曲线，用作图法求解从动件的位移曲线。半圆划分为6等份延伸得到各位置的长度例2.试设计一对心直动尖顶盘形凸轮机构的轮廓曲线，已知凸轮基圆半径35mm,从动件行程40mm,其位移曲线如图。推程远休止回程近休止推程运动角远休止角回程运动角近休止角例2.试设计一对心尖顶直动盘形凸轮机构的轮廓

9、曲线，已知凸轮基圆半径35mm,从动件行程40mm,其位移曲线如图。以回转中心为圆心，与凸轮的轮廓线相切的最小的圆。基圆半径基圆作图 思路（1）绘制基本的凸轮机构。凸轮用基圆表示，推杆与凸轮接触。（2）把基圆按照推程运动角，远休止角，回程运动角，近休止角进行划分。（3）确定转折点处的凸轮轮廓线点。圆弧连接远休止曲线和近休止曲线。（4）对于推程和回程，先对推杆的位移曲线均分为几段，再在凸轮上绘制出对应的点。（5）用光滑的曲线连接推程数据点和回程数据点。（1）绘制基本的凸轮机构。凸轮用基圆表示，推杆与凸轮接触。（2）把基圆按照推程运动角，远休止角，回程运动角，近休止角进行划分。（3）确定转折点处的

10、凸轮轮廓线点。圆弧连接远休止曲线和近休止曲线。（4）对于推程和回程，先对推杆的位移曲线均分为几段，再在凸轮上绘制出对应的点。（4）对于推程和回程，先对推杆的位移曲线均分为几段，再在凸轮上绘制出对应的点。（5）用光滑的曲线连接推程数据点和回程数据点。8等分后的凸轮例3.试设计一偏置直动尖顶盘形凸轮机构的轮廓曲线，已知凸轮基圆半径35mm,偏距为10mm,从动件行程40mm,其位移曲线如图。作图 思路主体同例2. 区别在起点以及取位移的方式（在偏距圆的切线方向上从基圆往外取点）。例4.试设计一偏置直动滚子盘形凸轮机构的轮廓曲线，已知凸轮基圆半径35mm,偏距为10mm,滚子半径为5mm,从动件行程

11、40mm,其位移曲线如图。作图 思路主体同例3. 把滚子中心作为尖顶推杆的尖顶即可。1.按照尖顶推杆绘制理论廓线2.以理论廓线上的点为圆心，以滚子半径做一系列圆。作图 思路理论廓线工作廓线例5. 如图所示的凸轮机构，要求：（1）写出该凸轮机构的名称。（2）画出凸轮的基圆。（3）画出从推程开始到图示位置时从动件的位移S,相应的凸轮转角。（4）画出推程开始时和图示位置时机构的压力角。（5）画出从动件的行程h。问题：（1）写出该凸轮机构的名称。凸轮机构的名称构成：从动件的运动形式从动件的形状凸轮的形状偏置 直动滚子从动件盘形凸轮机构问题：（2）画出凸轮的基圆。基圆是理论廓线上的最小内切圆。理论廓线基圆问题：（3）画出从推程