机械设计基础第三章ppt

第3章凸轮(tūlún)机构§3－1凸轮机构(jīgòu)的应用和类型§3－2

从动件的常用运动规律§3－3

凸轮机构的压力角§3－4图解法设计凸轮的轮廓§3－5解析法设计凸轮的轮廓精品资料精品资料1

132e精品资料1

132e精品资料1

132e精品资料1

132e精品资料132e精品资料132e精品资料132e精品资料132e精品资料132e精品资料132eh精品资料132eh精品资料132eh精品资料132eh精品资料132eh精品资料132eh精品资料132eh精品资料132eh精品资料132eh精品资料132eh精品资料eh凸轮机构(jīgòu)——由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成。精品资料§3－1凸轮机构(jīgòu)的应用和类型

精品资料设计(shèjì)：潘存云设计：潘存云312A线绕线机构(jīgòu)312A线应用实例：精品资料§3－1凸轮(tūlún)机构的应用和类型

精品资料设计(shèjì)：潘存云3皮带轮5卷带轮录音机卷带机构1放音键2摩擦轮413245放音键卷带轮皮带轮摩擦轮录音机卷带机构精品资料§3－1凸轮机构(jīgòu)的应用和类型精品资料设计(shèjì)：潘存云132送料机构(jīgòu)精品资料§3－1凸轮机构(jīgòu)的应用和类型结构：三个构件(gòujiàn)、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。作用：将连续回转=>

从动件直线移动或摆动。优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。应用：内燃机、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。分类：1)按凸轮形状分：盘形、移动、

圆柱凸轮(端面

)。2)按推杆形状分：尖顶、滚子、平底从动件。特点：尖顶－－构造简单、易磨损、用于仪表机构；滚子――磨损小，应用广；平底――受力好、润滑好，用于高速传动。精品资料3机架2从动件eh1凸轮(tūlún)高副

精品资料§3－1凸轮机构(jīgòu)的应用和类型凸轮(tūlún)机构的分类1、按凸轮的形状分盘形凸轮移动凸轮温故知新圆柱凸轮精品资料§3－1凸轮机构(jīgòu)的应用和类型2、按从动件的运动(yùndòng)形式和接触形式分尖端从动件滚子从动件平底从动件精品资料接触形式(xíngshì)比较接触形式优点缺点应用尖端滚子平底结构紧凑，能与任意(rènyì)形状的轮廓接触，实现任意(rènyì)运动规律。易磨损，承载能力低低速、轻载耐磨损结构复杂中载，应用最广易形成油膜，润滑好，耐磨损；=C，一般=0，受力好，效率高凸轮廓线不能内凹，运动规律受限制高速精品资料r1r2r1+r2=constW凹槽凸轮等宽凸轮(tūlún)等径凸轮优点：只需要设计(shèjì)适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计(shèjì)方便。缺点：线接触，容易磨损。作者：潘存云教授精品资料2、偏置(piānzhì)距e偏置(piānzhì)圆3、升程h（或φmax）——1、基圆半径r0——§3—2从动件的运动规律一、名词术语r0r0凸轮转动中心到轮廓曲线的最短距离从动件的最大位移（或角位移精品资料§3—2从动件的运动(yùndòng)规律4、运动(yùndòng)过程凸轮转角廓线从动件行程推程推程运动角升程h远休止程远休止角停止回程回程运动角降程h近休止程近休止角停止位移曲线精品资料§3－2从动件的常用(chánɡyònɡ)运动规律凸轮(tūlún)机构设计的基本任务:1)根据工作要求选定凸轮(tūlún)机构的形式;2)推杆运动规律;3)合理确定结构尺寸;4)设计轮廓曲线。推杆的运动规律精品资料等速运动(děnɡsùyùndònɡ)Φ精品资料简谐运动(jiǎnxiéyùndònɡ)精品资料正弦(zhèngxián)加速度运动精品资料设计(shèjì)：潘存云v2s2a2δ1δ1δ1hoooδt正弦(zhèngxián)改进等速三、改进型运动规律将几种运动规律组合，以改善运动特性。+∞-∞v2s2a2δ1δ1δ1hoooδt精品资料3压力(yālì)角和传动角精品资料设计(shèjì)：潘存云OBω1定义：正压力与推杆上力作用点B速度(sùdù)方向间的夹角α→F”↑，若α大到一定程度时，会有：→机构发生自锁。§3－3

凸轮机构的压力角αnn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。FF’F”F’----有用分力,沿导路方向F”----有害分力，垂直于导路F”=F’tgαF’

一定时，α↑Ff>F’Ff为了保证凸轮机构正常工作，要求：α

<[α]精品资料设计(shèjì)：潘存云OBω1二、压力角与凸轮机构尺寸(chǐcun)之间的关系P点为速度瞬心，于是有：v=lOPω1r0↑

[α]=30˚

----直动从动件；[α]=35°～45°----摆动从动件；[α]=70°～80°----回程。nnP→lOP=v2/ω1eαds/dφ=ds

/dφ=lOC+lCPlCP=lOC=elCP=ds/dφ-etgα

=S+r20

-e2ds/dφ-e→α↓C

(S+S0

)tgα

S0=r20-e2若发现设计结果α〉[α]，可增大r0s0sDv2v2r0精品资料设计(shèjì)：潘存云OBω1αds/dφ

得：tgα

=S+r20

-e2ds/dφ

+enn同理，当导路位于中心(zhōngxīn)左侧时，有：lOP=lCP-lOC

→lCP=ds/dφ

+e

于是：tgα

=S+r20

-e2ds/dφ

±ee“+”

用于导路和瞬心位于中心两侧；“-”

用于导路和瞬心位于中心同侧；显然，导路和瞬心位于中心同侧时，压力角将减小。注意：用偏置法可减小推程压力角，但同时增大了回程压力角，故偏距e不能太大。PClCP=(S+S0

)tgαS0=r02-e2r0s0sD正确偏置：导路位于与凸轮旋转方向ω1相反的位置。精品资料设计(shèjì)：潘存云nn提问：对于(duìyú)平底推杆凸轮机构：α＝？0v2Oω1rmin精品资料1.凸轮廓线设计(shèjì)方法的基本原理§3－4图解法设计(shèjì)凸轮轮廓2.用作图法设计凸轮廓线1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮3)滚子直动从动件盘形凸轮4)对心直动平底从动件盘形凸轮2)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮5)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构精品资料设计(shèjì)：潘存云一、凸轮廓线设计(shèjì)方法的基本原理反转原理：依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线，例如：给整个凸轮机构施以-ω1时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。尖顶凸轮绘制动画滚子凸轮绘制动画O-ω13’1’2’331122ω1精品资料二、直动从动件盘形凸轮轮廓(lúnkuò)的绘制精品资料1.偏置(piānzhì)直动尖顶从动件盘形凸轮精品资料偏置(piānzhì)尖顶凸轮精品资料已知条件：1、从动件位移(wèiyí)线图；2、偏置距e；3、基圆半径r0；4、凸轮角速度ω精品资料已知条件(tiáojiàn)：1、从动件位移线图；2、偏置距e；3、基圆半径r0；4、凸轮角速度ω精品资料已知条件：1、从动件位移线图；2、偏置(piānzhì)距e；3、基圆半径r0；4、凸轮角速度ω精品资料已知条件：1、从动件位移线图；2、偏置(piānzhì)距e；3、基圆半径r0；4、凸轮角速度ω精品资料已知条件：1、从动件位移线图；2、偏置距e；3、基圆半径(bànjìng)r0；4、凸轮角速度ω精品资料已知条件：1、从动件位移线图；2、偏置(piānzhì)距e；3、基圆半径r0；4、凸轮角速度ω精品资料设计(shèjì)：潘存云s2δ1911131513578rminA120°-ω11’设计步骤小结：①选比例尺μl作基圆rmin。②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’60°90°90°1876543214131211109理论(lǐlùn)轮廓实际轮廓⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线。3.滚子直动从动件盘形凸轮滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω1和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。60°120°90°90°ω1精品资料设计(shèjì)：潘存云ρa－工作轮廓(lúnkuò)的曲率半径，ρ－理论轮廓(lúnkuò)的曲率半径，rT－滚子半径ρ<rT

ρa＝ρ－rT<0对于外凸轮廓，要保证正常工作，应使：ρmin>rT

轮廓失真滚子半径的确定ρa＝ρ＋rT

ρ＝rT

ρa＝ρ－rT＝0轮廓正常轮廓变尖ρ内凹ρarTrTρrTρρ>rT

ρa＝ρ－rT

轮廓正常外凸rTρaρ精品资料设计(shèjì)：潘存云s2δ1911131513578rmin对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω1和从动件的运动(yùndòng)规律，设计该凸轮轮廓曲线。设计步骤：①选比例尺μl作基圆rmin。②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。③确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。④作平底直线族的内包络线。4.对心直动平底从动件盘形凸轮8’7’6’5’4’3’2’1’9’10’11’12’13’14’-ω1ω1A1’3’5’7’8’9’11’13’12’14’12345678151413121110960°120°90°90°精品资料设计(shèjì)：潘存云对平底推杆凸轮(tūlún)机构，也有失真现象。Ormin可通过增大rmin解决此问题。rmin精品资料设计(shèjì)：潘存云120°B’1φ1rmin60°120°90°90°s2δ1摆动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径(bànjìng)rmin，角速度ω1，摆杆长度l以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离d，摆杆角位移方程，设计该凸轮轮廓曲线。三、摆动从动件盘形凸轮机构1’2’3’4’56785’6’7’8’B1B2B3B4B5B6B7B860°90°ω1-ω1dABl1234B’2φ2B’3φ3B’4φ4B’5φ5B’6φ6B’7φ7A1A2A3A4A5A6A7A8精品资料设计(shèjì)：潘存云ρθB0OBδ1S0S2§3－5解析(jiěxī)法设计凸轮的轮廓结果：求出轮廓曲线的解析表达式---已知条件：e、rmin、rT、S2=S2(δ1)、ω1及其方向。理论轮廓的极坐标参数方程：ρ=(S2+S0)2+e2原理：反转法。θ=δ1+β–β0其中：S0=r2min–e2tgβ0=e/S0