机械原理 课件 第9章 凸轮机构

§9-1凸轮机构的类型(lèixíng)和应用第9章凸轮(tūlún)机构优点：实现各种复杂的运动规律结构简单、紧凑设计方便分类缺点：点、线接触，易磨损，不适合高速、重载，一般用于传力不大的场合，常作为控制机构用。精品资料凸轮机构(jīgòu)分类1、按照(ànzhào)凸轮的形状分类盘状凸轮圆柱凸轮2、按照从动件型式分类尖顶、滚子、平底精品资料凸轮机构(jīgòu)分类3、按照从动件运动(yùndòng)分类直动摆动4、按从动件的布置形式分对心直动偏置直动精品资料从动件运动(yùndòng)规律凸轮机构(jīgòu)的命名1、按照凸轮的形状分类盘状凸轮圆柱凸轮2、按照从动件型式分类尖顶滚子平底3、按照从动件运动分类直动摆动4、按从动件的布置形式分对心直动偏置直动5、按照凸轮副保持方式分类力封闭几何封闭滚子摆动从动件圆柱凸轮机构凸轮机构分类精品资料ts0A凸轮转动(zhuàndòng)与推杆运动基圆(以凸轮轮廓(lúnkuò)最小向径为半径的圆)，基圆半径r00010'02r00推程01远休止0'回程02近休止BCDhA’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、加速度随时间t或凸轮转角变化的关系图推杆位移凸轮转角推杆运动规律精品资料从动件运动(yùndòng)规律s00'0hv0a0-++-等加等减速(jiǎnsù)一次多项式运动规律（等速运动）0推程01远休止0'回程02近休止特性：始点、末点刚性冲击适用场合：低速轻载精品资料从动件运动(yùndòng)规律sva二次多项式运动规律(等加速(jiāsù)等减速运动)特性：起、中、末点柔性冲击适用场合：速度和载荷稍高精品资料从动件运动(yùndòng)规律三角函数(sānjiǎhánshù)运动规律1）余弦加速度（简谐运动规律）2）正弦加速度柔性冲击无冲击选用精品资料*需要(xūyào)设计（如精压机上模运动规律）表9-1常用运动规律(guīlǜ)的特性(p.158)凸轮角速度、推程运动角，从动件升程相同的情况下，对比最大速度、最大加速度、最大跃度1）无特殊要求3）有严格要求2）高速凸轮（§9-5）上模例：电话筒支架从动件运动规律*仅适合某种规律（如等速运动）修正的等速运动规律精品资料有解？设计(shèjì)精压机上模的运动规律上模移动总行程为280mm，压延行程置于总行程的中部，约100mm；制成品生产率不小于每分钟30件匀速运动段的速度(sùdù)控制在0.1-0.2m/s，其余段最大速度(sùdù)不大于1m/s上模下行后迅速返回机构运动循环时间间隔不大于2秒行程速比系数K应大于1

某方案：机构运动循环时间2秒K=1.25上模下行对应时间为：2秒（1.25/2.25）=1.1秒一、确定压延速度是否可以实现（关键）

下行平均速度为0.28/1.1=0.255米/秒上行平均速度为0.28/(2-1.1)=0.31米/秒研究计算结果，上行平均速度较小，实现“最大速度不大于1m/s”的要求有足够余地；下行平均速度稍大于拉延要求的速度范围，可以实现所规定的压延速度；因此，“机构运动循环时间间隔为2秒，行程速比系数为1.25”可行

.条件之间有无相互矛盾主要影响因素有无穷解运动规律设计通过平均速度来估算可行性精品资料1）取坐标系S-，其中表示上模驱机构(jīgòu)原动件的转角；

S360°(2秒)200°

46°154°108°(0.6秒)280二、设计上模位移(wèiyí)运动线图2）下行对应原动件转角200度，上行对应原动件转角160度；（k=1.25）3）确定压延行程的位置（多解）压延时间=0.1/0.15=0.6667s计算压延角度取压延速度0.15m/s取压延时间0.6s.压延速度0.1/0.6=0.167m/s运动循环间隔2秒，行程速比系数1.25压延行程置于中部，下行时间1.1秒，压延速度0.1-0.2m/ss's'精品资料4）设计(shèjì)上模其余时间的运动规律

S360°(2秒)200°46°154°108°(0.6秒)280选取位移线图上较陡峭的位置做切线，检查其斜率(xiélǜ)（代表运动速度）位移线图确定后，可以进一步求出速度、加速度线图（求导数，或数值微分）匀速运动段的速度0.1-0.2m/s，其余段最大速度不大于1m/s例：s=-0.08米δ=40(0.222秒)..最大速度满足要求廓线设计精品资料凸轮轮廓曲线(qūxiàn)设计1、尖顶(jiāndǐng)直动从动件盘形凸轮机架（静止）凸轮（）从动件（平动）新机架

-（凸轮回转中心）平面运动

已知：基圆半径r0，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动设计：凸轮廓线-整个机构绕凸轮回转中心-反转随原机架-转动，相对原机架平动凸轮廓线设计的关键问题：实现从动件某点在新机架下的运动轨迹中心问题：满足从动件运动规律精品资料已知：r0，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动(zhuàndòng)。设计：凸轮廓线解：1）画出从动件运动(yùndòng)规律S-3）等分S-图s0h5）从基圆开始沿导轨方向量取从动件位移（推杆平面运动）6)光滑连接各点得凸轮廓线偏置2）画基圆4）-等分基圆（机架反转）原机架反转时从动件导轨依次到达的位置步骤1）-3）画已知条件4）机架变换5）接触点的轨迹，凸轮廓线上的点找从动件某点在新机架下的运动轨迹精品资料e机架（静止）凸轮（）从动件（移动）机架

-平面运动

对心直动从动件盘形凸轮廓线设计与偏置(piānzhì)直动从动件盘形凸轮廓线设计对比从动件导轨通过(tōngguò)凸轮回转中心从动件导轨与凸轮回转中心有固定距离与偏距圆相切原理相同精品资料解：1）画出从动件运动(yùndòng)规律S-2）画基圆和偏距圆3）等分S-图

5）从基圆开始沿导轨方向量取从动件位移(wèiyí)（推杆平面运动）6)光滑连接各点得凸轮廓线s0h4）-等分偏距圆，在分点上做切线（导轨位置）机架（静止）凸轮（）从动件（移动）机架

-平面运动

对心直动从动件盘形凸轮廓线设计与偏置直动从动件盘形凸轮廓线设计对比

例精品资料典型(diǎnxíng)例题s0h已知：r0，e，推杆运动(yùndòng)规律，凸轮逆时针方向转动求：理论廓线上对应凸轮转角60度处的转动半径ReR例精品资料凸轮是偏心(piānxīn)圆盘，求D点与从动件接触时的压力角接触点上从动件的受力方向和速度(sùdù)方向的夹角求D点接触时从动件的位移SD

sD

并在S-图上标出D点s0sD185°

典型例题滚子精品资料理论轮廓实际轮廓考虑(kǎolǜ)从动件形状首先(shǒuxiān)以滚子中心为参考点设计得凸轮理论廓线然后在理论廓线上取点为圆心，以滚子半径做圆做滚子的内包络线得实际廓线与每个滚子都相切滚子例精品资料1、求图示位置(wèizhi)的压力角2、凸轮转90度后推杆位移(wèiyí)的变化找推杆的位置找理论廓线、基圆S2

S1

位移的变化S=S2-S1

压力角？作业：9-7、9-14平底考虑从动件形状精品资料s0h然后在理论(lǐlùn)廓线上取点为从动件底部中心，做从动件平底做平底的内包络线得实际(shíjì)廓线平底从动件运动失真首先以推杆底部中心为参考点设计得凸轮理论廓线考虑从动件形状精品资料a凸rra=-rr若<rr平底理论(lǐlùn)廓线若=rra=0凹理论rr实际aa=+rr运动(yùndòng)失真处理运动失真方法减小滚子半径增加基圆半径不存在由滚子半径引起的运动失真基圆半径r0与滚子半径rr凸轮机构的运动失真精品资料理论(lǐlùn)廓线某些点被架空引起的运动失真平底的尺寸(chǐcun)不恰当引起的运动失真解决方法：增加基圆半径基本尺寸基圆半径、平底长解决方法：增加平底长度凸轮机构的运动失真精品资料