第9章凸轮机构及其设计.ppt

1、,第9章 凸轮机构,安徽理工大学专用,第九章 凸轮机构及其设计,91 凸轮机构的应用和分类,92 推杆的运动规律,93 凸轮轮廓曲线的设计,94 凸轮机构基本尺寸的确定,安徽理工大学专用,91 凸轮机构的应用和分类,内燃机气门机构,机床进给机构,1.凸轮机构的应用,安徽理工大学专用,绕线机构,安徽理工大学专用,送料机构,安徽理工大学专用,结构：三个构件、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。,实例,安徽理工大学专用,3)

2、 按推杆运动分：直动(对心、偏置)、 摆动,4) 按保持接触方式分： 力封闭（重力、弹簧等）,几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮),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。,2.凸轮机构的分类,安徽理工大学专用,r1+r2 =const,主回凸轮,等宽凸轮,安徽理工大学专用,92 推杆的运动规律,凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式;,名词术语：,一、推杆的常用运动规律,基圆、,推程运动角、,

3、基圆半径、,推程、,远休止角、,回程运动角、,回程、,近休止角、,行程。,2)推杆运动规律;,3)合理确定结构尺寸;,4)设计轮廓曲线。,安徽理工大学专用,运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S、速度V、 和加速度a 随时间t 的变化规律。,形式：多项式、三角函数。,S=S(t) V=V(t) a=a(t),作者：潘存云教授,刚性冲击,适用于低速轻载的场合。,1.一次多项式（等速运动）运动规律,2.二次多项式（等加等减速）运动规律,柔性冲击,适用于中速轻载的场合。,安徽理工大学专用,3. 五次多项式运动规律,无冲击，适用于高速中载的场合。,s,v,a,4.余弦加速度(简谐)运动规律,柔性冲击,

4、设计：潘存云,适用于中低速重载的场合。,5.正弦加速度（摆线）运动规律,无冲击,适用于中高速轻载的场合，但amax较大，惯性力较大，加工精度要求高。,安徽理工大学专用,设计：潘存云,三、改进型运动规律,将几种运动规律组合，以改善运动特性。,正弦改进等速,安徽理工大学专用,四、选择运动规律,选择原则：,1. 机器的工作过程只要求凸轮转过一角度0时，推杆完成一行程h（直动推杆）或（摆动推杆），对运动规律并无严格要求。则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲线。如夹紧凸轮。,安徽理工大学专用,四、选择运动规律,选择原则：,2. 机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作要求的运动规律来设计

5、凸轮廓线。如刀架进给凸轮。,3. 对高速凸轮，要求有较好的动力特性，除了避免出现刚性或柔性冲击外，还应当考虑Vmax和 amax。,安徽理工大学专用,1.凸轮廓线设计方法的基本原理,93 凸轮轮廓曲线的设计,2.用作图法设计凸轮廓线,1)对心直动尖顶推杆盘形凸轮,2)对心直动滚子推杆盘形凸轮,3)对心直动平底推杆盘形凸轮,4)偏置直动尖顶推杆盘形凸轮,5)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构,6)直动推杆圆柱凸轮机构,7)摆动推杆圆柱凸轮机构,3.用解析法设计凸轮的轮廓曲线,安徽理工大学专用,一、凸轮廓线设计方法的基本原理,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.,给整个凸轮机构施

6、以-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。,安徽理工大学专用,设计：潘存云,已知凸轮的基圆半径r0，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,设计步骤小结：,选比例尺l作基圆r0。,反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。,确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。,将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,1.对心直动尖顶从动件盘形凸轮,二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制,安徽理工大学专用,2)对心直动滚子推杆盘形凸轮,设计：潘存云,理论轮廓,实际轮廓,作各位置滚子圆的内(外)包络线。,已知凸轮的基圆半径r0，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮

7、廓曲线。,安徽理工大学专用,3)对心直动平底推杆盘形凸轮,设计：潘存云,已知凸轮的基圆半径r0，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。,作平底直线族的内包络线。,安徽理工大学专用,设计：潘存云,已知: 凸轮的基圆半径r0，角速度和从动件的运动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。,4)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮,安徽理工大学专用,5)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构,设计：潘存云,已知: 凸轮的基圆半径r0，角速度，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。,安徽理工大学专用,94 凸轮机构基本尺寸的确定,上述设计廓线时的凸轮结构参数r0、e、rr等，

8、是预先给定的。实际上，这些参数也是根据机构的受力情况是否良好、动作是否灵活、尺寸是否紧凑等因素由设计者确定的。,1.凸轮机构的压力角,2.凸轮基圆半径的确定,3.滚子半径的确定,4.平底尺寸l 的确定,安徽理工大学专用,设计：潘存云,a工作轮廓的曲率半径，理论轮廓的曲率半径， rT滚子半径,rT,arT0,对于外凸轮廓，要保证正常工作，应使： min rT,3. 滚子半径的确定,arT,rT,arT0,轮廓正常,轮廓变尖, rT,arT,轮廓正常,外凸,安徽理工大学专用,图示为一对心直动滚子从动件盘状凸轮机构，已知 10rad/s，R=40mm，loA=25mm，r=10mm，试求 1）在图上标出凸轮的基