机械基础-7.3凸轮机构-教案ppt课件.ppt

主讲人：姚美祥主讲人：姚美祥20132013年年 9 9 月月 10 10 日日临湘市职业中专 凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成。凸轮是主动件，从动件的运动规律由凸轮轮廓决定。凸轮机构是机械工程中广泛应用的一种高副机构。常用于低速、轻载的自动机或自动机的控制机构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮凸轮从动件从动件机架机架O11 组成凸轮机构的应用特点有： (1)便于准确地实现给定的运动规律。 (2)结构简单紧凑，易于设计。 (3)凸轮机构可以高速起动，动作准确可靠。 (4)凸轮与从动件为高副接触，不便润滑，容易磨损，不宜承受重载或冲击载荷。 (5)凸轮轮廓曲线不易加工。 (6)主要用于需要实现特殊运动规律而传力不大的场合。 特点 分类一、按凸轮的形状分：一、按凸轮的形状分：1.盘形凸轮盘形凸轮 分类二、按凸轮的形状分：二、按凸轮的形状分：2.移动凸轮移动凸轮 分类三、按凸轮的形状分：三、按凸轮的形状分：3.圆柱凸轮圆柱凸轮 分类 按从动件端部形式和运动形式分：按从动件端部形式和运动形式分：接触接触形式形式运动形式运动形式主主 要要 特特 点点移动移动摆动摆动尖顶尖顶结构简单、紧凑，可准确地实现任意运结构简单、紧凑，可准确地实现任意运动规律。但易磨损，适用于低速、传力动规律。但易磨损，适用于低速、传力小和动作灵敏的场合，如仪表机构中小和动作灵敏的场合，如仪表机构中滚子滚子滚子接触，摩擦阻力小，不易磨损，承滚子接触，摩擦阻力小，不易磨损，承载能力较大，但运动规律有局限性，不载能力较大，但运动规律有局限性，不宜于高速，故可用于传递较大的动力宜于高速，故可用于传递较大的动力平底平底结构紧凑，润滑性能好，摩擦阻力小，结构紧凑，润滑性能好，摩擦阻力小，适用于高速。但不能与内凹的轮廓接触，适用于高速。但不能与内凹的轮廓接触，因此运动规律受到一定限制因此运动规律受到一定限制 分类 对心移动从动件对心移动从动件 偏置移动从动件偏置移动从动件 摆动从动件摆动从动件四、按锁合方式分：力锁合、形锁合。四、按锁合方式分：力锁合、形锁合。 基本参数 从动件运动规律 从动件的运动规律从动件的运动规律是是指其位移、速度和加速度随时间指其位移、速度和加速度随时间变化的规律。主要由变化的规律。主要由凸轮轮廓凸轮轮廓决定。决定。运动线图：位移线图运动线图：位移线图s、速度线图、速度线图v、加速度线图、加速度线图a。最常用的运动规律有：最常用的运动规律有： 等速运动规律等速运动规律 ( (直线运动直线运动) ) 等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律 ( (抛物线运动抛物线运动) ) 余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律 ( (简谐运动简谐运动) ) 等速运动规律刚性冲击：刚性冲击： 等速运动从动件在行程的等速运动从动件在行程的始末位置速度有突变，理论上始末位置速度有突变，理论上该处加速度为无穷大而引起的该处加速度为无穷大而引起的冲击。冲击。 因此这种运动规律只适用因此这种运动规律只适用于低速、轻载的传动场合。于低速、轻载的传动场合。 等加速、等减速运动规律柔性冲击：柔性冲击： 从动件在三个位置上有从动件在三个位置上有有限值的突变，加速度发有限值的突变，加速度发生有限变化时引起的冲击，生有限变化时引起的冲击，使机构产生柔性冲击。使机构产生柔性冲击。 因此该运动规律适用于因此该运动规律适用于中速轻载场合。中速轻载场合。 余弦加速运动规律柔性冲击：柔性冲击： 在行程末端加速度存在行程末端加速度存在有限值的突变，因而产在有限值的突变，因而产生柔性冲击。生柔性冲击。 因此该运动规律适用因此该运动规律适用于中速场合。于中速场合。 凸轮轮廓绘制 凸轮轮廓绘制原理：反转法。凸轮轮廓绘制原理：反转法。 给整个凸轮机构加上一个反向默默转动，各构给整个凸轮机构加上一个反向默默转动，各构件间的相对运动并不改变。件间的相对运动并不改变。 给整个机构加上一个反向运动后，凸轮处于相给整个机构加上一个反向运动后，凸轮处于相对的静止状态，凸轮机构的其他部分则绕凸轮回转对的静止状态，凸轮机构的其他部分则绕凸轮回转中心以相同的角速度，沿与凸轮实际转动方向相反中心以相同的角速度，沿与凸轮实际转动方向相反的方向相对回转，从动件仍以原来的运动规律相对的方向相对回转，从动件仍以原来的运动规律相对移动（或转动）。移动（或转动）。 反转法原理 凸轮轮廓绘制例：设计一对心直动尖顶从件杆盘形凸轮，已知凸轮按例：设计一对心直动尖顶从件杆盘形凸轮，已知凸轮按逆时针方向转动，基圆半径为逆时针方向转动，基圆半径为R0R0，其运动规律为：，其运动规律为：凸轮转角0-120120-180180-300300-360从动杆行程h 等速上升静止等速下降静止设计步骤如下：设计步骤如下：确定比例，画出位移线图。确定比例，画出位移线图。作出凸轮机构的初始位置：以与位移线图相同的比作出凸轮机构的初始位置：以与位移线图相同的比例画出基圆，作从动件的起始点。例画出基圆，作从动件的起始点。确定凸轮转角与从动件位移的对应关系：用反转法确定凸轮转角与从动件位移的对应关系：用反转法画出推程运动角、远休止角、回程角、近休止角，并在画出推程运动角、远休止角、回程角、近休止角，并在相应段与位移线图对应划出相同等分。相应段与位移线图对应划出相同等分。作出从动件尖端相对于凸轮的各个位置。作出从动件尖端相对于凸轮的各个位置。光滑连接。光滑连接。 凸轮轮廓绘制 凸轮轮廓绘制 设计中的问题1 1、压力角：、压力角：从动件在接触点所受力的方向线与该点速从动件在接触点所受力的方向线与该点速度方向线之间所夹的锐角。度方向线之间所夹的锐角。 移动从动件的推程移动从动件的推程 30 304040 摆动从动件的推程摆动从动件的推程 40 405050 回程回程 70 7080802 2、自锁：、自锁：无论凸轮给从动件的力有多大，都不能使从无论凸轮给从动件的力有多大，都不能使从动件运动，这种现象称为自锁。动件运动，这种现象称为自锁。3 3、基圆半径对、基圆半径对的影响：的影响：基圆半径越大，压力角越小。基圆半径越大，压力角越小。 设计中的问题rrTrrT时：所得的凸轮实际轮廓为光滑的曲线时：所得的凸轮实际轮廓为光滑的曲线( (如图如图b)b)r=rTr=rT时：实际轮廓线变尖，极易磨损，不能使用时：实际轮廓线变尖，极易磨损，不能使用( (如图如图c)c)rrTrrT时：实际曲线出现交叉会出现失真时：实际曲线出现交叉会出现失真( (如图如图d)d) 实际设计时，为避免运动失真，应使滚子实际设计时，为避免运动失真，应使滚子半径半径rTrT小于理论轮廓曲线外凸部分的最小曲率半小于理论轮廓曲线外凸部分的最小曲率半径径min，一般推荐，一般推荐rT 0.8rT 0.8min。 设计中的问题4 4、运动失真：、运动失真：从动件将不能实现设计所预期的运动规律。从动件将不能实现设计所预期的运动规律。