机械设计基础第3章.ppt

第第3章章 凸凸 轮轮 机机 构构教学内容教学内容1了解凸轮机构的类型，明确了解凸轮机构的类型，明确凸轮机构凸轮机构的优缺点、的优缺点、适用适用的工业场合。的工业场合。2能正确绘制从动件常用运动规律的位移线图；能正确绘制从动件常用运动规律的位移线图；3掌握反转法，能用图解法绘制凸轮轮廓线；能编程设计凸掌握反转法，能用图解法绘制凸轮轮廓线；能编程设计凸轮廓线。轮廓线。4明确影响凸轮机构工作性能和空间尺寸的有关因素。明确影响凸轮机构工作性能和空间尺寸的有关因素。重点重点 凸轮机构的特点和应用；从动件常用运动规律及特点；凸轮机构的特点和应用；从动件常用运动规律及特点；凸轮廓线的图解设计；影响凸轮机构性能的因素。凸轮廓线的图解设计；影响凸轮机构性能的因素。第三章第三章 凸轮机构凸轮机构从动件(推杆)凸轮机架凸轮机构的优点：凸轮具有曲线工作表面，只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且结构简单、紧凑、设计方便。凸轮机构的缺点：凸轮轮廓与从动件之间是点接触或线接触，易于磨损，通常用于传力不大的控制机构。凸轮和滚子材料的选择使用场合材料热处理方式速度较低、载荷不大的一般场合45调质，230260HBSHT200、HT250、HT300170250HBSQT600-3190270HBS速度较高、载荷较大的重要场合45、40Cr表面淬火，4050HRC高频淬火，5258HRC15、20Cr、20CrMnTi渗碳淬火，5662HRC38CrMoAlA、35CrAlA氮化，60HRC凸轮机构的主要失效形式是：磨损和疲劳破坏。二、凸轮机构的类型按凸轮的几何形状分：1、盘形凸轮机构内燃机配气机构（2）移动凸轮录音机卷带机构（3）圆柱凸轮对心直动尖顶从动件偏心直动尖顶从动件2、按从动件的端部形状分（1）尖顶从动件 偏置摆动尖顶从动件对心直动滚子从动件（2）滚子从动件 偏置摆动滚子从动件（3）平底从动件对心直动平底从动件3-2 从动件常用运动规律从动件常用运动规律一、一、基本概念基本概念从动件位移与凸轮转角之间的关系曲线称为从从动件位移线图动件位移线图。凸轮轮廓曲线的形状取决于从动件的位移线图。即：从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同的轮廓曲线。推杆的运动规律凸轮机构的运动循环及基本名词术语凸轮机构的运动循环及基本名词术语 基圆、推程、行程、推程运动角、远休止角、回程、回程运动角、近休止角。推杆的运动规律就是推杆的位移、速度和加速度与时间的关系，即与 的关系。一、等速运动规律一、等速运动规律 图中：图中：为推程运动角、为推程运动角、h为为升程、为推程运动时间。升程、为推程运动时间。从动件运动开始、运动方向从动件运动开始、运动方向改变，终止运动时速度发生改变，终止运动时速度发生突变，突变，=|，巨大的冲击在，巨大的冲击在所难免。我们把加速度理论所难免。我们把加速度理论值为无穷大所引起的冲击称值为无穷大所引起的冲击称为刚性冲击。为刚性冲击。由于等速运动规律存在由于等速运动规律存在刚性冲击，因此这种运动规刚性冲击，因此这种运动规律不宜单独作为从动件的运律不宜单独作为从动件的运动规律，一般应在运动的始动规律，一般应在运动的始点、转折点、终点采用其它点、转折点、终点采用其它运动规律过渡。运动规律过渡。二、简谐运动规律二、简谐运动规律 点沿圆周匀速运动时，点点沿圆周匀速运动时，点在该圆的直径上的投影所构在该圆的直径上的投影所构成的运动称为简谐运动，又成的运动称为简谐运动，又称为余弦加速度称为余弦加速度特点特点 只是在运动开始和结束时只是在运动开始和结束时存在柔性冲击。除上述运动存在柔性冲击。除上述运动规律外，还可应用正弦加速规律外，还可应用正弦加速度、高次多项式曲线或将上度、高次多项式曲线或将上述规律组合使用。述规律组合使用。三、正弦加速度（摆线运动）规律避免了刚性和柔性冲击，适用于高速传动改进型运动规律：正弦加速度与等速组合。特点：避免了刚性和柔性冲击3-3 凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角v1 凸轮机构的作用力与凸轮机构的压力角v压力角压力角：是从动件与凸轮轮廓接触点B处所受正压力的方向（即凸轮轮廓在该点法线N-N的方向）与从动件上点B的速度方向之间所夹的锐角。锐角。v从减小机构受力方面考虑，希望压力角越小越好。由图中由图中由图中由图中DPB DPB 考虑到考虑到考虑到考虑到，凸轮机构的压力角计算公式为，凸轮机构的压力角计算公式为，凸轮机构的压力角计算公式为，凸轮机构的压力角计算公式为 凸轮机构的压力角计算公式凸轮机构的压力角计算公式凸轮机构的压力角计算公式凸轮机构的压力角计算公式:2 凸轮机构压力角与基圆半径的关系凸轮机构压力角与基圆半径的关系凸轮机构的压力角越大，传动效率越低。当 增大到某一数值时，机构将处于自锁状态。为了保证在载荷W一定的条件下，使凸轮机构中的作用力F不至过大，必须对压力角 的最大值给予限制，使其不超过某一许用值 ，一般推荐许用压力角 的数值如下：对于直动推杆取 =30,摆动推杆取 3545；若在回程时,推杆是靠重力或弹簧力的作用下返回，则回程的许用压力角 7080。3-4图解法设计凸轮轮廓凸轮以等角速度1绕轴心O逆时针方向转动，这时推杆沿导路（机架）作往复移动。为便于绘制凸轮廓线，需要凸轮相对固定，可假设给整个凸轮机构加上一个公共角速度“1”绕凸轮轴心回转，根据相对运动原理，这时凸轮与推杆之间的相对运动关系并未改变，但是凸轮已“固定不动”，而推杆一方面随导路以角速度“1”绕轴心顺时针方向转动（即所谓反转运动），另一方面还相对于导路作预期的往 复移动。由于推杆尖顶和凸轮廓线始终接触，因此推杆尖顶在这种复合运动中所描绘的轨迹就是凸轮的轮廓曲线。所以设计凸轮廓线的关键就在于找出推杆尖顶在这种复合运动中的轨迹。这种设计凸轮廓线的方法称为反转法。反转法。一,偏置尖顶直动从动件盘形凸轮 已知从动件位移线图，凸轮以等角速w顺时针回转，其基圆半径为r0，从动件导路偏距为e，要求绘出此凸轮的轮廓曲线。v设计步骤：（1）以r0为半径作基圆，以e为半径作偏距圆，点K为从动件导路线与偏距圆的切点，导路线与基圆的交点B0(C0)便是从动件尖底的初始位置。v（2）将位移线图s-的推程运动角和回程运动角分别作若干等分（图中各为四等分）。v（3）自OC0开始，沿w的相反方向取推程运动角(1800)、远休止角(300)、回程运动角(1900)、近休止角(600)，在基圆上得C4、C5、C9诸点。将推程运动角和回程运动角分成与从动件位移线图对应的等分，得C1、C2、C3和C6、C7、C8诸点。v（4）过C1、C2、C3、.作偏距圆的一系列切线，它们便是反转后从动件导路的一系列位置。v注意：射线方向应与凸轮的转动方向相一致。v（5）沿以上各切线自基圆开始往外量取从动件相应的位移量，即取线段C1B1=11、C2B2=22、.，得反转后尖底的一系列位置B1、B2、.。v（6）将B0、B1、B2、.连成光滑曲线（B4和B5之间以及B9和B0之间均为以O为圆心的圆弧），便得到所求的凸轮轮廓曲线。滚子直动从动件盘形凸轮v只要首先取滚子中心为参考点，把它看作为尖顶从动件的尖顶，则由上方法得出的轮廓曲线称为理论轮廓曲线，然后以该轮廓曲线为圆心，滚子半径rT为半径画一系列圆，再画这些圆所包络的曲线，即为所设计的轮廓曲线，这称为实际轮廓曲线。其中r0指理论轮廓曲线的基圆半径。2,尖顶直动从动件盘形凸轮该凸轮廓线设计步骤如下：1取长度比例尺。绘出凸轮基圆；2作反转运动。在基圆上由起始点位置C0出发，沿1回转方向依次量取 。并将推程运动角 和回程运动角 各细分为若干等分（例如5等分和6等分）。在基圆上得各分点C0、C1、C10、C12。过凸轮回转中心O作这些等分点的射线，此即在反转运动中导路所占据的一系列位置。理论廓线、实际廓线滚子推杆盘形凸轮的基圆半径基圆半径是指凸轮理论廓线理论廓线上的最小向径。二,滚子中心作为尖顶推杆的尖顶滚子半径的选择可以作出凸轮的工作轮廓能作出凸轮工作轮廓，但出现了“尖点”。作出的工作轮廓出现了相交的包络线。即出现“失真”现象。不论选择多大的滚子，都能作出工作轮廓凹曲面凸轮不限制滚子半径v为保证不出现尖点和失真现象，应保证：v通常取：v滚子半径太小：v1）滚子与凸轮间接触应力加大；v2）滚子本身强度不足。v常用解决方法：增大r0,原则是保证不出现尖点和失真现象的前提下，取r0最小。三,平底与导路中心线的交点为尖顶 已知凸轮以等角速w顺时针回转，凸轮基圆半径为r0，凸轮与摆动从动件的中心距为a，从动件长度l，从动件最大摆角ymax，以及从动件的运动规律（位移线图y-f），求作此凸轮的轮廓曲线。设计步骤：（1）以为半径作基圆，以中心距为a，作摆杆长为l与基圆交点于点（2）作从动件位移线图，并分成若干等分（3）以中心矩a为半径，o为原心作图（4）用反转法作位移线图对应等得点A0，A1，A2，（5）以l为半径，A1，A2，为原心作一系列圆弧、交于基圆C1，C2，点（6）以l为半径作对应等分角。（7）以A1C1，A2C2向外量取对应的A1B1，A2B2（8）将点B0，B1，B2连成光滑曲线。四 摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制3-5 凸轮廓线的解析法设计凸轮廓线的解析法设计一 滚子直动从动件盘形凸轮已知偏距e，基圆半径r0，滚子半径rT，从动件运动规律s=s()以及凸轮以等角速度w顺时针方向回转。二 平底直动从动件盘形凸轮已知基圆半径r0，从动件运动规律s=s()以及凸轮以等角速度w顺时针方向回转。常用公文参考模版常用公文参考模版通知【指示性通知】关于关于XXXXXXXXXXXX（拟采取措施）的通知（拟采取措施）的通知XXXX（主送单位）：根据XXXXXX（依据），为了XXXXXX（目的主旨），经研究，决定XXXXXX（拟采取的措施）。现将有关事项通知如下：一、XXXXXX 二、XXXXXX （通知的具体内容）XXXXXX（提出希望和要求）（印章）XXXX年X月X日【周知性通知】关于成立关于成立XXXXXXXX（机构）的通知（机构）的通知XXXX（主送单位）：为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），决定成立XXXXXX（机构），负责XXXXXX工作。现将有关事项通知如下：一、XXXX（机构）的人员组成 XXXXXX。、XXXX（机构）的主要职责 XXXXXX。XXXX（机构）下设办公室，负责XXXXXX工作 XXXXXX（其他需要说明的事项）XXXX年X月X日常用公文参考模版通报【表彰通报表彰通报关于表彰关于表彰XXXXXX（集体或个人）的通报（集体或个人）的通报XXXX（主送单位）：XXXXXX（表彰奖励对象的先进事迹）。XXXXXX（产生的积极影响和表现出的精神）。为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），经XXXXXX研究，决定对XXX等予以通报表彰。希望XXXXXX（号召向先进学习，提出更高的工作要求和希望）。（公章）XXXX年X月X日【批评通报批评通报关于关于XXXXXXXXXXXX问题的通报问题的通报XXXX（主送单位）：XXXXXX（通报XXXX违规违纪的事实和做法）。经查，XXXXXX（调查结果）。为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），经研究，XXXXXX（对通报对象的结论和处理意见）。XXXXXX（警示教育和杜绝措施）。（公章）XXXX年X月X日常用公文参考模版通报【情况通报情况通报关于关于XXXXXXXXXXXX情况的通报情况的通报XXXX（主送单位）：XXXX年X月X日，XXXX（单位）在XXXX（地点）发生XXXXXX事故（或事件）。XXXXXX（事故或事件的性质）。为XXXXXX（目的），进一步加强XXXXXX工作，防止此类事故（事件）的发生，现将XXXXXX事故（事件）情况通报如下：一、XXXXXX（事故或事件的原因分析）。二、XXXXXX（对有关单位和人员的处理情况）。三、XXXXXX（应吸取的教训和拟采取的措施等）。（公章）XXXX年X月X日常用公文参考模版报告【工作报告工作报告】XXXXXXXX（单位）关于（单位）关于XXXXXXXXXX工作情况的报告工作情况的报告XXXX（主送单位）：根据XXXXXX要求（或XXX以来），我们XXXXXX（概述工作背景或基本情况），对XXXXXX工作进行了认真总结。现将有关情况报告如下：一、XXXXXX（工作基本情况）。二、XXXXXX（主要做法和成绩）。三、XXXXXX（存在的问题和拟采取的措施）。四、下一步工作安排和思路。特此报告。（公章）XXXX年X月X日【答复上级询问和交办事项的报告答复上级询问和交办事项的报告】关于关于XXXXXXXXXXXX有关情况的报告有关情况的报告XXXX（主送单位）：根据XXXXXX要求（或根据XXX批示精神，或根据传来的XXXXXX要求），我们对XXXXXX情况进行了认真研究（或我们对XXXXXX问题进行了调查核实）。现将有关情况报告如下：一、XXXXXX（事件的过程、原因等）二、XXXXXX（经调查核实的情况或处理的依据、结果等）。三、XXXXXX（下一步拟采取的措施）特此报告。（公章）XXXX年X月X日常用公文参考模版请示（签报）【请求批准的请示请求批准的请示XXXXXXXX（单位）关于（单位）关于XXXXXXXX（事由）的请示（事由）的请示XXXX（主送单位）：为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），我单位拟XXXXXX（意图主旨）。现将有关情况和意见报告如下：一、XXXXXX（基本情况）。二、XXXXXX（请示事项的必要性、可行性及其意义）。三、XXXXXX（具体方案和请示事项）（联系人：XXX，电话）妥否，请批示。【请求解决问题的请示请求解决问题的请示XXXXXX（单位）关于请求协调解决（单位）关于请求协调解决XXXXXXXXXXXX问题的问题的请示请示XXXX（主送单位）：目前，我公司XXXXXX（遇到的问题或困难）。为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），现就XXXXXX（意图主旨）请示如下：一、XXXXXX（问题的由来）。二、XXXX（问题的不利影响）。三、XXXXXX（解决问题的积极意义）。四、XXXXXX（请示内容，即请求协调解决的问题及解决问题的有关建议）。妥否，请批示。常用公文参考模版批复关于关于XXXXXXXX有关问题的批复有关问题的批复XXXX（主送单位）：你公司关于XXXX的请示（文号）收悉。根据XXXXXX（依据），经研究，同意你们关于XXXXXX（主旨）。请你们在XXXXXX工作中切实加强领导，确保XXXXXX。（公章）XXXX年X月X日关于关于XXXXXXXXXXXX有关问题的批复有关问题的批复XXXX（主送单位）：你公司关于XXXX的请示（文号）收悉。鉴于XXXXXX，根据XXXXXX的有关规定（依据），现就XXXXXX（主旨）有关问题批复如下：一、原则同意XXXXXX。二、XXXXXX（具体要求）。请你们XXXXXX（提出进一步做好此项工作的要求，以及从长远或整体上提出有关要求。）（公章）XXXX年X月X日常用公文参考模版会议纪要XXXXXXXXXXXX会议纪要会议纪要（XXXX年第XX期）XXXX年X月X日，XXX同志主持召开XXXXXX会议，XXX、XXX等同志（领导）参加了会议。XXX同志传达了XXXXXX精神，通报了XXXXXX有关工作情况，并作了重要讲话；会议听取了XXX关于XXXX工作情况汇报，讨论了XXXXXX，审议了XXXXXX等X项XXXXXX。会议认为，XXXXXX。会议强调，XXXXXX。会议指出，XXXXXX。会议经过审议，议定以下事项：XXXXXX（例如：会议根据XXXXXX，审议并原则通过了XXXXXX、XXXXXX等，并责成XXX根据与会同志提出的修改意见作进一步完善，按程序报批后下发；会议还根据XXXXXX要求，就解决XXXXXX等问题提出了意见）情况汇报写作技巧情况汇报写作技巧【工作汇报工作汇报】关于关于XXXXXXXXXX工作情况的报告工作情况的报告 根据XXXXXX要求（或XXX以来），我中心XXXXXX（概述工作背景或基本情况），对XXXXXX工作进行了认真总结。现将有关情况报告如下：一、XXXXXX（工作基本情况）。二、XXXXXX（主要做法和成绩）。三、XXXXXX（存在的问题和拟采取的措施）。四、下一步工作安排和思路。特此报告。【会议类情况汇报会议类情况汇报】关于关于XXXXXXXXXXXX会议情况的报告会议情况的报告 XX XX XX XX（交代会议背景包括会议目的、会议议题、参加人员情况、领导是否出席并讲话）。一、会议主要内容 （一）会议扼要介绍 （二）领导讲话和要求 （三）交流情况 （四）其它 二、下步工作建议和计划 特此报告。工作协调函写作技巧工作协调函写作技巧【征求意见函征求意见函】关于征求关于征求XXXXXXXXXX意见的函意见的函XXXX（主送单位）：为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），我们拟XXXXXX（或我们研究制订了XXXXXX）。现就XXXXXX有关问题征求你们意见，请研究提出修改意见，于XXXX年X月X日函告XXXXXX。联系人：XXX，电话XXXX。特此致函，请予函复为盼。【答复意见函答复意见函】关于关于XXXXXXXXXXXX有关意见的复函有关意见的复函XXXX（主送单位）：你们关于征求XXXXXX意见的函（文号）收悉。经研究，现就有关意见函复如下：一、XXXXXX。二、XXXXXXXX。特此复函。