凸轮机构及其设计讲稿.ppt
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1、关于凸轮机构及其设计第一页,讲稿共六十页哦1、凸轮机构的应用、凸轮机构的应用盘形凸轮机构盘形凸轮机构在印刷机中的应用在印刷机中的应用等径凸轮机构等径凸轮机构在机械加工中的应用在机械加工中的应用8-1 8-1 凸轮机构的应用及分类凸轮机构的应用及分类工程中用以实现机械化和自动化的一种常用机构。工程中用以实现机械化和自动化的一种常用机构。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第二页,讲稿共六十页哦利用分度凸轮机利用分度凸轮机构实现转位构实现转位圆柱凸轮机构在机圆柱凸轮机构在机械加工中的应用械加工中的应用第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第三页,讲稿共六十页哦1-圆柱凸轮 2-直动从动件 3-毛坯 1)
2、1)实现预期的位置要求实现预期的位置要求这种这种自动送料凸轮自动送料凸轮机构机构,能够完成输,能够完成输送毛坯到达预期位送毛坯到达预期位置的功能,但对毛置的功能,但对毛坯在移动过程中的坯在移动过程中的运动没有特殊的要运动没有特殊的要求求 第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第四页,讲稿共六十页哦绕线机构绕线机构312A线线2)2)实现预期的运动规律要求实现预期的运动规律要求这种凸轮在这种凸轮在运动中能推运动中能推动摆动从动动摆动从动件件2 2实现实现均均匀匀缠绕线缠绕线绳的运动绳的运动学要求。学要求。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第五页,讲稿共六十页哦内燃机配气凸轮机构内燃机配气凸轮机构3)
3、3)实现运动和动力特性要求实现运动和动力特性要求这种凸轮机构能够实现这种凸轮机构能够实现气阀的气阀的运动学运动学要求,并且具有要求,并且具有良好的良好的动力学特性动力学特性。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第六页,讲稿共六十页哦靠模车削机构靠模车削机构第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第七页,讲稿共六十页哦3皮带轮皮带轮5卷带轮卷带轮录音机卷带机构录音机卷带机构1放音键放音键2摩擦轮摩擦轮413245放音键放音键卷带轮卷带轮皮带轮皮带轮摩擦轮摩擦轮录音机卷带机构录音机卷带机构第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第八页,讲稿共六十页哦自动车床凸轮机构自动车床凸轮机构 此自动车床在加工有台阶的销套
4、时,其送料、夹紧、此自动车床在加工有台阶的销套时,其送料、夹紧、车外圆与钻孔及切断四道工序的运动及其时序配合要求,车外圆与钻孔及切断四道工序的运动及其时序配合要求,均由凸轮机构来实现。均由凸轮机构来实现。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第九页,讲稿共六十页哦凸轮机构凸轮机构凸轮凸轮1从动件从动件2机架机架3三个基本构件组成的高副机构三个基本构件组成的高副机构具有曲线轮廓或凹槽的构件。具有曲线轮廓或凹槽的构件。由凸轮直接推动的构件。由凸轮直接推动的构件。又称推杆。又称推杆。当凸轮运动时,通过其上的曲线轮廓当凸轮运动时,通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触。若凸轮轮廓曲线或与从动件的高副接触。若
5、凸轮轮廓曲线或凹槽曲线按从动件的预期运动规律设计而凹槽曲线按从动件的预期运动规律设计而成,成,可获得预期的运动。可获得预期的运动。组成:组成:第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第十页,讲稿共六十页哦 特点:特点:(与连杆机构相比)(与连杆机构相比)1 1)结构简单紧凑、工作可靠且易于设计。)结构简单紧凑、工作可靠且易于设计。2 2)多用性、灵活性。使从动件精确地实现各种预期的运)多用性、灵活性。使从动件精确地实现各种预期的运动规律,易于实现多个运动的相互协调配合。动规律,易于实现多个运动的相互协调配合。3 3)高副机构)高副机构摩擦、磨损摩擦、磨损 轻载、高速。轻载、高速。应用:应用:各种机械
6、,特别是自动机械、自动控制装置和装配生各种机械,特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中。产线中。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第十一页,讲稿共六十页哦2凸轮机构的分类凸轮机构的分类盘形凸轮盘形凸轮Plate cam移动凸轮移动凸轮Wedge cam(1)按凸轮的形状分按凸轮的形状分 可视为盘形凸轮的回转可视为盘形凸轮的回转轴心处于无穷远处时演轴心处于无穷远处时演化而成的化而成的结构简单,易于加工。应结构简单,易于加工。应用最为广泛用最为广泛第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第十二页,讲稿共六十页哦圆柱凸轮圆柱凸轮Cylindrical cam空间凸轮机构空间凸轮机构,可使从动件获得大的
7、工作行程又不致过于庞可使从动件获得大的工作行程又不致过于庞大。大。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第十三页,讲稿共六十页哦(2)(2)按推杆的形状分按推杆的形状分尖顶从动件尖顶从动件Knife-edge follower滚子从动件滚子从动件Roller follower构造简单、易磨损、用于仪表机构。构造简单、易磨损、用于仪表机构。磨损小,应用广。磨损小,应用广。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第十四页,讲稿共六十页哦平底从动件平底从动件Flat-face follower受力好、润滑好,用于高速传动。受力好、润滑好,用于高速传动。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第十五页,讲稿共六十页哦
8、()按推杆的运动形式分按推杆的运动形式分摆动从动件摆动从动件Oscillating follower移动从动件移动从动件Reciprocating follower第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第十六页,讲稿共六十页哦据导路与回转中心的据导路与回转中心的相对位置相对位置对心式对心式偏置式偏置式移动从动件移动从动件第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第十七页,讲稿共六十页哦(4)(4)按凸轮与从动件维持高副接触按凸轮与从动件维持高副接触(封闭封闭)的方式分的方式分力封闭型凸轮机构力封闭型凸轮机构Force-closed cams弹簧力封闭弹簧力封闭Force-closed by preload
9、ed spring重力封闭重力封闭 Force-closed by gravity从动件与凸轮保持接触从动件与凸轮保持接触的方式,保持运动不失的方式,保持运动不失真。真。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第十八页,讲稿共六十页哦形封闭型凸轮机构形封闭型凸轮机构Form-closed cams凹槽凸轮机构凹槽凸轮机构Plate-groove cam mechanism等宽凸轮机构等宽凸轮机构Constant-breadth cam mechanism利用凸轮与从动件的特殊几利用凸轮与从动件的特殊几何形状和尺寸何形状和尺寸W第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第十九页,讲稿共六十页哦等径凸轮机构等径
10、凸轮机构Conjugate yoke radial cam mechanismr1r2r1+r2=const过凸轮轴心过凸轮轴心O O所作任一径向线上与凸轮相接触的两滚子中心间的所作任一径向线上与凸轮相接触的两滚子中心间的距离处处相等。距离处处相等。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第二十页,讲稿共六十页哦共轭凸轮机构(主回)共轭凸轮机构(主回)Conjugate cam mechanism 主凸轮主凸轮1 1推动从动件推动从动件完成沿逆时针方向正行完成沿逆时针方向正行程的摆动,另一个凸轮程的摆动,另一个凸轮1 1/推动完成沿顺时针方向推动完成沿顺时针方向的反行程的摆动。这种的反行程的摆动。这
11、种凸轮机构又称为凸轮机构又称为主回凸主回凸轮机构轮机构第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第二十一页,讲稿共六十页哦不同类型的凸轮与从动件组合:不同类型的凸轮与从动件组合:尖顶直动从动件对心盘状凸轮机构尖顶直动从动件对心盘状凸轮机构滚子直动从动件偏置盘状凸轮机构等滚子直动从动件偏置盘状凸轮机构等(最基本类型)(最基本类型)本章重点:本章重点:以基本类型为重点研究,找出凸轮设计以基本类型为重点研究,找出凸轮设计 的基本方法。的基本方法。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第二十二页,讲稿共六十页哦凸轮机构设计的基本任务凸轮机构设计的基本任务:2)2)从动件运动规律从动件运动规律;3)3)合理确定结构
12、尺寸合理确定结构尺寸;4)4)设计轮廓曲线。设计轮廓曲线。1)1)根据工作要求选定凸轮机构的形式根据工作要求选定凸轮机构的形式;第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第二十三页,讲稿共六十页哦基本概念基本概念 从动件的运动规律从动件的运动规律 在凸轮廓线的推动下,从动件的在凸轮廓线的推动下,从动件的位移、速度、加位移、速度、加速度、跃度速度、跃度(加速度对时间的导数)随时间变化的规律,(加速度对时间的导数)随时间变化的规律,常以图线表示,又称为从动件运动曲线。常以图线表示,又称为从动件运动曲线。一般假定凸轮轴作等速运转,故凸轮转角与时间成一般假定凸轮轴作等速运转,故凸轮转角与时间成正比,因此正比,
13、因此凸轮机构从动件的运动规律凸轮机构从动件的运动规律通常又可以表通常又可以表示为示为凸轮转角的函数。凸轮转角的函数。第八章 凸轮机构及其设计应用及分类第二十四页,讲稿共六十页哦ots名词术语:名词术语:一、一、推杆的常用运动规律推杆的常用运动规律基圆、基圆、推程运动角、推程运动角、基圆半径、基圆半径、推程、推程、远休止角、远休止角、回程运动角、回程运动角、回程、回程、近休止角、近休止角、一个循环一个循环r0hBA而根据工作要求选而根据工作要求选定推杆运动规律,定推杆运动规律,是设计凸轮轮廓曲是设计凸轮轮廓曲线的前提。线的前提。bbaaccddDBC行程、行程、远休止远休止近休止近休止第八章 凸
14、轮机构及其设计推杆的常用运动规律第二十五页,讲稿共六十页哦推杆运动规律:推杆运动规律:推杆在推程或回程时,其位移推杆在推程或回程时,其位移S S、速度、速度V V和和加速度加速度a a 随时间随时间t t 的变化规律。的变化规律。形式:形式:多项式、三角函数。多项式、三角函数。S=S(t)S=S(t)V=V(t)(t)a=a(t)(t)第八章 凸轮机构及其设计推杆的常用运动规律第二十六页,讲稿共六十页哦边界条件:边界条件:凸轮转过推程运动角凸轮转过推程运动角a a从动件上升从动件上升h1 1、多项式运动规律、多项式运动规律一般表达式:一般表达式:s=C0+C1+C22 2+Cnn n (1)(
15、1)求一阶导数得求一阶导数得速度方程速度方程:v=ds/dt求二阶导数得求二阶导数得加速度方程加速度方程:a=dv/dt=2=2 C22 2+6C32 2+n(n-1)Cn2 2n-2n-2其中:其中:凸轮转角凸轮转角,d/dt=d/dt=凸轮角速度凸轮角速度,C Ci i待定系数待定系数。=C1+2C2+nCnn-1n-1凸轮转过回程运动角凸轮转过回程运动角b b从动件下降从动件下降h第八章 凸轮机构及其设计推杆的常用运动规律第二十七页,讲稿共六十页哦1 1)等速运动运动规律(一次多项式)等速运动运动规律(一次多项式)推程起始点:推程起始点:=0=0,s=0代入得:代入得:C00,C1h/h
16、/a a推程:推程:s h/h/a a v h/h/a asavah推程终止点:推程终止点:=a a,s=h+刚性冲击刚性冲击s =C0+C1+C22 2+Cnn nv=C1+2C2+nCnn-1n-1a=2=2 C22 2+6C32 2+n(n-1)Cn2 2n-2n-2回程:回程:sh(1-/h(1-/c c)v-h/-h/c ca0a 0第八章 凸轮机构及其设计推杆的常用运动规律第二十八页,讲稿共六十页哦减速段推程:减速段推程:s h-2h(-h-2h(-a a)2 2/a a2 2 1svv-4h(-4h(-a a)/)/a a2 2 a-4h-4h2 2/a a2 22 354632
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