机械设计基础课件第三章凸轮机构.ppt
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1、 第三章 凸轮机构一、凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构的应用和分类 二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律 三、凸轮机构的压力角三、凸轮机构的压力角 四、图解法设计凸轮轮廓四、图解法设计凸轮轮廓五、解析法设计凸轮轮廓五、解析法设计凸轮轮廓第一节第一节 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型l l一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用l l低副机构一般只能近似的地给定低副机构一般只能近似的地给定低副机构一般只能近似的地给定低副机构一般只能近似的地给定运动规律,且设计较复杂,当从动运动规律,且设计较复杂,当从动运动规律,且设计较复杂,当从动运动规律,且设计
2、较复杂,当从动件的位移、速度、加速度必须严格件的位移、速度、加速度必须严格件的位移、速度、加速度必须严格件的位移、速度、加速度必须严格按预定规律变化,特别是当原动件按预定规律变化,特别是当原动件按预定规律变化,特别是当原动件按预定规律变化,特别是当原动件作连续运动时从动件必须作间歇运作连续运动时从动件必须作间歇运作连续运动时从动件必须作间歇运作连续运动时从动件必须作间歇运动下,采用凸轮机构设计最为简便。动下,采用凸轮机构设计最为简便。动下,采用凸轮机构设计最为简便。动下,采用凸轮机构设计最为简便。图图图图3-13-1为内燃机配气机构,气阀为内燃机配气机构,气阀为内燃机配气机构,气阀为内燃机配气
3、机构,气阀2 2的的的的运动规律规定了凸轮的外形。当凸运动规律规定了凸轮的外形。当凸运动规律规定了凸轮的外形。当凸运动规律规定了凸轮的外形。当凸轮向径变化时,气阀产生往复运动,轮向径变化时,气阀产生往复运动,轮向径变化时,气阀产生往复运动,轮向径变化时,气阀产生往复运动,而当凸轮回转中心为圆心的圆弧轮廓而当凸轮回转中心为圆心的圆弧轮廓而当凸轮回转中心为圆心的圆弧轮廓而当凸轮回转中心为圆心的圆弧轮廓与气阀平底接触时,气阀静止不动。与气阀平底接触时,气阀静止不动。与气阀平底接触时,气阀静止不动。与气阀平底接触时,气阀静止不动。第一节第一节 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型 图图图图3-23
4、-2为绕线机中用于排线的为绕线机中用于排线的为绕线机中用于排线的为绕线机中用于排线的l l凸轮机构,当绕线轴凸轮机构,当绕线轴凸轮机构,当绕线轴凸轮机构,当绕线轴3 3快速转快速转快速转快速转l l动时,经齿轮带动凸轮动时,经齿轮带动凸轮动时,经齿轮带动凸轮动时,经齿轮带动凸轮1 1缓慢缓慢缓慢缓慢l l转动,通过凸轮轮廓与尖顶转动,通过凸轮轮廓与尖顶转动,通过凸轮轮廓与尖顶转动,通过凸轮轮廓与尖顶A Al l之间的作用,驱动从动件之间的作用,驱动从动件之间的作用,驱动从动件之间的作用,驱动从动件2 2往往往往l l复摆动,从而使线均匀的缠绕复摆动,从而使线均匀的缠绕复摆动,从而使线均匀的缠绕
5、复摆动,从而使线均匀的缠绕l l在绕线轴上。在绕线轴上。在绕线轴上。在绕线轴上。第一节第一节 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型第一节第一节 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型 图图图图3-43-4为自动上料机构。为自动上料机构。为自动上料机构。为自动上料机构。l l凸轮是一个具有曲线轮廓或凸轮是一个具有曲线轮廓或凸轮是一个具有曲线轮廓或凸轮是一个具有曲线轮廓或l l凹槽的构件。它运动时,通凹槽的构件。它运动时,通凹槽的构件。它运动时,通凹槽的构件。它运动时,通l l过高副接触可以使从动件获过高副接触可以使从动件获过高副接触可以使从动件获过高副接触可以使从动件获l l得连续或不连续
6、的任意预期得连续或不连续的任意预期得连续或不连续的任意预期得连续或不连续的任意预期l l运动。运动。运动。运动。l l优点:结构简单、紧凑、设优点:结构简单、紧凑、设优点:结构简单、紧凑、设优点:结构简单、紧凑、设l l计方便。计方便。计方便。计方便。l l缺点:高副接触易磨损。缺点:高副接触易磨损。缺点:高副接触易磨损。缺点:高副接触易磨损。l l凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。件组成。件组成。件组成。第一节第一节 凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用
7、和类型l l二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类l l按凸轮的形状分:盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。按凸轮的形状分:盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。按凸轮的形状分:盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。按凸轮的形状分:盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。l l按从动件的形式分:尖底、滚子、平底。按从动件的形式分:尖底、滚子、平底。按从动件的形式分:尖底、滚子、平底。按从动件的形式分:尖底、滚子、平底。l l按从动件的运动形式分:直动从动件(对心、偏心)、按从动件的运动形式分:直动从动件(对心、偏心)、按从动件的运动形式分:直动从动件(对心、偏心)、按从动件的运动形式分:直动
8、从动件(对心、偏心)、摆动从动件。摆动从动件。摆动从动件。摆动从动件。l l按凸轮与从动件维持接触的方式分:外力锁合(重力、按凸轮与从动件维持接触的方式分:外力锁合(重力、按凸轮与从动件维持接触的方式分:外力锁合(重力、按凸轮与从动件维持接触的方式分:外力锁合(重力、弹簧力、其他力)、几何锁合(通过几何形状来锁合)弹簧力、其他力)、几何锁合(通过几何形状来锁合)弹簧力、其他力)、几何锁合(通过几何形状来锁合)弹簧力、其他力)、几何锁合(通过几何形状来锁合)第二节第二节 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律 从动件的运动规律取决于凸轮的形状,而设计从动件的运动规律取决于凸轮的形状,而设计从动
9、件的运动规律取决于凸轮的形状,而设计从动件的运动规律取决于凸轮的形状,而设计时,要按从动件的工作要求和条件设计凸轮曲线。时,要按从动件的工作要求和条件设计凸轮曲线。时,要按从动件的工作要求和条件设计凸轮曲线。时,要按从动件的工作要求和条件设计凸轮曲线。即凸轮要按从动件运动即凸轮要按从动件运动即凸轮要按从动件运动即凸轮要按从动件运动规律进行设计。规律进行设计。规律进行设计。规律进行设计。图图图图3-5a3-5a所示为一尖所示为一尖所示为一尖所示为一尖底直动从动件盘形凸轮底直动从动件盘形凸轮底直动从动件盘形凸轮底直动从动件盘形凸轮机构。其中以凸轮轮廓机构。其中以凸轮轮廓机构。其中以凸轮轮廓机构。其
10、中以凸轮轮廓最小向径最小向径最小向径最小向径r rminmin为半径所为半径所为半径所为半径所作的圆称为该凸轮的基作的圆称为该凸轮的基作的圆称为该凸轮的基作的圆称为该凸轮的基圆。圆。圆。圆。第二节第二节 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律l l一、凸轮的运动一、凸轮的运动一、凸轮的运动一、凸轮的运动l l推程:从动件尖顶被凸轮轮廓推动,以一定运动推程:从动件尖顶被凸轮轮廓推动,以一定运动推程:从动件尖顶被凸轮轮廓推动,以一定运动推程:从动件尖顶被凸轮轮廓推动,以一定运动 规律由离回转中心规律由离回转中心规律由离回转中心规律由离回转中心o o最近的位置到达最远位置的过最近的位置到达最远位置
11、的过最近的位置到达最远位置的过最近的位置到达最远位置的过程。程。程。程。l l从动件的升程:从动件沿导路方向上升的距离从动件的升程:从动件沿导路方向上升的距离从动件的升程:从动件沿导路方向上升的距离从动件的升程:从动件沿导路方向上升的距离h h。l l推程运动角:推程对应凸轮的转角推程运动角:推程对应凸轮的转角推程运动角:推程对应凸轮的转角推程运动角:推程对应凸轮的转角 t t。l l停程:凸停程:凸停程:凸停程:凸轮轮轮轮轮轮轮轮廓上两个廓上两个廓上两个廓上两个圆圆圆圆弧段弧段弧段弧段BCBC、DADA与尖与尖与尖与尖顶顶顶顶相相相相接触接触接触接触时时时时,从,从,从,从动动动动件静止不件
12、静止不件静止不件静止不动动动动。l l回程:从回程:从回程:从回程:从动动动动件由离件由离件由离件由离回转中心回转中心回转中心回转中心o o最远的位置回到最近最远的位置回到最近最远的位置回到最近最远的位置回到最近位置的过程。位置的过程。位置的过程。位置的过程。第二节第二节 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律l l s s远远远远休止角、休止角、休止角、休止角、s s 近休止角、近休止角、近休止角、近休止角、hh回程运回程运回程运回程运动动动动角角角角l l推程推程推程推程停程停程停程停程回程回程回程回程停程停程停程停程l l t t s s h h s sl l图图图图3-5b3-5b所
13、示,所示,所示,所示,为为为为从从从从动动动动件位移件位移件位移件位移线图线图线图线图。它反映了从。它反映了从。它反映了从。它反映了从动动动动件位移件位移件位移件位移s s与与与与转转转转角角角角 之之之之间间间间的关系。所的关系。所的关系。所的关系。所谓谓谓谓从从从从动动动动件运件运件运件运动规动规动规动规律,是指从律,是指从律,是指从律,是指从动动动动件在运件在运件在运件在运动过动过动过动过程中,其位移程中,其位移程中,其位移程中,其位移s s、速度、速度、速度、速度v v、加速度加速度加速度加速度a a随凸随凸随凸随凸轮转轮转轮转轮转角角角角 的的的的变变变变化化化化规规规规律。律。律。
14、律。第二节第二节 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律l l二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律l l等速运动等速运动等速运动等速运动l l凸轮等速转动时,从动件在运动过程中的速度凸轮等速转动时,从动件在运动过程中的速度凸轮等速转动时,从动件在运动过程中的速度凸轮等速转动时,从动件在运动过程中的速度是常数。是常数。是常数。是常数。l l推程推程推程推程l l位移线图位移线图位移线图位移线图l l运动方程运动方程运动方程运动方程第二节第二节 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律l l在始末两端加速度在始末两端加速度在始末两端加速度在始末
15、两端加速度a a为正负无穷大,意味着凸为正负无穷大,意味着凸为正负无穷大,意味着凸为正负无穷大,意味着凸轮机构极大的刚性冲击,因此此运动规律用在轮机构极大的刚性冲击,因此此运动规律用在轮机构极大的刚性冲击,因此此运动规律用在轮机构极大的刚性冲击,因此此运动规律用在低速、从动件质量较小的机构中。(实际上由低速、从动件质量较小的机构中。(实际上由低速、从动件质量较小的机构中。(实际上由低速、从动件质量较小的机构中。(实际上由于材料的弹性变形,加速度和惯性力不会达到于材料的弹性变形,加速度和惯性力不会达到于材料的弹性变形,加速度和惯性力不会达到于材料的弹性变形,加速度和惯性力不会达到无穷大)无穷大)
16、无穷大)无穷大)l l为避免刚性冲击,实用中在始末两段采用圆弧为避免刚性冲击,实用中在始末两段采用圆弧为避免刚性冲击,实用中在始末两段采用圆弧为避免刚性冲击,实用中在始末两段采用圆弧或抛物线代替直线或抛物线代替直线或抛物线代替直线或抛物线代替直线组合运动。组合运动。组合运动。组合运动。第二节第二节 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律l l回程回程回程回程l l运动方程运动方程运动方程运动方程第二节第二节 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律l l等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律l l是指从动件再一个行程中是指从动件再一个行程中是指从动件
17、再一个行程中是指从动件再一个行程中h h,先作等加速运,先作等加速运,先作等加速运,先作等加速运动,后作等减速运动,通常加、减速度的绝动,后作等减速运动,通常加、减速度的绝动,后作等减速运动,通常加、减速度的绝动,后作等减速运动,通常加、减速度的绝对值相等。对值相等。对值相等。对值相等。l l从动件推程的前半程,运动时间从动件推程的前半程,运动时间从动件推程的前半程,运动时间从动件推程的前半程,运动时间t/2t/2,对应,对应,对应,对应转角转角转角转角 t/2t/2。若初速度为零,由公式:若初速度为零,由公式:若初速度为零,由公式:若初速度为零,由公式:第二节第二节 从动件的常用运动规律从动
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- 机械设计 基础 课件 第三 凸轮 机构
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