模具_07第九章__凸轮机构.ppt
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1、第第9 9章章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计本章内容本章内容 9-19-1凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类 9-29-2 推杆的运动规律推杆的运动规律 9-39-3 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计 9-49-4 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定本章重点本章重点常用运动规律的特点常用运动规律的特点盘形凸轮廓线曲线的设计盘形凸轮廓线曲线的设计、凸轮机构的凸轮机构的应用应用9-19-1凸轮机构的凸轮机构的应用与分类应用与分类内燃机内燃机配配气气机构机构自动机床的自动机床的进刀机构进刀机构靠模机构靠模机构绕线机构中的凸轮机构绕线机构中的凸轮机构优点优点:可实现各种预期的运
2、动规律可实现各种预期的运动规律,且结构简单、紧凑。且结构简单、紧凑。缺点缺点:点、线接触,易磨损,不适合传递太大动力。:点、线接触,易磨损,不适合传递太大动力。凸轮凸轮:具有曲线轮廓或凹槽的构件具有曲线轮廓或凹槽的构件从动杆从动杆:运动规律受凸轮限制运动规律受凸轮限制机架机架组组成成特点特点:、凸轮机构的凸轮机构的分类分类(1 1).按凸轮的形状分:按凸轮的形状分:盘形凸轮机构盘形凸轮机构移动凸轮机构移动凸轮机构圆柱凸轮机构圆柱凸轮机构尖顶推杆尖顶推杆 尖顶始终能够与凸轮轮尖顶始终能够与凸轮轮廓保持接触,可实现复廓保持接触,可实现复杂的运动规律杂的运动规律易磨损,只宜用于轻载、易磨损,只宜用于
3、轻载、低速低速滚子推杆滚子推杆 耐磨、承载大,较常用耐磨、承载大,较常用平底推杆平底推杆 接触面易形成油膜,利于润接触面易形成油膜,利于润滑,常用于高速运动滑,常用于高速运动配合的凸轮轮廓必须全部外配合的凸轮轮廓必须全部外凸凸尖顶推杆尖顶推杆滚子推杆滚子推杆平底推杆平底推杆(2 2).按从动杆形状分:按从动杆形状分:尖顶、滚子、平底尖顶、滚子、平底直动推杆直动推杆往复移动往复移动轨迹为直线轨迹为直线摆动推杆摆动推杆往复摆动往复摆动轨迹为圆弧轨迹为圆弧直直动动推推杆杆摆摆动动推推杆杆(3 3).按从动杆运动形式分按从动杆运动形式分:移动(直动)、摆动移动(直动)、摆动对心直动对心直动偏置直动偏置
4、直动(4 4).按从动杆与凸轮相对位置分按从动杆与凸轮相对位置分:对心对心、偏置、偏置.力封闭凸轮机构力封闭凸轮机构重力封闭重力封闭 弹簧力封闭弹簧力封闭几何封闭凸轮机构几何封闭凸轮机构等宽凸轮等宽凸轮凹槽凸轮凹槽凸轮(5 5)、按使凸轮与从动件始终保持接触的方法分:)、按使凸轮与从动件始终保持接触的方法分:一般凸轮机构的命名原则一般凸轮机构的命名原则:布置形式布置形式+运动形式运动形式+推杆形状推杆形状+凸轮形状凸轮形状对心对心直动直动尖尖顶推杆顶推杆盘形盘形凸轮凸轮机构机构偏置偏置直动直动滚滚子推杆子推杆盘形盘形凸轮凸轮机构机构摆摆动动平底推杆平底推杆盘形凸轮盘形凸轮机构机构9-2 9-2
5、 推杆的运动规律推杆的运动规律推杆的运动规律推杆的运动规律:推杆的位移、速度、加速度随时间的变化规律推杆的位移、速度、加速度随时间的变化规律运动线图运动线图:推杆推杆的位移、速度、加速度随时间的位移、速度、加速度随时间t t或凸轮转角或凸轮转角 变化关系图变化关系图A基圆基圆(以凸轮轮廓最小向径所作的圆,以凸轮轮廓最小向径所作的圆,r r0 0称为基圆半径称为基圆半径),推程推程、推程运动角、推程运动角 0 0远休止、远休止角远休止、远休止角 0101 回程、回程运动角回程、回程运动角 0 0 近休止、近休止角近休止、近休止角 0202 行程(升程)、行程(升程)、h h0 010 02r0
6、0推程推程 01远休止远休止 0回程回程 02近休止近休止ts0BCDhA基本术语:基本术语:偏置从动件凸轮机构:偏置从动件凸轮机构:偏距偏距 e、偏距圆偏距圆1.1.推杆常用运动规律推杆常用运动规律1.1 1.1 多项式运动规律多项式运动规律一般表达式一般表达式一次多项式运动规律一次多项式运动规律等速运动规律等速运动规律二次多项式运动规律二次多项式运动规律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律五次多项式运动规律五次多项式运动规律1.2 1.2 三角函数运动规律三角函数运动规律余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律简谐运动规律简谐运动规律正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律摆线运动规律摆线运动
7、规律1.1 多项式运动规律多项式运动规律推程段推程段(00)运动运动方程方程(1)一次一次多项式运动规律(等速运动规律)多项式运动规律(等速运动规律)边界条件边界条件:A0 010 02r0CDAhs 0 0v 0a 0-+刚性冲刚性冲击击(1)一次一次多项式运动规律(等速运动规律)多项式运动规律(等速运动规律)(续)(续)运运动线图动线图(2)二二次多项式次多项式运动规律运动规律(等等加速等加速等减速运动规律减速运动规律)边界条件边界条件:推程加速段推程加速段:hh/2 等加速等加速上升上升h/2 等等减减速速上升上升位移方程位移方程速度方程速度方程加速度方程加速度方程推程推程运动方程运动方
8、程:推程推程运动方程运动方程:s 00v 0a 0h/2h/20/20/2h(00/2)(0/20)加速段加速段减速段减速段位移方程位移方程速度方程速度方程加速度方程加速度方程(2)二二次多项式次多项式运动规律运动规律(等等加速加速等减速运动等减速运动规律规律)(续)(续)柔性冲柔性冲击击1490h/2h 0 0s(3)五次多项式运动规律五次多项式运动规律推程段推程段(00)运动方运动方程程:v 0a 0 0hs 0边界条件边界条件:无冲击无冲击质点在圆周上作匀速运动时质点在圆周上作匀速运动时,它在直径上的投影点的运动即为它在直径上的投影点的运动即为简谐运动简谐运动。(1)(1)余弦余弦加速度
9、运动加速度运动简谐运动简谐运动1.2 1.2 三角函数运动规律三角函数运动规律(1)(1)余弦余弦加速度运动加速度运动简谐运动简谐运动(续)续)推程推程(00)运动方程:运动方程:冲击特性:冲击特性:始、末点有柔性冲击始、末点有柔性冲击但当从动件作无停歇的升、降、但当从动件作无停歇的升、降、升的运动时,无冲击升的运动时,无冲击适用场合:适用场合:中速中载中速中载a 0h0 1 2 3 4 5 6 7 812345678s v 柔性冲击柔性冲击 0 0()()正弦正弦加速度运动加速度运动摆线运动摆线运动当滚圆沿纵轴匀速滚当滚圆沿纵轴匀速滚动时,圆周上一点的动时,圆周上一点的轨迹为一条摆线,此轨迹
10、为一条摆线,此时该点在纵轴上的投时该点在纵轴上的投影即为摆线运动规律影即为摆线运动规律0 1 2 3 4 5 6 7 8sh2ph 01.2 1.2 三角函数运动规律三角函数运动规律As BA()()正弦正弦加速度运动加速度运动摆线摆线运动运动规律(续)规律(续)推程推程运动方程:运动方程:冲击特性:冲击特性:无冲击无冲击适用场合:适用场合:高速轻载高速轻载av0 1 2 3 4 5 6 7 8shA2ph 0 0 01.2 1.2 三角函数运动规律三角函数运动规律表给出了常用运动规律的速度、加速度和跃度的最大值表给出了常用运动规律的速度、加速度和跃度的最大值三、运动规律的组合三、运动规律的组
11、合满满足足工工作作对对从从动动件件的的特特殊运动要求殊运动要求避免刚性、柔性冲击避免刚性、柔性冲击尽可能降低尽可能降低vmaxmax和和amaxmax改进梯形加速度改进梯形加速度a0sovoao0h等加速等减速等加速等减速正弦曲线过渡正弦曲线过渡等速运动等速运动正弦曲线修正正弦曲线修正+-四、选择运动规律应注意的问题四、选择运动规律应注意的问题1.当当机机械械的的工工作作过过程程只只要要求求推推杆杆实实现现一一定定的的工工作作行行程程,而而对对运运动动规规律律无无特特殊殊要要求时求时:可考虑选择圆弧、直线等简单的曲线可考虑选择圆弧、直线等简单的曲线,便于加工;便于加工;2.当机械的工作过程对推
12、杆运动规律有确定要求时:当机械的工作过程对推杆运动规律有确定要求时:无选择余地;无选择余地;3.对速度较高的凸轮机构,应考虑速度、加速度、跃度的最大值对速度较高的凸轮机构,应考虑速度、加速度、跃度的最大值vmax、amax、jmaxvmax直直接接影影响响从从动动件件系系统统的的最最大大动动能能mvmax,若若从从动动件件突突然然被被阻阻止止,过过大大的的动动量量会导致极大的冲击力会导致极大的冲击力,危及人身和设备安全;危及人身和设备安全;amax直直接接影影响响从从动动件件系系统统的的最最大大惯惯性性力力mamax,amax愈愈大大,惯惯性性力力愈愈大大,作作用用在在高副处的压力也愈大高副处
13、的压力也愈大,机构的强度和耐磨性要求也愈高机构的强度和耐磨性要求也愈高;jmax与惯性力变化相关,直接影响从动件系统的振动和工作平稳性与惯性力变化相关,直接影响从动件系统的振动和工作平稳性;AAAAAAAAAAA A A1.凸轮廓线设计的基本原理凸轮廓线设计的基本原理相相对对运运动动原原理理法法:(运运动动学学反反转转法法):对整个系统施加对整个系统施加(-)运动运动凸轮保持不动凸轮保持不动推杆作复合运动推杆作复合运动:反转运动反转运动(-)+往复移动往复移动(s)A Ar0-r09-3 9-3 凸轮廓线曲线的设计凸轮廓线曲线的设计(1)(1)、对心尖顶移动从动杆凸轮机构、对心尖顶移动从动杆凸
14、轮机构例例:已知已知 r r0 0、h h、的方向(逆)、从动杆运动规律如下:的方向(逆)、从动杆运动规律如下:凸轮转角凸轮转角推杆运动规律推杆运动规律 0180 等速上升等速上升 h180 210 远休远休210 300 等速下降等速下降 h300 360 近休近休解解:1.以以 S=作位移曲线作位移曲线.S03600180021003000h1 2 3 4 5 6 7 8 9 102.以同样的以同样的 S 作凸轮廓线作凸轮廓线012345678910-2.2.作图法设计凸轮廓廓线作图法设计凸轮廓廓线 r0将滚子中心看成尖顶作凸轮轮廓线将滚子中心看成尖顶作凸轮轮廓线0 0(理论轮廓理论轮廓)
15、理论廓线理论廓线0实际廓线实际廓线以以0 0各点为圆心作圆各点为圆心作圆(滚子半径为半径滚子半径为半径)作这些圆的包络线作这些圆的包络线(实际轮廓实际轮廓)nn(2).(2).滚子移动从动杆滚子移动从动杆凸轮轮廓设计凸轮轮廓设计基圆半径指的是理论廓线上的最小向径基圆半径指的是理论廓线上的最小向径.注意:注意:s0h已知:已知:r0,推杆运动规律,凸轮逆时针方向转动,推杆运动规律,凸轮逆时针方向转动设计:设计:凸轮廓线凸轮廓线(3)(3)、平底、平底(对心直动对心直动)从动件从动件 将平底中心看成尖顶作将平底中心看成尖顶作理论轮廓线一系列点理论轮廓线一系列点过各点作作各位置过各点作作各位置的平底
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- 模具 _07 第九 _ 凸轮 机构
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