第4章凸轮机构及其设计.ppt

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1、机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023第第4 4章章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计制作人：谢晖机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023 凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置所组成的高副机构。当凸轮连续转动时，通过其曲线轮廓与从动件之间的高副接触，推动从动件，使其按所预定的规律进行往复运动。4-1 凸轮机构的应用及分类机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,20231、应用、应用靠模机构机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023配气机构1、应用、应用机电系机电系今日：今日：T

2、uesday,January 24,2023进刀机构1、应用、应用机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,20232、分类、分类按凸轮的形状分：按从动杆运动形式分:按从动杆形状分：盘形、移动、圆柱移动（直动）、摆动尖顶、滚子、平底机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,20233、特点、特点 优点：结构简单，适当设计凸轮的轮廓曲线，可以使推杆得到各种预期的运动规律。缺点：凸轮轮廓加工困难，凸轮与推杆之间为点或线的接触，磨损大，多用于传递动力不大的场合。机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023一、运动过程分析一、运动过程分

3、析 4-2 从动件的常用运动规律机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律（一）.等速运动规律推程运动方程：推程运动线图 在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无穷大惯性力，引起刚性冲击。刚性冲击。从动件的速度为常数的运动规律称为等速运动规律。机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律（二）.等加速等减速运动规律推程运动方程：从动件在前半行程中作等加速运动，在后半行程中作等减速运动，而且加速度的绝对值相等的运动规律。在起始和终止点加

4、速度有突变，但数值有限，引起柔性冲击。柔性冲击。机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律（三）、简谐运动规律 简谐运动规律是当动点在一圆周上作匀速运动时，由该点在此圆的直径上的投影所构成的运动。推程运动方程：在起始和终止点加速度有突变，但数值有限，引起柔性冲击。柔性冲击。机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律（四）、摆线运动规律 当一个滚圆在一直线上作纯滚动时，滚圆上一点所走过的轨迹。推程运动方程：推杆作正弦加速度运动时，其加速度没有突变，因而将

5、不产生冲击不产生冲击，适用于高速凸轮机构。机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023 凸轮廓线的设计方法 ：图解法；解析法选择推杆运动规律的基本要求：满足机器的工作要求；使凸轮机构具有良好的动力特性；使所设计的凸轮便于加工。凸轮廓线设计方法：反转法机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023 假想给整个机构加一公共角速度-,则凸轮相对静止不动，而推杆一方面随导轨以-绕凸轮轴心转动，另一方面又沿导轨作预期的往复移动。推杆尖顶在这种复合运动中的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。反转法原理：反转法原理：4-3 给定运动规律设计凸轮的轮廓曲线机电系机电系今

6、日：今日：Tuesday,January 24,2023一、直动从动件凸轮轮廓曲线设计一、直动从动件凸轮轮廓曲线设计1、对心尖顶移动从动件盘形凸轮例:已知 R0、H、的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角:凸轮转角从动杆运动规律 090 等速上升 H90 150 远休止150 210 等速下降 H210 360 近休止机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023一、直动从动件凸轮轮廓曲线设计一、直动从动件凸轮轮廓曲线设计2、对心滚子移动从动件盘形凸轮1)将滚子中心看作尖顶，然后按尖顶推杆凸轮廓线的设计

7、方法确定滚子中心的轨迹，称其为凸轮的理论廓线；2)以理论廓线上各点为圆心，以滚子半径rr为半径，作一系列圆；3)再作此圆族的包络线，即为凸轮工作廓线（实际廓线）。机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023一、直动从动件凸轮轮廓曲线设计一、直动从动件凸轮轮廓曲线设计3、对心平底移动从动件盘形凸轮1)将平底与推杆导路与推杆的交点A视为推杆尖顶,然后确定出点A在反转中各位置1、2、。2)过1、2、作一系列代表推杆平底的直线；3)作出该直线族的包络线，即为凸轮的实际轮廓曲线。机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023一、直动从动件凸轮轮廓曲线设计

8、一、直动从动件凸轮轮廓曲线设计4、偏心尖顶移动从动件盘形凸轮例.已知:R0、H、e、的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角:凸轮转角从动杆运动规律 0180 等速上升 H180 210 远休止210 330 等速下降 H330 360 近休止机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023二、摆动从动件凸轮轮廓曲线设计二、摆动从动件凸轮轮廓曲线设计尖顶摆动从动件盘形凸轮轮廓设计作图步骤：（尖项从动件）1、作角位移曲线，并等分。2、以rb和中心距OA为半径作基圆和中心圆。并按-方向等分中心圆（份数同上）。得

9、A1、A23、以中心圆等分点为圆心，摆杆长度为半径作弧，交基圆为B1、B2，连接A1B1、A2B2。4、以A1B1、A2B2为起点，根据角位移曲线，作角1、2得点B1、B2。用光滑曲线将其连接即可得尖顶摆动从动件盘形凸轮轮廓。机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023二、摆动从动件凸轮轮廓曲线设计二、摆动从动件凸轮轮廓曲线设计设计要求：运动规律与直动推杆的运动规律相同，所不同的是将从动件的位移改为角位移。机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023一、凸轮机构的压力角和自

10、锁一、凸轮机构的压力角和自锁1、压力角：指推杆沿凸轮廓线接触点的法线方向与推杆速度方向之间所夹的锐角。压力角有害分力F2机构发生自锁凸轮所受的压力可分解为：有效分力 有害分力 4-4 凸轮机构设计中的几个问题机电系机电系今日：今日：Tuesday,January 24,2023 凸轮机构开始出现自锁的压力角称为极限压力角。如果压力角接近极限压力角的时候，即使没有发生自锁，但会导致驱动力急剧增大，严重磨损凸轮轮廓，效率也迅速降低。2.许用压力角推程时：对于直动推杆取30 38 对于摆动推杆40 50 【滚子可以取上限，一般取下限。】回程时：通常取70 80 max r时，a 0，实际廓线总可作出；=r，则 a=0，即实际廓线将出现尖点，如图所示，由于尖点处极易磨损，故不能付之实用；若 r，则a 0，这时实际廓线将出现交叉，如图所示当进行加工时，交点以外的部分将被刀具切去，使凸轮廓线产生过度切割，致使从动件不能准确的实现预期运动规律这种现象叫运动失真。