机械原理CH凸轮机构.pptx
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1、 凸轮凸轮凸轮凸轮是一个具有曲线轮廓的构件。含有凸轮的机构称为凸轮机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构。它由凸轮凸轮、从动件从动件和机架机架组成。一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用3-13-1凸轮机构的应用及分类凸轮机构的应用及分类第第1页页/共共72页页内燃机配气凸轮机构内燃机配气凸轮机构第第2页页/共共72页页多缸内燃机-配气机构第第3页页/共共72页页冲压机冲压机第第4页页/共共72页页第第5页页/共共72页页第第6页页/共共72页页凸轮机构的优缺点凸轮机构的优缺点优点优点:只需确定适当的凸轮轮廓曲线,即可实现从动件复杂的运动规律复杂的运动规律;结构简单,运动可靠。缺点:缺点:从动件与凸轮接触
2、应力大接触应力大,易磨损用途:用途:载荷较小的运动控制第第7页页/共共72页页一)按凸轮的形状分一)按凸轮的形状分二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类1、盘形凸轮、盘形凸轮2、移动凸轮、移动凸轮第第8页页/共共72页页4、圆锥凸轮、圆锥凸轮3、圆柱凸轮、圆柱凸轮第第9页页/共共72页页 1、尖顶从动件、尖顶从动件二)按从动件上高副元素的几何形状分二)按从动件上高副元素的几何形状分2、滚子从动件、滚子从动件3、平底从动件、平底从动件第第10页页/共共72页页三)按凸轮与从动件的锁合方式分三)按凸轮与从动件的锁合方式分1、力锁合的凸轮机构2、形锁合的凸轮机构-沟槽凸轮机构沟槽凸轮机构-等宽凸轮机构
3、等宽凸轮机构-等径凸轮机构等径凸轮机构-主回凸轮机构第第11页页/共共72页页(平底平底)摆动从动件摆动从动件摆动从动件摆动从动件凸轮机构 (对心、偏置)移移移移动动动动从从从从动动动动件件件件凸轮机构四)根据从动件的运动形式分四)根据从动件的运动形式分第第12页页/共共72页页sh偏心距偏心距 s(从动件从动件位移位移位移位移)02e回程运动角回程运动角推程运动角推程运动角远休止角远休止角近休止角近休止角AD(,s)CBO rb三、凸轮机构的工作原理三、凸轮机构的工作原理基圆基圆行程行程ABCDB h s s?推程角推程角推程角推程角为什么是为什么是为什么是为什么是BOBBOB?而不是而不是
4、而不是而不是BOA BOA?图中推程运动角图中推程运动角图中推程运动角图中推程运动角是是是是.第第13页页/共共72页页ABCDABCDABCDO 推程运动角推程运动角ABCD B 问问问问1 1 1 1:导致BOA的原因是什么?或:什么条件下=BOA?问问问问2 2 2 2:考虑到:推程运动角=BOB近休止角s=DOA?远休止角s=COB?回程运动角=DOC?那么凸轮旋转一周,4个角的和岂不是360?第第14页页/共共72页页 DABCDO回程角回程角回程角回程角回程运动角回程运动角现象现象:只要偏心距偏心距e不为0,即使AB与CD形状相同,回回回回程速度程速度程速度程速度比推程速度推程速度
5、推程速度推程速度快。如果从动件从动件偏向O点左侧,问问1:回程速度回程速度回程速度回程速度和推程速度推程速度推程速度推程速度哪个快?问问2:这样布置是否合理?第第15页页/共共72页页rba摆动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构中心距中心距a杆长杆长l摆杆初始位置角摆杆初始位置角 0角位移角位移 摆幅摆幅 maxABCDO1O2 max 0B 基圆基圆l第第16页页/共共72页页S h()(max)3)凸轮机构曲线轮廓的设计凸轮机构曲线轮廓的设计4)绘制凸轮机构工作图)绘制凸轮机构工作图1)从动件运动规律的设计)从动件运动规律的设计2)凸轮机构基本尺寸的设计凸轮机构基本尺寸的设计移动从动件:基圆
6、半径移动从动件:基圆半径rb,偏心距,偏心距e;摆动从动件:基圆半径摆动从动件:基圆半径rb,凸轮转动中心到从动件摆,凸轮转动中心到从动件摆动中心的距离动中心的距离a及摆杆的长度及摆杆的长度l;滚子从动件:除上述外,还有滚子半径滚子从动件:除上述外,还有滚子半径rr。平底从动件:除上述外,平底长度平底从动件:除上述外,平底长度L。O1O2a lO1 erbrb四、凸轮机构的设计任务四、凸轮机构的设计任务第第17页页/共共72页页3-2 3-2 从动件常用运动规律从动件常用运动规律 一、一、基本运动规律基本运动规律二、二、组合运动规律组合运动规律简介简介三、从动件运动规律设计三、从动件运动规律设
7、计 第第18页页/共共72页页升升-停停-回回-停型停型(RDRD)升升-回回-停型停型(RRD)升升-停停-回型回型(RDR)升升-回型回型(RR)S()S()S()S()运动循环的类型运动循环的类型第第19页页/共共72页页从动件运动规律的数学方程式从动件运动规律的数学方程式类速度类速度类加速度类加速度类跃动度类跃动度位移位移速度速度加速度加速度跃动度跃动度第第20页页/共共72页页一、基本运动规律一、基本运动规律a=2(2c2+6c3 +12c4 2+n(n-1)cn n-2)(一)(一)多项式运动规律多项式运动规律s=c0+c1 +c2 2+c3 3+cn nv=(c1+2c2 +3c
8、3 2+ncn n-1)式中,式中,为凸轮的转角(为凸轮的转角(rad););c0,c1,c2,为为n+1个待定系数。个待定系数。j=3(6c3+24c4 +n(n-1)(n-2)cn n-3)第第21页页/共共72页页1、n=1的运动规律的运动规律等速运动规律等速运动规律 0aa=0 0sh 0vv刚性冲击刚性冲击=0,s=0;=,s=h问问:回回程程的的方方程程式呢?式呢?第第22页页/共共72页页 0j 0vvmax 0shamax 0a-amax等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律柔性冲击柔性冲击柔性冲击柔性冲击增加多项式的幂次,可获得性增加多项式的幂次,可获得性能良好的运动规律能
9、良好的运动规律2、n=2的运动规律的运动规律第第23页页/共共72页页 svaj 0000柔性冲击柔性冲击(二)余弦加速度规律(二)余弦加速度规律第第24页页/共共72页页v 0 aj00 s 0h(三)正弦加速度规律(三)正弦加速度规律第第25页页/共共72页页二、组合运动规律简介运动规律组合应遵循的原则:1、对于中、低速中、低速运动的 凸轮机构,要求从动件的 位移曲线在衔接处相切,以保证速保证速度曲线的连续度曲线的连续。2、对于中、高速运动中、高速运动的凸轮机构,则还要求从动件的 速度曲线在衔接处相切,以保证加速度曲线的连续加速度曲线的连续。第第26页页/共共72页页 a O ABCDEF
10、O梯形加速度运动规律梯形加速度运动规律a 改进型等速运动规律改进型等速运动规律 0 0aa=0v 0sh第第27页页/共共72页页三、从动件运动规律设计三、从动件运动规律设计1、从动件的 最大速度最大速度vmax 要尽量小;2、从动件的 最大加速度最大加速度amax要尽量小;3、从动件的 最大跃动度最大跃动度jmax 要尽量小。第第28页页/共共72页页运动规律运动规律Vmax(h/)/)amax(h 2 2/2 2)冲击特性冲击特性适用范围适用范围等速1.0 刚性刚性低速轻载低速轻载等加速等减速2.04.00柔性柔性中速轻载中速轻载余弦加速度1.574.93柔性柔性中速中载中速中载正弦加速度
11、2.006.28无无高速轻载高速轻载从动件常用基本运动规律特性从动件常用基本运动规律特性第第29页页/共共72页页333 3 盘形凸轮机构基本尺寸的确定盘形凸轮机构基本尺寸的确定 一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸 二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸 第第30页页/共共72页页tt一、移动从动件移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸设计 11 1es0srbP13COP23nnP 2 23 3Av2 tt1 1eCOnnP2 23 3A对于对心对心对心对心移动从动件盘形凸移动从动件盘形凸轮机构轮机构,e=0,则有:第第31页页/共共72页页1、偏距、偏距e的大小和的大小和偏置方位的选择原则偏置方
12、位的选择原则应有利于减小从动件工作行程时的最大压应有利于减小从动件工作行程时的最大压力角力角。为此应使从动件在工作行程中,点点C和点和点P位于凸轮回转中心O的同侧同侧,此时凸轮上C点的线速度指向与从动件工作行程的线速度指向相同。偏距不宜取得太大,可近似取为:第第32页页/共共72页页2、凸轮基圆半径的确定、凸轮基圆半径的确定加大基圆半径,可减小压力角,有利于传力加大基圆半径,可减小压力角,有利于传力;不足是:同时加大了机构尺寸。不足是:同时加大了机构尺寸。因此,原则如下:因此,原则如下:1 1)若机构受力不大,要求机构紧凑时;)若机构受力不大,要求机构紧凑时;取较小的基圆半径,按许用压力角取较
13、小的基圆半径,按许用压力角(30度度)求求这时,若从动件运动规律已知,即s=s()已知,代入上式,可求得一系列rb,取最大者为基圆半径第第33页页/共共72页页根据实际轮廓的最小向径根据实际轮廓的最小向径rm确定基圆半径确定基圆半径rb,校核压力角校核压力角根据结构和强度确定基圆半径,根据结构和强度确定基圆半径,如考虑到安装在轴上,必须有大的轮毂如考虑到安装在轴上,必须有大的轮毂rsrhrm2 2)若机构受力较大,对其尺寸又没有严)若机构受力较大,对其尺寸又没有严格的限制格的限制第第34页页/共共72页页二、二、摆动从动件摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸盘形凸轮机构的基本尺寸整理后,得:整理后
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