机械原理电子教案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、了解凸轮机构分类及应用。了解凸轮机构分类及应用。了了解解推推杆杆惯惯用用运运动动规规律律及及推推杆杆运运动动规规律律选选择标准。择标准。使使学学生生掌掌握握凸凸轮轮机机构构设设计计基基本本知知识识,能能依依据据选选定定凸凸轮轮类类型型和和推推杆杆运运动动规规律律设设计计出出凸凸轮轮轮廓曲线。轮廓曲线。掌握凸轮机构基本尺寸确定标准。掌握凸轮机构基本尺寸确定标准。本章教学目第五章第五章 凸轮机构凸轮机构第1页第五章第五章 凸轮机构凸轮机构5-1凸轮机构应用和分类凸轮机构应用和分类5-2推杆运动规律推杆运动规律5-3凸轮轮廓曲线设计凸轮轮廓曲线设计5-4凸轮机构基本尺寸确实定凸轮机构基本尺寸确实定本
2、章教学内容本章教学内容第2页一、凸轮机构组成与应用一、凸轮机构组成与应用5-15-1凸轮机构应用和分类凸轮机构应用和分类第3页一、凸轮机构组成与应用一、凸轮机构组成与应用(续续)内内燃燃机机配配汽汽机机构构自动机床进刀机构自动机床进刀机构5-15-1凸轮机构应用和分类凸轮机构应用和分类内燃机动画内燃机动画第4页小结:小结:组成凸轮机构基本构件组成凸轮机构基本构件凸轮、推杆(从动件)、机架凸轮、推杆(从动件)、机架凸轮机构应用领域凸轮机构应用领域凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生产线中。产线中。凸轮机构优点凸轮机构优点结构简单、紧凑,经过
3、适当设计凸轮廓线能够使推杆结构简单、紧凑,经过适当设计凸轮廓线能够使推杆实现各种预期运动规律,同时还能够实现间歇运动。实现各种预期运动规律,同时还能够实现间歇运动。凸轮机构优点凸轮机构优点接触为高副,易于磨损,多用于传力不大场所。接触为高副,易于磨损,多用于传力不大场所。第5页1.按凸轮形状分:按凸轮形状分:二、凸轮机构分类二、凸轮机构分类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第6页2.按推杆形状来分按推杆形状来分尖顶推杆尖顶推杆滚子推杆滚子推杆平底推杆平底推杆其优点是凸轮与平底接触其优点是凸轮与平底接触面间轻易形成油膜,润滑很面间轻易形成油膜,润滑很好,所以
4、惯用于高速传动中。好,所以惯用于高速传动中。因为滚子与凸轮之间为滚因为滚子与凸轮之间为滚动摩擦,所以磨损较小,故动摩擦,所以磨损较小,故可用来传递较大动力。可用来传递较大动力。结构简单,但易于磨损,结构简单,但易于磨损,所以只适合用于作用力不大所以只适合用于作用力不大和速度较低场所。和速度较低场所。第7页3.按从动件运动方式分按从动件运动方式分摆动从动件:从动件摆动从动件:从动件绕某一固定轴摆动。绕某一固定轴摆动。直直动动从从动动件件:从从动动件件只只能能沿沿某某一一导导路路做做往往复移动;复移动;对心直动推杆对心直动推杆偏置直动从动件偏置直动从动件第8页力封闭方法:力封闭方法:利用推杆重力、
5、弹利用推杆重力、弹簧力或其它外力使推杆簧力或其它外力使推杆一直与凸轮保持接触;一直与凸轮保持接触;几何封闭法:几何封闭法:利用凸轮与推杆组利用凸轮与推杆组成高副元素特殊几何结成高副元素特殊几何结构使凸轮与推杆一直保构使凸轮与推杆一直保持接触。持接触。惯用有以下几个:惯用有以下几个:4.按凸轮与从动件保持接触方法分按凸轮与从动件保持接触方法分槽凸轮机构槽凸轮机构等宽凸轮机构等宽凸轮机构等径凸轮等径凸轮共轭凸轮共轭凸轮第9页一、基本术语一、基本术语5-2 5-2 推杆运动规律推杆运动规律凸轮概念凸轮概念基圆:以凸轮最小半径基圆:以凸轮最小半径r0所作圆,所作圆,r0称为凸轮基圆称为凸轮基圆半径。半
6、径。推程、推程运动角:推程、推程运动角:d d0推杆运动规律:是指推推杆运动规律:是指推杆在运动过程中,其位移、杆在运动过程中,其位移、速度和加速度随时间改变速度和加速度随时间改变规律。规律。远休、远休止角:远休、远休止角:回程、回程运动角:回程、回程运动角:近休、近休止角:近休、近休止角:行程:行程:h第10页二、从动件惯用运动规律二、从动件惯用运动规律多项式运动规律多项式运动规律一次多项式运动规律一次多项式运动规律等速运动等速运动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等加速等减速运动五次多项式运动规律五次多项式运动规律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
7、度运动规律简谐运动规律简谐运动规律正弦加速度运动正弦加速度运动摆线运动规律摆线运动规律组合运动规律组合运动规律重点:重点:掌握各种运动掌握各种运动规律运动特征规律运动特征说明:说明:凸轮普通为等速运动,有凸轮普通为等速运动,有推杆运动规律常推杆运动规律常表示为推杆运动参数随凸轮转角表示为推杆运动参数随凸轮转角改变规律。改变规律。第11页多项式运动规律多项式运动规律1.一次多项式运动规律一次多项式运动规律等速运动等速运动运动方程式普通表示式:运动方程式普通表示式:推程运动方程:推程运动方程:运动始点:运动始点:d d=0,s=0运动终点:运动终点:推程运动方程式:推程运动方程式:边界条件边界条件
8、推程运动线图推程运动线图在起始和终止点速度有突变,在起始和终止点速度有突变,使瞬时加速度趋于无穷大,从而产使瞬时加速度趋于无穷大,从而产生无穷大惯性力,引发生无穷大惯性力,引发刚性冲击。刚性冲击。第12页回程运动方程回程运动方程回程运动方程式:回程运动方程式:运动始点:运动始点:d d=0,s=h运动终点:运动终点:边界条件边界条件一次多项式普通表示式:一次多项式普通表示式:回程运动回程运动角角是从回程起是从回程起始位置计量始位置计量等速运动规律运动特征等速运动规律运动特征推杆在运动起始和终止点会产生刚性冲击。推杆在运动起始和终止点会产生刚性冲击。1.一次多项式运动规律一次多项式运动规律等速运
9、动等速运动第13页为确保凸轮机构运动平稳性,常使推杆在一个行程为确保凸轮机构运动平稳性,常使推杆在一个行程h中前半段作等加速运动,后半段作等减速运动,且加速中前半段作等加速运动,后半段作等减速运动,且加速度和减速度绝对值相等。度和减速度绝对值相等。2.二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运动方程式普通表示式:运动方程式普通表示式:推杆等加速等减速运动规律推杆等加速等减速运动规律注意:注意:第14页等等减减速速段段运运动动方程为方程为2.等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律推程等加速段边界条件:推程等加速段边界条件:加速段加速段运动方运动方程式为:程式
10、为:运动始点:运动始点:d d=0,s=0,v=0运动终点:运动终点:运动方程式普通表示式:运动方程式普通表示式:推程等减速段边界条件:推程等减速段边界条件:运动始点:运动始点:运动终点:运动终点:d d=d d0,s=h,v=0推程运动方程推程运动方程第15页在起点、中点和终点时,因加速度有突变而引发推杆在起点、中点和终点时,因加速度有突变而引发推杆惯性力突变,且突变为有限值,在凸轮机构中由此会引发惯性力突变,且突变为有限值,在凸轮机构中由此会引发柔性冲击柔性冲击。等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律回程运动方程回程运动方程等加速等减速运动规律运动特征:等加速等减速运动规律运动特征:回程
11、加速段运动方程式:回程加速段运动方程式:回程减速段运动方程式:回程减速段运动方程式:d d:0d d0/2d d:d d0/2d d02.等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律第16页3.五次多项式运动规律五次多项式运动规律五次多项式普通表示式为五次多项式普通表示式为推程边界条件推程边界条件在始点处:在始点处:d d1=0,s1=0,v1=0,a1=0;在终点处:在终点处:d d2=d d0,s2=h,v2=0,a2=0;位移方程式为位移方程式为解得待定系数为解得待定系数为第17页五次多项式运动规律运动线图五次多项式运动规律运动线图五次多项式运动规律运动特征五次多项式运动规律运动特征即无刚性
12、冲击也无柔性冲击即无刚性冲击也无柔性冲击3.五次多项式运动规律五次多项式运动规律第18页三角函数运动规律三角函数运动规律1.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简谐运动:当一点在圆周上等速运动时,其在直径上投简谐运动:当一点在圆周上等速运动时,其在直径上投影运动即为简谐运动。影运动即为简谐运动。推杆推程运动方程式:推杆推程运动方程式:推杆回程运动方程式:推杆回程运动方程式:第19页余弦加速度运动规律运余弦加速度运动规律运动特征动特征:推杆加速度在起点推杆加速度在起点和终点有突变,且数值和终点有突变,且数值有限,故有有限,故有柔性冲击。柔性冲击。余弦加速度运动规律推程运动
13、线图余弦加速度运动规律推程运动线图1.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第20页推程运动方程式为推程运动方程式为2.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规律回程运动方程为回程运动方程为摆线运动:一圆在直线上作纯滚动时,其上任一点在摆线运动:一圆在直线上作纯滚动时,其上任一点在直线上投影运动为摆线运动。直线上投影运动为摆线运动。第21页正弦加速度运动规律运正弦加速度运动规律运动特征动特征:推杆作正弦加速度运动推杆作正弦加速度运动时,其加速度没有突变,时,其加速度没有突变,因而将不产生冲击。适因而将不产生冲击。适合用于高速凸轮机构,合用于高速凸轮机构,
14、推程运动线图推程运动线图2.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规律第22页采取组合运动规律目标:采取组合运动规律目标:防止有些运动规律引发冲击,改进推杆其运动特征。防止有些运动规律引发冲击,改进推杆其运动特征。结构组合运动规律标准:结构组合运动规律标准:组合运动规律组合运动规律组合运动规律示例组合运动规律示例主运动:等加等减运动规律主运动:等加等减运动规律组合运动:在加速度突变处组合运动:在加速度突变处以正弦加速度曲线过渡。以正弦加速度曲线过渡。例例1:改进梯形加速度运动规律:改进梯形加速度运动规律、依据工作要求选择主体运动规律,然后用其它运动、依据工作要求选择主体运动规
15、律,然后用其它运动规律组合;规律组合;、确保各段运动规律在衔接点上运动参数是连续;、确保各段运动规律在衔接点上运动参数是连续;、在运动始点和终点处,运动参数要满足边界条件。在运动始点和终点处,运动参数要满足边界条件。第23页组合方式:组合方式:主运动:等速运动规律主运动:等速运动规律组合运动:等速运动行组合运动:等速运动行程两端与正弦加速度运程两端与正弦加速度运动规律组合起来。动规律组合起来。组合运动规律示例组合运动规律示例2:组合运动规律组合运动规律第24页三、推杆运动规律选择三、推杆运动规律选择只对推杆工作行程有要求,而对运动规律无特殊要求只对推杆工作行程有要求,而对运动规律无特殊要求推杆
16、一定规律选取应从便于加工和动力特征来考虑。推杆一定规律选取应从便于加工和动力特征来考虑。低速轻载凸轮机构:采取圆弧、直线等易于加工曲线低速轻载凸轮机构:采取圆弧、直线等易于加工曲线作为凸轮轮廓曲线。作为凸轮轮廓曲线。高速凸轮机构:首先考虑动力特征,以防止产生过大高速凸轮机构:首先考虑动力特征,以防止产生过大冲击。冲击。1.选择推杆运动规律基本要求选择推杆运动规律基本要求满足机器工作要求;满足机器工作要求;使凸轮机构含有良好动力特征;使凸轮机构含有良好动力特征;使所设计凸轮便于加工。使所设计凸轮便于加工。2.依据工作条件确定推杆运动规律几个常见情况依据工作条件确定推杆运动规律几个常见情况第25页
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