精密機械設(shè)計 第5章 凸輪機構(gòu)

1、第五章 凸 輪 機 構(gòu),§1 應(yīng)用與分類,§2 從動件常用運動規(guī)律,§3 圖解法設(shè)計凸輪輪廓,§4 凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定,基本要求:了解凸輪機構(gòu)的類型及特點掌握從動件常用運動規(guī)律的特點掌握凸輪機構(gòu)基本尺寸確定的原則熟練掌握反轉(zhuǎn)法原理并進行凸輪機構(gòu)設(shè)計,一、組成,由三個構(gòu)件組成的一種高副機構(gòu)凸輪：具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件從動件: 機架,二、特點

2、 ①實現(xiàn)各種復(fù)雜的運動要求優(yōu)點: ②結(jié)構(gòu)簡單、緊湊 ③設(shè)計方便缺點: ①點、線接觸，易磨損， ②不適合高速、重載,§5-1 凸輪機構(gòu)的組成及分類,1 按凸輪的形狀分,,三、分類,盤形凸輪,,移動凸輪,圓柱凸輪,,2 按從動件的形狀分,尖頂從動件 尖頂始終能夠與凸輪輪廓保持接觸，可實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律易磨損，只宜用于輕載、低速滾子從動件耐磨、承載大，較常用,平底從動件 接觸

3、面易形成油膜，利于 潤滑，常用于高速運動配合的凸輪輪廓必須全部 外凸,尖頂從動件,滾子從動件,平底從動件,平底從動件,配氣機構(gòu),繞線機構(gòu),四、應(yīng)用,一、基本概念,1.基圓、基圓半徑 rb,2.向徑 r,3. 推程、推程運動角 ?,4. 遠休止角 ? s,5. 回程、回程運動角 ? ',6. 近休止角 ? s',7.轉(zhuǎn)角?、位移 S,8. 行程 (升程) h,,r,,,S,h,,,,,,,,,,?&#

4、39;,,,?s',,C,A,B,,D,B',§2 從動件常用運動規(guī)律,,尖底直動從動件的位移曲線,等速運動規(guī)律運動線圖,推程運動方程,,二、等速運動規(guī)律,,二、等速運動規(guī)律,,S,?,?,h,V,?,,,,?,a,?,,,h?,,?,∞,-∞,?,特點：設(shè)計簡單、勻速進給,始、末兩點有剛性沖擊. 適于低速、輕載、從動桿質(zhì)量不大，以及要求 勻速的情況.,凸輪作等速運動→從動件也作等速運

5、動V=C,,,三、等加速等減速運動規(guī)律,,S,?,?,h,V,?,,,,?,a,?,,2hw,,?,?,,,,,,,,,4hw2,,?,特點: a為有限值的突變→ 慣性力小，運動的 始、中、末點有柔性沖擊，適于中低速、輕載。,,A,B,C,A,B,C,行程（推程或回程）的前半行程作等加速運動，后半行程作等減速運動,三、余弦加速度運動規(guī)律 (簡諧運動位移運動規(guī)律),特點: 加速度變化連續(xù)平緩. 始、末點

6、有柔性沖擊. 適于中低速、中輕載.,點在圓周上作勻速運動, 它在這個圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運動。凸輪作勻速運動,S2按余弦規(guī)律變化 ,余弦加速度運動,始點與終點有柔性沖擊。,簡諧運動規(guī)律運動線圖,相對運動原理 （解析法、作圖法）,反轉(zhuǎn)法：給整個機構(gòu)加 -ω運動凸輪不動，機架反轉(zhuǎn)，推桿作復(fù)合運動,§3 按給定從動件運動規(guī)律設(shè)計凸輪輪廓,一、設(shè)計原理,已知:rb、h、ω的方向、從動桿運動規(guī)律和凸輪

7、相應(yīng)轉(zhuǎn)角.,,,,,,凸輪轉(zhuǎn)角,從動桿運動規(guī)律,0～180° 等速上升 h180° ～210° 上停程210° ～300° 等速下降 h300° ～360 下停程,解: 1.以已知規(guī)律 作位移曲線.,,,,,,,,,,,,,S,?,0,3600,1800,2100,3000,,h,,,,,,1 2 3

8、 4 5 6 7 8 9 10,,,,,,,,,2. 作凸輪廓線,,,,,w,,,,,,,,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,-ω,二、對心尖頂直動從動件盤形凸輪機構(gòu),例:,尖底從動件盤形凸輪已知：凸輪以等角速度 順時針方向轉(zhuǎn)動，凸輪基圓半徑ro，導(dǎo)路與凸輪回轉(zhuǎn)中心間的相對位置及偏距e,從動件的運動規(guī)律。,直動從動件盤形凸輪廓線設(shè)計,

9、,設(shè)計步驟１、 作從動件的位移線圖２、確定從動件尖底的初始位置 ３、確定導(dǎo)路在反轉(zhuǎn)過程中的一系列位置 ４、確定尖底在反轉(zhuǎn)過程中的一系列位置 ５、繪制凸輪廓線,,,,,,,,,,,,理論廓線,,工作廓線,三、對心滾子直動從動件 已知: rb、h 、rr 、 ω、 從動桿運動規(guī)律.,滾子從動件盤形凸輪已知：凸輪以等角速度 順時針方向轉(zhuǎn)動，凸輪基圓半徑ro，導(dǎo)路與凸輪回轉(zhuǎn)中心間的相對位置及偏距e，滾子半徑為r,從動件的運動規(guī)

10、律。,,凸輪的理論廓線：根據(jù)滾子中心的運動軌跡設(shè)計出的廓線　凸輪的實際廓線：與滾子直接接觸的廓線過程中的一系列位置,平底從動件盤形凸輪與滾子從動件盤形凸輪廓線的設(shè)計方法相類似。,,將平底與導(dǎo)路中心線的交點作為假想的尖底從動件的尖端；　應(yīng)用反轉(zhuǎn)法，根據(jù)平底從動件的運動規(guī)律，依次確定出假想的尖端在反轉(zhuǎn)過程中所處的位置，并在這些位置點分別作出各平底的圖形；作平底的內(nèi)包絡(luò)線，即為所要設(shè)計的凸輪廓線,,§４ 平面凸輪機構(gòu)基

11、本尺寸的確定,凸輪機構(gòu)的壓力角凸輪基園半徑的確定滾子半徑的選擇,§4 凸輪機構(gòu)基本尺寸,,,F,?↑→ F ?↓→ ?↓當 ? 大于一定值 → 自鎖.,1．壓力角?的確定,驅(qū)動力F與壓力角?,,F ?,,原則 ?max ? [?],F″,壓力角：從動件與凸輪在接觸點處的受力方向與其在該點絕對速度方向之間所夾的銳角,2.基圓半徑,基圓rb 越小 ?結(jié)構(gòu)緊湊 ?壓力角? ? ? 效率?? ?自

12、鎖 一般： rb≥(0.8～1)dz,（ 6－12）,增大基圓半徑，可使凸輪機構(gòu)的壓力角減?。坏瑫r會使凸輪機構(gòu)的整體尺寸增大；基圓越小，壓力角?越大；導(dǎo)致磨損加劇，甚至引起機構(gòu)自鎖。在壓力角不超過許用值的原則下，應(yīng)盡可能采用較小的基圓半徑。,3． 滾子半徑的確定,?c =?-r?c?實際輪廓的曲率半徑；? ?理論輪廓的曲率半徑；r?滾子半徑。,r > ?,,,,失真,,,,,,,變尖,,,,r 過小 →滾子及