凸轮轮廓设计.pptx
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1、作者:潘存云教授设计:潘存云一、凸轮廓线设计方法的基本原理一、凸轮廓线设计方法的基本原理反转原理反转原理:依据此原理可以用几何作图的方法依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线,设计凸轮的轮廓曲线,给给整整个个凸凸轮轮机机构构施施以以-时时,不不影影响响各各构构件件之之间间的的相相对对运运动动,此此时时,凸凸轮轮将将静静止止,而而从从动动件件尖尖顶顶复复合合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。O O-3 31 12 23 33 31 11 12 22 2作者:潘存云教授设计:潘存云60r0120-1已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径r0,角速度角速度和和从动件的运动
2、规律,设计该凸轮轮从动件的运动规律,设计该凸轮轮廓曲线。廓曲线。设计步骤小结:设计步骤小结:选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r r0 0。反向等分各运动角。原则是:陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是:陡密缓疏。确定反转后,从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后,从动件尖顶在各等份点的位置。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。1.1.对心直动尖顶对心直动尖顶从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮135782345 67 8910111213149090A1876543214131211109二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 6012090901 3 5
3、 7 8911 13 15s 91113121410作者:潘存云教授2)2)对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮设计:潘存云s 911 13 151 3 5 7 8r0A120-1设计步骤小结:设计步骤小结:选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r r0 0。反向等分各运动角。原则是:陡密缓疏。反向等分各运动角。原则是:陡密缓疏。确定反转后,从动件尖顶在各等份点的位置。确定反转后,从动件尖顶在各等份点的位置。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。135789111312142345 67 8910111213146090901876543214131211109理论轮
4、廓理论轮廓实际轮廓实际轮廓作各位置滚子圆的内作各位置滚子圆的内(外外)包络线。包络线。已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径r0,角速度角速度和从动件的运动规律,设计该凸轮和从动件的运动规律,设计该凸轮轮廓曲线。轮廓曲线。601209090偏置直动尖底推杆盘形凸轮的运动循环图偏置直动尖底推杆盘形凸轮的运动循环图作者:潘存云教授设计:潘存云911 13 151 3 5 7 8O OeA A已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径r0,角速度角速度和从动件的运动规律和偏心距和从动件的运动规律和偏心距e,设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。3)3)偏置直动尖顶偏置直动尖顶从动件从动件盘形凸轮盘形凸轮1
5、3578911131214-612345781514131211109设计步骤小结:设计步骤小结:选比例尺选比例尺l作基圆作基圆r r0 0;反向等分各运动角反向等分各运动角;确定反转后,从动件尖顶在各等份点的位置确定反转后,从动件尖顶在各等份点的位置;将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8 601209090s2 (右)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮绘制过程(右)偏置直动滚子从动件盘形凸轮绘制过程作者:潘存云教授4)4)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸
6、轮机构设计:潘存云120B11 1r0 601209090 已知凸轮的基圆半径已知凸轮的基圆半径r0,角速度角速度,摆杆长度摆杆长度l以及摆以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离杆回转中心与凸轮回转中心的距离d,摆摆杆角位移方程,杆角位移方程,设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。12345 6 7 85678B1B2B3B4B5B6B7B860 90-dABl1 2 3 4B22 2B33 3B44 4B55 5B66 6B77 7A1A2A3A4A5A6A7A8作者:潘存云教授作者:潘存云教授2RV=RvRV5)5)直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构思思路路:将将圆圆柱柱外外表表面面
7、展展开开,得得一一长长度度为为2R的的平平面面移移动动凸凸轮轮机机构构,其其移移动动速速度度为为V=R,以以V反反向向移移动动平平面面凸凸轮轮,相相对对运运动动不不变变,滚滚子子反反向向移移动动后后其其中中心心点点的轨迹即为理论轮廓,其内外包络线为实际轮廓的轨迹即为理论轮廓,其内外包络线为实际轮廓。Bv作者:潘存云教授s s1234567876543216)6)直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构已已知知:圆圆柱柱凸凸轮轮的的半半径径R ,从从动动件件的的运运动动规规律律,设设计计该该圆柱凸轮机构。圆柱凸轮机构。6543217vR12345678V=RVs2R作者:潘存云教授作者:潘存云教
8、授7)7)摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构已已知知:圆圆柱柱凸凸轮轮的的半半径径R R,滚滚子子半半径径r rr r从从动动件件的的运运动动规规律,设计该凸轮机构。律,设计该凸轮机构。2”3”4”5”6”7”8”9”0”0”1”2rrA中线中线879RV=RV2 2R RA2A3A4A1A0A7A8A9A5A6A0A4,5,632 10012345 6 7 8 9 02 2R R作者:潘存云教授yxB03.3.用解析法设计凸轮的轮廓曲线用解析法设计凸轮的轮廓曲线1)1)偏置直动滚子推杆盘偏置直动滚子推杆盘 形凸轮机构形凸轮机构由图可知:由图可知:s0(r(r0 02 2-e-e2 2)
9、1/21/2实际轮廓线为理论轮廓的等距线实际轮廓线为理论轮廓的等距线。曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数:曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数:原理:原理:反转法反转法设计结果:设计结果:轮廓的参数方程轮廓的参数方程:x=x()y=y()x=(s0+s)sin+ecosy=(s0+s)cos-esinetg=-dx/dy=(dx/d)/(-dy/d)=sin/cos(1)er r0 0-rrr0s0snns0yx已知:已知:r r0 0、r rT T、e e、S=S()S=S()作者:潘存云教授(x,y)rrnn对对(1)(1)式求导,得:式求导,得:dx/d(ds/d-e)sin+(s0+s)
10、cos式中式中:“”对应于内等距线,对应于内等距线,“”对应于外等距线。对应于外等距线。实际轮廓为实际轮廓为B点的坐标:点的坐标:x=y=x-rrcosy-rrsinyxB0eer r0 0-rrr0s0snns0yx (dx/d)(dx/d)2+(dy/d)2 得:得:sin=(dy/d)(dx/d)2+(dy/d)2cos=(x,y)(x,y)dy/d(ds/d-e)cos-(s0+s)sin作者:潘存云教授s0r0B0Oxy(x,y)2)2)对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮 OP=v/y=x=建立坐标系如图:建立坐标系如图:P P点为相对瞬心,点为相对瞬心,(r0+s)s
11、in+(ds/d)cos(r0+s)cos(ds/d)sinv推杆移动速度为:推杆移动速度为:=(ds/dt)/(d/dt)=(ds/dt)/(d/dt)=ds/d=ds/dv=vp=OP-ds/ds0sPB反转反转后,推杆移动距离为后,推杆移动距离为S S,作者:潘存云教授0 xr0OylA0B03)3)摆动滚子推杆盘形凸轮机构摆动滚子推杆盘形凸轮机构已知已知:中心距中心距a,摆杆长度摆杆长度l,0 0、S=S()S=S()理论廓线方程:理论廓线方程:x=y=实际轮廓方程的求法同前。实际轮廓方程的求法同前。asinl sin(+0 0)acosl cos(+0 0)l sin(+0 0)as
12、inyxaa对应点对应点B 的坐标为:的坐标为:x=x rrcos y=y rrsinA-B0acos7.4 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定 上上述述设设计计廓廓线线时时的的凸凸轮轮结结构构参参数数r0、e、rr等等,是是预预先先给给定定的的。实实际际上上,这这些些参参数数也也是是根根据据机机构构的的受受力力情情况况是是否否良良好好、动动作作是是否否灵灵活活、尺尺寸寸是是否否紧紧凑凑等因素由设计者确定的。等因素由设计者确定的。1.凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角2.凸轮基圆半径的确定凸轮基圆半径的确定3.滚子半径的确定滚子半径的确定4.平底尺寸平底尺寸l 的确定的确定作者:潘存云
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