凸轮机构2学时.pptx
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1、 3-1 凸轮机构的类型和应用凸轮机构的类型和应用1 12 23 31 12 23 31 12 23 3一、组成一、组成:1 1、凸轮、凸轮:具有曲线轮廓具有曲线轮廓 或凹槽的构件或凹槽的构件,是是 主动件主动件,通常等速通常等速 转动。转动。2 2、从动件、从动件:由凸轮控制按其运动规由凸轮控制按其运动规 律作移动或摆动运动的构件。律作移动或摆动运动的构件。3 3、机架、机架:支承活动构件的构件。支承活动构件的构件。可实现各种复杂的运可实现各种复杂的运动规律,由于是高副接触动规律,由于是高副接触,常用于传递动力常用于传递动力不大的场合。不大的场合。二、应用二、应用:三、分类三、分类:1 1、
2、按凸轮的形状分:、按凸轮的形状分:1 12 23 32 23 31 11 12 23 3a)b)c)a)a)盘形凸轮盘形凸轮:具有变化向径的盘形构件具有变化向径的盘形构件b)b)移动凸轮移动凸轮:有曲线轮廓作往复移动的构件。有曲线轮廓作往复移动的构件。c)c)圆柱凸轮圆柱凸轮:在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆 柱端面上作出曲线轮廓的构件。柱端面上作出曲线轮廓的构件。2 2、按从动件的形状分:、按从动件的形状分:a)a)尖顶从动件:尖顶从动件:这种从动件结构简单这种从动件结构简单,但但易磨损易磨损,适用于传力不大速度较低的场合适用于传力不大速度较低的场合.b)b)滚子从动
3、件:滚子从动件:将从动件与凸轮的接触由将从动件与凸轮的接触由 滑动摩擦变为滚动摩擦滑动摩擦变为滚动摩擦,磨损较小磨损较小,可用于可用于 传递较大的动力传递较大的动力,应用较广应用较广.a)a)b)b)c)c)c)c)平底从动件:平底从动件:凸轮对于这种从动件的作凸轮对于这种从动件的作 用力始终垂直于从动件的平底用力始终垂直于从动件的平底,受力平稳受力平稳 且接触面间易形成油膜且接触面间易形成油膜,润滑好润滑好,可用高速可用高速.3 3、按接触形式分、按接触形式分:c)c)a)a)b)b)a)a)力封闭力封闭(锁合锁合):):利用弹簧力或自重保利用弹簧力或自重保持从动件与凸轮始终接触持从动件与凸
4、轮始终接触.b).c)b).c)几何封闭几何封闭(几何锁合几何锁合):):靠从动件几靠从动件几何形状或利用凸轮上的凹槽使从动件与何形状或利用凸轮上的凹槽使从动件与凸轮始终接触凸轮始终接触.四、内容四、内容:1.1.从动件运动规律从动件运动规律2.2.图解法设计凸轮机构图解法设计凸轮机构3.3.解析法设计凸轮机构解析法设计凸轮机构4.4.凸轮机构的基本尺寸确定凸轮机构的基本尺寸确定一一.名词概念名词概念:1.1.基圆基圆:以理论理论廓线上最小向径廓线上最小向径为半径所画的圆为半径所画的圆即为基圆即为基圆.半径用半径用r ro o表示。表示。2.2.升程升程(行程行程,推程推程):):从动件从最低
5、位置到从动件从最低位置到最高位置沿导路方向最高位置沿导路方向的距离称为升程的距离称为升程,用用h h表示。摆动从动件即表示。摆动从动件即为最大摆角用为最大摆角用 表表示。示。3-2 从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律3.3.推程运动角推程运动角 :从动件从最低从动件从最低位置移到最高位置位置移到最高位置时时,对应凸轮的转对应凸轮的转角。角。o o4.4.远休止角远休止角 :从动件在最高位从动件在最高位置静止不动置静止不动,对应凸对应凸轮的转角。轮的转角。s s5.5.回程运动角回程运动角 :从动件从最高从动件从最高位置移到最低位置位置移到最低位置时时,对应凸轮的转对应凸轮的转角。角。o
6、o6.6.近休止角近休止角 :从动件在最低从动件在最低位置静止不动时位置静止不动时,凸轮的转角。凸轮的转角。s s0 00 0s ss sr ro oh h从动件运动形式:从动件运动形式:a)a)升升-停停-降降-停停0b)b)升升-停停-降降0d)d)升升-降降0c)c)升升-降降-停停0 在凸轮机构中在凸轮机构中,从动件的运动规律是以从动件的运动规律是以凸轮转角为自变量而定义的速度和加速度称凸轮转角为自变量而定义的速度和加速度称为类速度和类加速度。为类速度和类加速度。类速度类速度:类加速度类加速度:1 1、等速运动规律、等速运动规律边界条件边界条件:二、从动件的常用运动规律二、从动件的常用
7、运动规律等速运动规律方程和运动曲线等速运动规律方程和运动曲线:h h0 00 00 0o8 88 8升程段升程段 此种运动规律在运动开始和终了点速度有突此种运动规律在运动开始和终了点速度有突变,存在刚性冲击。变,存在刚性冲击。回程段回程段2 2、等加速等减速运动规律、等加速等减速运动规律升程前半段边界条件升程前半段边界条件:等加速等减速运动规律方程和运动曲线:等加速等减速运动规律方程和运动曲线:升程等加速段方程为:升程等加速段方程为:升程等减速段方程为:升程等减速段方程为:这种运动规律在运动的始末和中点位置加这种运动规律在运动的始末和中点位置加速度存在有限值的突变速度存在有限值的突变,会导致柔
8、性冲击会导致柔性冲击.h h回程段方程如下:回程段方程如下:回程前半段:回程前半段:回程段方程如下:回程段方程如下:回程后半段:回程后半段:3 3、余弦加速度运动、余弦加速度运动 (简谐运动规律简谐运动规律)这种运动规律的加速度方程是半个周这种运动规律的加速度方程是半个周期的余弦曲线期的余弦曲线,根据质点在圆周上作简谐根据质点在圆周上作简谐运动如下图所示运动如下图所示:h hS S从动件运从动件运动最高点动最高点从动件运从动件运动最低点动最低点位移方程位移方程:余弦加速度运动方程和运动曲线余弦加速度运动方程和运动曲线:升程段方程升程段方程:回程段方程回程段方程:位移曲线位移曲线S S0 0h
9、h0 01 12 23 34 45 56 62 21 14 45 56 63 3 此种运动规此种运动规律由于加速度在律由于加速度在运动开始和终了运动开始和终了存在有限值的突存在有限值的突变变,所以也有柔所以也有柔性冲击性冲击,但可避但可避免。免。S Sh h0 01 12 23 34 45 56 62 21 14 45 56 63 34 4、正弦加速度运动、正弦加速度运动(摆线运动摆线运动)这种运动规律的加速度方程是整周这种运动规律的加速度方程是整周期的正弦曲线。期的正弦曲线。h hS S从动件运动从动件运动 最高点最高点从动件运动从动件运动 最低点最低点边界条件边界条件:正弦加速度运动方程和
10、运动曲线正弦加速度运动方程和运动曲线:升程段方程升程段方程:回程段方程回程段方程:位移曲线位移曲线0 0h h0 01 12 23 34 45 56 67 78 81 12 23 34 45 56 67 78 81 12 23 34 45 56 67 78 8 此种运动此种运动规律加速度曲规律加速度曲线没有突变线没有突变,因而无冲击。因而无冲击。0 0h h0 01 3 3-3 凸轮廓线的设计凸轮廓线的设计(Design of cam profile curve)一、基本方法一、基本方法反转法反转法1()反转法:反转法:将整个机构加上一将整个机构加上一个个 ,保证各,保证各构件间的相对运动构件
11、间的相对运动不变。不变。1()相当于将凸轮固定相当于将凸轮固定在纸面上;从动件在纸面上;从动件一方面绕凸轮轴以一方面绕凸轮轴以 角速度转动角速度转动,另一方面按运动规另一方面按运动规律在导路中移动;律在导路中移动;1()导路也以导路也以 角角速度绕凸轮轴转动速度绕凸轮轴转动,从动件在各位置从动件在各位置上端点的连线便是上端点的连线便是凸轮廓线。凸轮廓线。1()反转法:反转法:将整个机构加上一个将整个机构加上一个 ,保证各,保证各构件间的相对运动不变。相当于将凸轮固构件间的相对运动不变。相当于将凸轮固定在纸面上;从动件与导路一方面绕凸轮定在纸面上;从动件与导路一方面绕凸轮轴以轴以 角速度转动角速
12、度转动,另一方面从动件另一方面从动件按运动规律在导路中移动;从动件在各位按运动规律在导路中移动;从动件在各位置端点的连线便是凸轮廓线。置端点的连线便是凸轮廓线。1()()1二二.图解法设计凸轮廓线:图解法设计凸轮廓线:1.1.偏置尖顶(偏置尖顶(滚子滚子)直动从动件盘形凸)直动从动件盘形凸 轮廓线的设计轮廓线的设计 已知:从动件运动规律(如图示),已知:从动件运动规律(如图示),基圆半径基圆半径r ro o,滚子半径滚子半径r rr r,偏距偏距e(e(导路偏导路偏在转轴左侧),在转轴左侧),顺时针转动。求:满足顺时针转动。求:满足上述要求的凸轮廓线。上述要求的凸轮廓线。120 1502703
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