机械设计基础凸轮机构教学课件PPT.ppt
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1、第3章 凸轮机构,本章教学目标,了解凸轮机构的分类、应用及其特点。,掌握从动件(推杆)常用运动规律及运动线图的绘制方法。,掌握反转法,能用图解法设计凸轮轮廓线;,掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则。,本章重点,从动件常用运动规律的特点 及其选择原则 盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计 凸轮基圆半径与压力角及 自锁的关系,本章难点,反转法原理 压力角的概念,31 凸轮机构的应用和类型,32 从动件的常用运动规律,33 凸轮机构的压力角,34 图解法设计凸轮的轮廓,小结,本章教学内容,31凸轮机构的应用和类型,凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件,通过高副接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构。它广
2、泛地应用于各种机械,特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中。,3.1 凸轮机构的组成与类型 一、 凸轮机构的组成,1 凸轮 2 从动件 3 机架,高副机构,二、特点,应用:广泛应用于传力不大的控制机构中。,(1)主要用于转换运动形式,(2)可实现从动件预定的运动规律,且机构简单、紧凑,(3)设计方便,(4)点、线接触,接触应力大,易磨损,不适合高速、重载,(5)凸轮的加工制造较复杂,另外:由于受凸轮尺寸的限制,所以凸轮不适合用于从 动件工作行程较大的地方,三、分类,1 按凸轮的形状分 2 按从动件的形状分 3 按从动件的运动形式分 4 按凸轮与从动件维持高副接触的方法分类,1 按凸轮的形状
3、分,盘形凸轮 凸轮呈向径变化的盘形 结构简单, 应用最广泛 移动凸轮 凸轮呈板型, 直线移动,圆柱凸轮 空间凸轮机构 凸轮轮廓做在圆柱体上 空间运动,2 按从动件的形状分,尖顶从动件 尖顶始终能够与凸轮轮廓保持接触,可实现复杂的运动规律 易磨损,只宜用于轻载、低速 滚子从动件 滚动摩擦,磨损小,承载大,传力大。较常用,平底从动件 润滑好,磨损小,受力平稳,效率高。常用于高速运动 配合的凸轮轮廓必须全部外凸,3 按从动件的运动形式分,直动推杆 往复移动 轨迹为直线,摆动推杆 往复摆动 轨迹为圆弧,直动从动件,摆动从动件,4.按锁合方式的不同,(1) 力锁合弹簧力、从动件重力或其它外力等,2) 型
4、锁合利用高副元素本身的几何形状,如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。,四、应用实例:,动画,送料机构,动画,内燃机配气凸轮机构,动画,走刀机构,转位机构,动画,靠模车削机构,3-2 从动件常用的运动规律,一、凸轮机构的运动过程 二、从动件常用运动规律 三、选择运动规律应注意的问题,凸轮机构设计的根本任务 是根据工作要求选定合适的凸轮机构的型式及从动件的运动规律,并合理地确定基圆等基本尺寸,然后根据选定的从动件的运动规律设计出凸轮应具有的凸轮轮廓曲线。其中,根据工作要求选定从动件的运动规律,乃是凸轮轮廓设计的前提。,一、凸轮机构的运动过程,从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度等随时
5、间t或凸轮转角j变化的规律 基圆(以凸轮轮廓最小向径所组成的圆),基圆半径r0 推程,推程运动角 远休止,远休止角s,回程,回程运动角 近休止,近休止角s 行程(升程),h,运动线图: 从动件的位移、速度、加速度等随时间t或凸轮转角j变化关系图,作图过程,二、推杆常用运动规律,1 等速运动 2 等加速等减速运动 3 余弦加速度运动 4 正弦加速度运动,注意: 为便于理解各种运动规律特性, 本章将运动规律单独应用于推程或回程,1 等速运动一次多项式运动规律,推程(0) 运动方程: 位移方程: 速度方程: 加速度方程:,运动线图,Displacement,Velocity,Acceleration
6、,适用场合:低速轻载,等速运动(续),回程 运动方程: 位移方程: 速度方程: 加速度方程:,运动线图 运动特性:始点、末点刚性冲击 适用场合:低速轻载,Acceleration,位移线图作图方法,2 等加速等减速运动二次多项式运动规律,推程 运动方程:,运动线图 冲击特性:起、中、末点柔性冲击 适用场合:低速轻载,特点:在起点、中点和终点时,因加速度有突变而引起推杆惯性力的突变,且突变为有限值,在凸轮机构中由此会引起柔性冲击。,3 余弦加速度(简谐)运动规律,简谐运动:当一点在圆周上等速运动时,其在直径上的投影的运动即为简谐运动。,推杆推程运动方程式:,推杆回程运动方程式:,运动线图:,1,
7、2,3,4,5,6,O,1,3,2,4,5,6,s,1,2,3,4,5,6,1、建立坐标系,并将横坐标6等分,以从动件 推成h作为直径作半圆,并将其6等分。分别记作1、2、3、4、5、6。,2、分别作这些等分点关于轴和s轴的垂线,分别俩俩对应相交于1、2、3、4、5、6。,3、光滑的连接1、23、4、5、6,所形成的曲线即为从动件的位移线图。,作图步骤:,h,运动特性:这种运动规律的加速度在起点和终点时有有限数值的突变,故也有柔性冲击。,适用场合:中速、中载。,运动线图作图方法,4 摆线运动正弦加速度运动,推程 运动方程:,适用场合:高速轻载,运动特性:由运动线图可见,摆线运动的速度曲线和加速
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