Ch06凸轮机构.ppt
《Ch06凸轮机构.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Ch06凸轮机构.ppt(88页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第六章 凸轮与间歇运动机构,6.1 凸轮机构,6.2 间歇运动机构,6.1.1概述 在仪表和精密机械中,有时要求从动件的运动按照预定规律变化。 这种要求可以采用凸轮机构来实现。 如图所示,凸轮机构是由凸轮1、从动件2和机架3组成。,6.1 凸轮机构,凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件; 通常凸轮为主动件,作连续时等速运动,从动件(推杆或摆杆)则按预定的规律运动。 从动件的运动规律,取决于凸轮轮廓曲线。,只有在特殊情况下,从动件为主动,如图所示秒表中的回零凸轮机构;NN为接触点K处的法线;Fn为正压力;Ff为摩擦力,F为合力即驱动力,为压力角;vk为凸轮上K点的速度。 当秒表计时时,凸轮随着转动
2、,当需要回零时,按下摆杆1,带动桃形凸轮逆时针方向转动,直至摆杆端都卡在凸轮凹处,这时指针恰好返回零位。,凸轮机构常用在自动记录仪表、调节仪表、解 算装置、程序控制装置及某些自动机构中。 下图为XWD-1型自动电位差计打印系统中的凸轮机构;,凸轮顺时针方向转动,在0-150转角中,每转15,半径增加0.3mm.因此,凸轮转动时,其外缘就能推动摆杆3上的滚子2,使摆杆摆动。 再由摆杆左端去操纵打印架,使打印架完成打印动作。,右图为自动平衡调节仪的温度程序控制凸轮;凸轮1与圆形记录纸一起等速转动,摆杆2始终与凸轮轮廓曲线保持接触。当凸轮推动摆杆做预定规律摆动时,摆杆又带动“程序给定装置”作相应运动
3、,实现温度的自动调节。凸轮的形状,由要求的温度变化规律确定。,下图为DKJ型电动执行器的位置反馈凸轮机构。端面凸轮1装在执行器的输出轴上,推杆2的一端紧贴在凸轮工作面上,另一端装有铁心3。当执行器的输出轴转动一定角度时,凸轮也转过相应角度,同时推动推杆,即改变铁心在差动变压器中的位置。差动变压器的输出信号代表执行器输出轴的转角。,凸轮常见类型有: (1) 盘状凸轮 它是凸轮的最基本型式 这种凸轮是一个绕定轴线转动并具有变化半径的盘形零件。,(2)移动凸轮 当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时,凸轮相对机架作往复直线移动,这种凸轮称为移动凸轮。,(3)圆柱凸轮 圆柱凸轮可以认为是将移动凸轮卷成圆柱体
4、而演化成的,盘状凸轮、移动凸轮与从动件之间的相对运动 为平面运动; 圆柱凸轮与从动件之间的相对运动为空间运 动,所以前二种属于平面凸轮机构,后一种属于空 间凸轮机构,凸轮机构从动件常见类型: 尖顶从动件 它的结构简单,不论凸轮的轮廓曲线如何,它都能与凸轮轮廓上所有点接触,故能实现较复杂的运动规律。但因尖顶易于磨损,故只适用于传力不大的低速凸轮机构中。,滚子丛动件 滚子与凸轮轮廓之间是滚动摩擦,磨损小,转动灵活是常用的从动件型式,平底从动件 这种从动件仅可以与轮廓全部外凸的盘状凸轮相作用,而不能用于具有内凹轮廓的盘状凸轮。优点是凸轮加于其上的作用力方向不变(不考虑摩擦时,作用力始终垂直于平底),
5、且凸轮与从动件接触面间易于形成楔形油膜,能减少磨损,故常用于高速凸轮机构中。,凸轮机构的优点是:只要确定适当的凸轮轮廓, 便可以使从动件得到预定规律的运动。 机构比较简单、紧凑、工作可靠。 缺点是凸轮轮廓曲线加工比较困难,凸轮与 从动件为点或线接触,磨损较严重。因此一般传递 的力不能太大。,设计凸轮机构时,应根据具体工作要求(已知 从动件运动规律),在合理选择机构型式、进行力 的分析和必要验算后,用图解法或分析,去设计凸 轮轮廓,直至完成结构设计。 但在仪器仪表中的凸轮机构受力不大,一般不 作强度计算。 只有在高速和承受大载荷时,才需要校验凸轮 机构的接触强度。,6.1.2从动件常用运动规律,
6、1、凸轮基圆r0以凸轮轮廓曲线的最小向径r0 为半径所作的圆。 2、升程h从动件远离凸轮中 心时,移动的距离。 推程运动 t推程运动角, S远休止角。 3、回程h从动件移向凸轮 中心的行程。 回程运动 h回程运动角, S近休止角。,6.1.2从动件常用运动规律,从动件运动规律:从动件位移、速度、加速度随时间变化的规律,即s(t)、(t)、a(t)。因为=t,通常用s()、()、a()表示从动件运动规律。,从动件位移曲线从动件位移s与凸轮转角之间的关系曲线s() 。,(一)等速运动规律 当主动件凸轮以等角速回转时,如果推程过 程与回程过程中从动件的速度为一常数,则这种运 动规律称为匀速运动规律。
7、,s()= CS ,()=C,a()= 0,特点: 1)存在刚性冲击:从动件在某瞬时速度突变,其加速度及惯性力在理论上均趋于无穷大。 在推程开始位置,速度由零突变为v , 其加速度为;在回程终止位置,速度由v突变为零,其加速度为-; 在这两个位置,由加速度产生的惯性力在理论上也突变为无穷大,致使机构产生的“刚性冲击” 实际上由于材料的弹性变形,加速度和惯性力不会达到无穷大。 2)只适用于低速轻载的凸轮机构。,(二)等加速等减速运动规律 当主动件凸轮以等角速回转时,如果推程过程与回程过程中,前半段作等加速运动,后半段作等减速运动,且加速度的值为一常数,则这种运动规律称为等加速或等减速运动规律。,
8、特点: 1)柔性冲击从动件在某瞬时加速度发生有限值的突变所引起的冲击。 2)适用于中、低速的凸轮机构。,(三)简谐运动规律 质点在圆周上作匀速运动时,它在这个圆的直 径上的投影所构成的运动称为简谐运动。,从动件作简谐运动时,其加速度按余弦曲线变化,故又称余弦加速度规律; 由运动线图可见,这种运动规律在始末两点加速度有突变,也会引起“柔性冲击”,只适于中速场合。,只有当从动件作无停留区间的升一降一升连续 往复运动时,才可以获得连续的的加速度曲线(图 中虚线所示)而用于高速传动。如摆线运动规律 (正弦加速度运动规律)。 应该指出,除了上述几种常用的从动件运动 规律外,还有要求从动件实现的函数关系,
9、可根据 仪器仪表中对凸轮具体工作要求,参考上述方法进 行分析。,图示为一对心移动尖顶从动件单圆弧盘形凸轮(偏心轮)机构,偏心轮几何中心O距离凸轮转动轴心O为 loo=15mm,偏心轮半径 R=30mm,凸轮以等角速顺时针转动,试推导从动件运动规律。,6.1.3图解法设计凸轮轮廓 在确定从动件运动规律后,应根据凸轮机构的 结构要求选凸轮的基圆半径,同时设计凸轮的轮 廓。,盘状凸轮轮廓设计,设计对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓:凸轮逆时针转动,基圆半径为r0,从动件运动符合图示位移曲线规律。,反转法:使整个机构以角速度-绕转动,其结果是从动件与凸轮的相对运动并不改变;但凸轮固定不动,机架和导路一方面
10、以角速度-绕转动,同时从动件又以原有运动规律相对机架往复运动。根据这种关系,可以求出一系列从动件尖顶的位置。 由于尖顶始终与凸轮轮廓接触,所以反转后,尖顶的是动轨迹就构成凸轮轮廓曲线。,偏置尖顶移动从动件盘形凸轮机构的设计,例1:设计一对心移动尖顶从动件盘形凸轮,已知:凸轮以等角速度顺时针回转,凸轮基园半径 r0 =40mm, 0=1500, S =300, h =1200, S =600,从动件运动规律如下图所示,行程h=20mm,试用图解解法绘出凸轮的轮廓。,摆动从动件盘状凸轮的设计,若已知凸轮的基圆半径rb,中心距a,摆杆长 度l和凸轮的转动方向(设逆时针转动)。 下面说明如何绘制此凸轮
11、的轮廓。 首先根据给出的中心距a决凸轮及从动件的转 动中心和,以为圆心,以rb为半径画出凸 轮的基圆; 再以为圆心,以摆杆长度l为半径画弧交基 圆与点,点就是从动件的起始位置; ,根据反转法,机架绕凸轮反转角,即从动 件回转轴转至O1,O1OO1=1; 以为中心以l为半径画圆弧 交于点; 若从动件与机架无相对运动,则应处于O1C1 的位置,实际上,当凸轮转动1角时,从动件将相对机 架转1角,所以在圆弧 C1A1 上截取点,使 C1O11=1; 则A1点为从动件顶点在反转中的一个位置,亦 为凸轮轮廓上的一点; 同理,可以求得凸轮轮廓上的许多点,以光滑 曲线连接这些点,即得凸轮轮廓,滚子从动件盘状
12、凸轮的轮廓 设计滚子从动件盘状凸轮轮廓时,应当求出滚 子在反转运动中的各个位置(图);,(二)移动凸轮和圆柱凸轮的轮廓设计 图所示为一移动从动件移动凸轮,当凸轮沿导轨X-X沿v方向作直线移动时,从动件将按给定的运动规律s2=f(s1)运动。,反转法:假想整个机构以v的速度移动,随着机架以v的速度移动,同时又相对于机架按照给定的运动规律运动,即机架向v方向移动s,从动件相对机架移动s;,根据给定的运动规律sf(s)作出从动件顶点一系列位置A0, A1,A2,把这些点光滑地连 接起来,就是凸轮的理论轮廓。 若为滚子从动件,则可用前述作包络曲线的方 法求得凸轮的实际轮廓。,圆柱凸轮,当凸轮1绕轴线回
13、转时,推动从动件沿其导轨作往复移动。 对于圆柱凸轮, 若将凸轮按其平 均半径rb展开,形状 如图,这样圆柱凸轮 就变成了移动凸轮。 所以,完全可 以用设计移动凸轮 的方法来进行圆柱 凸轮的设计。,6.1.4 解析法设计凸轮轮廓 对于一般工程问题,采用图解法设计凸轮轮廓 一般能够满足使用要求,一而且比较简单,因此, 此法用得比较多。 但是,随着科学技术的发展,尤其是光电技 术、数控技术等在凸轮加工中的应用,为加工精密 凸轮提供了比较优越的条件。 目前,在仪器仪表中,要求设计精密凸轮时, 用解析法设计凸轮轮廓愈来愈被人们所重视。 用解析法设计凸轮轮廓的基本原理,还是“反 转法”。,解析法用数学方程
14、式能够精确地求出凸轮轮廓曲线上各点的坐标值,并列成表格作为加工和检验的依据,从而得到非常精确的凸轮轮廓尺寸。,凸轮轮廓通常用极坐标形式表示,由已知从动件运动规律: sf()(移动从动件)或 = f ()(摆动从动件)。 用分析法求凸轮轮廓曲线方程,实质上就是求曲线上各点的坐标值。,(一)偏心移动从动件盘状凸轮的轮廓设计 图所示为偏心移动从动件盘状凸轮机构,由已知从动件运动规律 sf(),用分析法设计凸轮轮廓的具体方法如下: 如图建立直角坐标系。,(二)摆动从动件盘状凸轮的轮廓设计,6.1.5 凸轮机构的压力角和基圆半径的确定 凸轮机构的设计,不仅要满足从动件的运动 规律,而且要求结构紧凑和受力
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- Ch06 凸轮 机构
链接地址:https://www.31doc.com/p-2976322.html