第5章凸轮机构副本.ppt
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1、了解凸轮机构的分类及应用。 了解推杆常用的运动规律及推杆运动规律的选择原则。 使学生掌握凸轮机构设计的基本知识,能根据选定的凸轮类型和推杆的运动规律设计出凸轮的轮廓曲线。 掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则。,本章教学目的,第五章 凸轮机构,第五章 凸轮机构,5-1 凸轮机构的应用和分类 5-2 推杆的运动规律 5-3 凸轮轮廓曲线的设计 5-4 凸轮机构基本尺寸的确定,本章教学内容,推杆常用的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。 凸轮基圆半径及压力角及自锁的关系。,本章教学重点,第五章 凸轮机构,一、凸轮机构的组成与应用,5-1凸轮机构的应用和分类,一、凸轮机构的组成与
2、应用(续),内燃机配汽机构,自动机床的进刀机构,5-1凸轮机构的应用和分类,内燃机动画,小结:,组成凸轮机构的基本构件 凸轮、推杆(从动件)、机架 凸轮机构的应用领域 凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生产线中。 凸轮机构的优点 结构简单、紧凑,通过适当设计凸轮廓线可以使推杆实现各种预期运动规律,同时还可以实现间歇运动。 凸轮机构的优点 接触为高副,易于磨损,多用于传力不大的场合。,1. 按凸轮形状分:,二、凸轮机构的分类,盘形凸轮机构,移动凸轮机构,圆柱凸轮机构,2. 按推杆的形状来分,尖顶推杆,滚子推杆,平底推杆,其优点是凸轮与平底接触面间容易形成油膜,润滑较好,所以常用于高速传
3、动中。,由于滚子与凸轮之间为滚动摩擦,所以磨损较小,故可用来传递较大的动力。,构造简单,但易于磨损,所以只适用于作用力不大和速度较低的场合。,3. 按从动件的运动方式分,摆动从动件:从动件绕某一固定轴摆动。,直动从动件:从动件只能沿某一导路做往复移动;,对心直动推杆 偏置直动从动件,力封闭方法: 利用推杆的重力、弹簧力或其它外力使推杆始终与凸轮保持接触;,几何封闭法: 利用凸轮与推杆构成的高副元素的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。 常用的有如下几种:,4. 按凸轮与从动件保持接触的方法分,槽凸轮机构,等宽凸轮机构,等径凸轮,共轭凸轮,一、基本术语,5-2 推杆的运动规律,凸轮概念,基圆:
4、以凸轮最小半径r0所作的圆,r0称为凸轮的基圆半径。 推程、推程运动角:d0,推杆的运动规律:是指推杆在运动过程中,其位移、速度和加速度随时间变化的规律。,远休、远休止角:,回程、回程运动角:,近休、近休止角:,行程:h,二、从动件常用运动规律,多项式运动规律 一次多项式运动规律等速运动 二次多项式运动规律等加速等减速运动 五次多项式运动规律 三角函数运动规律 余弦加速度运动规律简谐运动规律 正弦加速度运动摆线运动规律 组合运动规律,重点: 掌握各种运动规律的运动特性,多项式运动规律,1. 一次多项式运动规律等速运动,运动方程式一般表达式:,推程运动方程:,运动始点:d=0, s=0,运动终点
5、:,推程运动方程式:,推程运动线图,在起始和终止点速度有突变,使瞬时加速度趋于无穷大,从而产生无穷大惯性力,引起刚性冲击。,回程运动方程,回程运动方程式:,运动始点:d=0, s=h,运动终点:,一次多项式一般表达式:,回程运动角,是从回程起始位置计量的,等速运动规律运动特性 推杆在运动起始和终止点会产生刚性冲击。,1. 一次多项式运动规律等速运动,为保证凸轮机构运动平稳性,常使推杆在一个行程h中的前半段作等加速运动,后半段作等减速运动,且加速度和减速度的绝对值相等。,2. 二次多项式运动规律等加速等减速运动规律,运动方程式一般表达式:,推杆的等加速等减速运动规律,注意:,等减速段运动方程为,
6、2. 等加速等减速运动规律,推程等加速段边界条件:,加速段运动方程式为:,运动始点:d=0, s=0,v=0,运动终点:,运动方程式一般表达式:,推程等减速段边界条件:,运动始点:,运动终点: d= d 0, s=h,v=0,推程运动方程,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。,等加速等减速运动规律回程运动方程,等加速等减速运动规律运动特性:,回程加速段运动方程式:,回程减速段运动方程式:,d:0 d 0/2,d: d 0/2 d 0,2. 等加速等减速运动规律,3. 五次多项式运动规律,五次多项式的一般表达式为,推程边界条
7、件 在始点处:d1=0, s1=0, v1=0, a1=0; 在终点处:d2=d0, s2=h, v2=0, a2=0;,位移方程式为,解得待定系数为,五次多项式运动规律的运动线图,五次多项式运动规律的运动特性 即无刚性冲击也无柔性冲击,3. 五次多项式运动规律,三角函数运动规律,1. 余弦加速度运动规律简谐运动规律,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:,余弦加速度运动规律的运动特性: 推杆加速度在起点和终点有突变,且数值有限,故有柔性冲击。,余弦加速度运动规律推程运动线图,1. 余弦加速度运动规律简谐运动规律,推
8、程运动方程式为,2. 正弦加速度运动规律摆线运动规律,回程运动方程为,摆线运动:一圆在直线上作纯滚动时,其上任一点在直线上的投影运动为摆线运动。,正弦加速度运动规律运动特性: 推杆作正弦加速度运动时,其加速度没有突变,因而将不产生冲击。适用于高速凸轮机构,,推程运动线图,2. 正弦加速度运动规律摆线运动规律,采用组合运动规律的目的: 避免有些运动规律引起的冲击,改善推杆其运动特性。 构造组合运动规律的原则:,组合运动规律,组合运动规律示例,主运动:等加等减运动规律 组合运动:在加速度突变处以正弦加速度曲线过渡。,例1:改进梯形加速度运动规律,、根据工作要求选择主体运动规律,然后用其它运动规律组
9、合; 、保证各段运动规律在衔接点上的运动参数是连续的; 、 在运动始点和终点处,运动参数要满足边界条件。,组合方式: 主运动:等速运动规律 组合运动:等速运动的行程两端与正弦加速度运动规律组合起来。,组合运动规律示例2:,组合运动规律,三、推杆运动规律的选择, 只对推杆工作行程有要求,而对运动规律无特殊要求 推杆一定规律选取应从便于加工和动力特性来考虑。 低速轻载凸轮机构:采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓曲线。 高速凸轮机构:首先考虑动力特性,以避免产生过大的冲击。,1. 选择推杆运动规律的基本要求,满足机器的工作要求; 使凸轮机构具有良好的动力特性; 使所设计的凸轮便于加工。,2.
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