机械设计基础(万春芬)第3章.ppt
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1、第3章 凸轮及间歇运动机构,3.1 凸轮机构 3.2 棘轮机构 3.3 槽轮机构 3.4 不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动 机构,3.1 凸轮机构,3.1.1 凸轮机构的应用,在各种机械中,为了实现各种复杂的运动要求,广泛地应用着凸轮机构。 凸轮机构由凸轮、从动件和机 架三部分组成,结构简单,只要设 计出适当的凸轮轮廓曲线,就可以 使从动件实现任何预期的运动规律。 但另一方面,由于凸轮机构是 高副机构,易于磨损,因此只适用 于传递动力不大的场合。 内燃机配汽机构,平底凸轮动画,凸轮的分类,盘形凸轮:,移动凸轮:,圆柱凸轮:可看成是移动凸轮卷在圆柱体上,移动凸轮动画,移动凸轮机构动画,圆柱凸轮动画
2、(3D),圆柱凸轮动画(3D),尖顶推杆,滚子推杆,平底推杆,能与任意凸轮轮廓保持接触,可实现复杂的运动规律 易磨损,只宜用于轻载、低速,(4)一般凸轮机构的命名原则 布置形式运动形式推杆形状凸轮形状,对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构,偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构,摆动平底推杆盘形凸轮机构,对心直动平底推杆盘形凸轮机构动画,摆动平底推杆盘形凸轮动画,对心直动尖顶推杆盘形凸轮动画,摆动圆底推杆盘形凸轮动画,摆动滚子推杆盘形凸轮动画,对心直动滚子推杆盘形凸轮机构动画,偏心凸轮动画,等径凸轮动画,槽凸轮动画,回程,回程运动角h 休止,休止角s 行程(升程),h 位移线图:从动件的位移s、速度v、加速度a
3、等随时间t或凸轮转角d变化的关系图。,3.1.2 从动件常用的运动规律,从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度等随时间t或凸轮转角d变化的规律。,基圆,基圆半径r1 推程,推程运动角t,从动件常用的运动规律动画,1、等速运动规律,推程(0 t) 回程(0 t),运动线图 冲击特性:始点、末点刚性冲击 适用场合:低速轻载,位移,速度,加速度,2、等加速等减速运动规律,推程: 先加速,运动线图 冲击特性:起、中、末点柔性冲击 适用场合:低速轻载,v,后减速,3、余弦加速度运动规律,推程(0 t),运动线图 冲击特性:始、末点有柔性冲击 适用场合:中低速、中轻载,4、正弦加速度运动规律,0
4、1 2 3 4 5 6 7 8,h,t,推程(0 t),运动线图 冲击特性:无冲击 适用场合:高速轻载,t,t,1、从动件的压力角,Fn 的两个分力:,Ff 为导路对从动件的磨擦力,Fn一定时,a , F x , Ff ,当Ff Fy 时,机构发生自锁!,3.1.3 凸轮机构的压力角,3.1.4 凸轮的基圆半径,1基圆半径越小,凸轮的外廓尺寸越小。 2基圆半径越小,凸轮理论廓线的最小曲率半径越小,滚子凸轮的实际轮廓容易变尖和交叉。 3基圆半径越小,压力角越大,凸轮机构容易自锁。 4基圆半径过小,不便于凸轮与轴进行联接。,从图可见 按结构条件确定基圆半径 r11.8rb+410 mm rb轴的半
5、径。,3.2 按给定运动规律设计盘形凸轮轮廓,凸轮轮廓线设计基本原理:反转法。,作图步骤: 根据从动件的运动规律:作出位移线图S2-t,并等分角度; 定基圆; 作出推杆在反转运动中依次占据的位置; 据运动规律,求出从动件在预期运动中依次占据的位置; 将两种运动复合,就求出了从动件尖端在复合运动中依次占据的位置点; 将各位置点联接成光滑的曲线; 在理论轮廓上再作出凸轮的实际轮廓。,作图法设计凸轮轮廓线,1 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构 2 对心直动滚子推杆盘形凸轮机构 3 对心直动平底推杆盘形凸轮机构 4 偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构,1、对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构,已知:r1 ,推杆运动规律
6、,凸轮逆时针方向转动。 设计:凸轮轮廓线,定比例尺 初始位置及推杆位移曲线 确定推杆反转运动占据的各位置 确定推杆预期运动占据的各位置 推杆高副元素族 推杆高副元素的包络线,求解步骤:,2、对心直动滚子推杆盘形凸轮机构,已知:r1 ,推杆运动规律,滚子半径rk, 凸轮逆时针方向转动 设计:凸轮轮廓线,求解步骤:,定比例尺 初始位置及推杆位移曲线 注:两条轮廓线,理论实际轮廓线 实际轮廓线基圆rmin 理论轮廓线基圆r1 确定推杆反转运动占据的各位置 确定推杆预期运动占据的各位置 推杆高副元素族 推杆高副元素的包络线,r = -rk0,r= -rk0, = rk, rk,外凸凸轮轮廓线 r= -
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