第9章凸轮机构及其设计2.ppt
§9-3 凸轮轮廓曲线的设计,1.凸轮廓线设计方法的基本原理,假想给整个机构加一公共角速度-w,则凸轮相对静止不动，而从动件一方面随导轨以-w绕凸轮轴心转动，另一方面又沿导轨作预期的往复移动。从动件尖顶在这种复合运动中的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。,凸轮廓线的设计方法,图解法 解析法,反转法原理：,1）、对心尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓线的设计,已知凸轮的基圆半径r0，凸轮角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。, 选比例尺l，作位移曲线和基圆r0。, 等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。, 确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置。,设计步骤, 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,2）、偏置尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计,已知凸轮的基圆半径r0，角速度和从动件的运动规律及偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。, 选比例尺l，作位移曲线、基圆r0和偏距圆e。,设计步骤, 等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。, 确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置。, 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,3）、对心滚子直动从动件盘形凸轮廓线的设计,已知凸轮的基圆半径r0，滚子半径rT、凸轮角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。, 选比例尺l，作位移曲线和基圆r0。,设计步骤, 等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。,理论轮廓曲线,实际轮廓曲线,确定反转后从动件滚子中心在各等分点占据的位置。, 将各点连接成一条光滑曲线。, 作滚子圆族及滚子圆族的内(外)包络线。,理论轮廓 滚子从动件凸轮机构中，滚子中心与尖顶重合，故滚子中心的运动规律即为尖顶的运动规律。所以，尖顶从动件凸轮轮廓为滚子从动件凸轮的理论轮廓。 实际轮廓 以理论轮廓上各点为圆心，以滚子半径rr为半径的滚子圆族的包络线，称为滚子从动件凸轮的实际轮廓，或称工作轮廓。,注意：,（1）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；,（2）凸轮的基圆半径是指理论轮廓曲线的最小向径。,4）、偏置滚子直动从动件盘形凸轮廓线的设计,见课本P161图9-19,是偏置尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计与对心滚子直动从动件盘形凸轮廓线的设计的综合。,5）、对心平底直动从动件盘形凸轮轮廓线的设计,已知凸轮的基圆半径r0，角速度和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。, 选比例尺l，作位移曲线和基圆r0。,设计步骤, 等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的从动件的位置。, 确定反转后平底与导路中心线的交点A在各等分点占据的位置。, 作平底直线族及平底直线族的内包络线。,尖顶摆动从动件盘形凸轮机构,已知凸轮的基圆半径r0，角速度，摆杆长度l以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离a，摆杆角位移曲线，设计该凸轮轮廓曲线。, 选比例尺，作位移曲线，作基圆r0和转轴圆OA。, 等分位移曲线及反向等分各运动角，确定反转后对应于各等分点的转轴A的位置。, 确定反转后从动件尖顶在各等分点占据的位置。,设计步骤, 将各尖顶点连接成一条光滑曲线。,作图法的缺点 繁琐、误差较大。 2.用解析法设计凸轮的轮廓曲线 （略）,摆动从动件圆柱凸轮机构（略）,1.凸轮机构中的作用力和凸轮机构的压力角,§9-4 凸轮机构基本尺寸的确定,压力角： 是指当不计摩擦情况下，凸轮对从动件作用力的方向线与从动件上受力点的速度方向之间所夹的锐角。,自锁：当增大到某一数值时，因F“而引起的摩擦阻力将超过F'，这时无论凸轮给从动件的驱动力多大，都不能推动从动件，这种现象称为自锁。,极限压力角lim:机构开始出现自锁的压力角。,注意： 直动滚子从动件盘形凸轮机构，其压力角应为过滚子中心所作理论轮廓曲线的法线n-n与从动件的运动方向线之间的夹角。,例1'：画出四种情况时不同点的压力角。 补：平地从动件的压力角,dsd,压力角与凸轮基圆的关系 压力角对凸轮机构的受力状况有直接影响，在运动规律选定之后，它主要取决于凸轮机构的基本结构尺寸。,P为相对瞬心,由BCP得,2. 凸轮基圆半径的确定,正配置： hd1 负配置：hd-1,对心移动从动件盘形凸轮机构e0。,偏置方位和偏距e的确定 偏置方位的选择应有利于减小凸轮机构推程时的压力角。 应当使从动件偏置在推程时瞬心P的位置的同一侧,正确偏置,错误偏置,需要注意的是，若推程压力角减小，则回程压力角将增大。,课后9-6,限制基圆半径的条件 凸轮的基圆半径应大于凸轮轴的半径； 最大压力角max许用压力角； 凸轮轮廓曲线的最小曲率半径min0。,结论 （1）当凸轮机构配置情况、偏距e及从动件运动规律选定后，基圆半径r0 愈小，压力角 愈大。 （2）在压力角满足的前提下，应选取尽可能小的基圆半径。,减小推程压力角度措施： （1）增大基圆半径； （2）采用正配置。 （3）增大滚子半径。,3.滚子推杆滚子半径的选择和平底推杆平底尺寸的确定 （1）滚子推杆滚子半径的选择,rT,a rT0,结论 对于外凸轮廓，要保证凸轮正常工作，应使min rT。,轮廓失真,a rT,rT,arT0,轮廓正常,轮廓变尖,rT,a rT,轮廓正常,外凸轮廓,理论轮廓曲线,实际轮廓曲线,（2）平底推杆平底尺寸的确定,平底总宽度,平底的长度为,当基圆过小时，可能产生内凹，加工将切除，产生运动失真。不产生失真必须保证轮廓曲线为外凸。,平底从动件的特点：不允许轮廓曲线内凹。,例2 图为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心圆，在图中画出凸轮的理论轮廓曲线、偏距圆、基圆和最大行程h。,例3图为一对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮的实际轮廓曲线为一圆，圆心在A点，凸轮绕轴心逆时针方向转动，在图中画出凸轮的理论轮廓曲线、基圆、B点的压力角和最大行程h，问把滚子半径改变，从动件的运动有无变化。,作业：,
