凸輪機(jī)構(gòu)課件

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1、甲任務(wù)三凸輪機(jī)構(gòu)一任務(wù)資訊(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪：具有控制從動件運(yùn)動規(guī)律的某種曲線或凹槽的主動件。 作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動或往復(fù)移動。凸輪機(jī)構(gòu)：由凸輪、推桿和機(jī)架三個主要構(gòu)件所組成的高副機(jī)構(gòu)。（一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用(Application of Cams)（一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類凸輪（一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類!、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用送料機(jī)構(gòu)當(dāng)圓柱凸輪1勻速轉(zhuǎn)動時，通過凹槽中的滾子驅(qū)使從動件2 往復(fù)移動。凸輪每回轉(zhuǎn)一周，從動件即從儲料器中推出一個 毛坯，送到加工位置。1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用自動機(jī)床上的走刀機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)件少，運(yùn)動鏈短,結(jié)構(gòu)簡單緊湊,易于設(shè)計(jì);可使從動件得到

2、各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律。I凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)匍點(diǎn)高副為點(diǎn)、線接觸”易磨損芻所以凸輪機(jī)構(gòu)多用在傳遞動力不大的場合Q!、凸輪機(jī)構(gòu)的分類1）按凸輪的形狀分:平面凸輪平面凸輪盤形凸輪移動凸輪(Translating Cam)3-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類2、凸輪機(jī)構(gòu)的分類1）按凸輪的形狀分:柱凸輪（空間凸輪）尖頂從動件滾子從動件平底從動件（一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類2、凸輪機(jī)構(gòu)的分類2）按從動件的形狀分:（一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類尖頂從動件滾子從動件平底從動件尖頂從動件滾子從動件平底從動件2）按從動件的形狀分:尖頂從動件滾子從動件平底從動件(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類3)按從動件的運(yùn)動形式分:移動從動件對心移動從動

3、件偏置移動從動件(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類3)按從動件的運(yùn)動形式分:擺動從動件）一）凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類4）按凸輪高副的鎖合方式分：力鎖合1=|三1(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類4)按凸輪高副的鎖合方式分：形鎖合(Profile Closure)o溝槽凸輪等寬凸輪等徑凸輪偏置直動滾子從動件 盤形凸輪機(jī)構(gòu)對心直動尖頂從動件 盤形凸輪機(jī)構(gòu)小結(jié):盤形凸輪 一）按凸輪的形狀分：V移動凸輪 圓柱凸輪凸輪機(jī)構(gòu)的分類二）按從動件上高副元 素的幾何形狀分：尖頂從動件 滾子從動件:平底從動件三）按從動件的運(yùn)動分.移動從動件擺動從動件寸心移動從動件扁置移動從動件四）按凸輪與從動件維持接觸（鎖合）的方式分:力鎖合形鎖合

4、任經(jīng)分析和計(jì)劃（一）平面凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程和運(yùn)動參數(shù)(a)1、基圓：凸輪輪廓上最小向徑為半徑所畫的圓2偏距e：從動件導(dǎo)路偏離凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離e。ACII120 6(r690904霜鑑圓稱為凸輪以凸輪的回轉(zhuǎn)軸心0 為圓心，以凸輪的 最小半徑rO為舉徑從動件尖頂被凸輪輪廓推動，以一定的3、推程：運(yùn)動規(guī)律宙離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達(dá)B最遠(yuǎn)位置B的過程。4、行程：從動件在推程中上升的最大位移h。5、推程運(yùn)動角：與推程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6。60= ZAOB6. 遠(yuǎn)停程:凸輪由B轉(zhuǎn)動到C,從動 件在最遠(yuǎn)位置停止不動。7、遠(yuǎn)停程角:從動件在最遠(yuǎn)位置停止 不動所對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6s o6S=ZBOC與回程相應(yīng)的凸輪

5、轉(zhuǎn)角6。6s* =ZAOD7 回稈.從動件在彈簧力或重力作用下，以一 二“定的運(yùn)動規(guī)律回到起始位置的過程。8、回程運(yùn)動角：與回程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6,。60=ZCOD9、近停程角：10、近停程角：從動件在最近位置停止不動所 對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6s，。11、從動件位移線圖:以縱坐標(biāo)代表從動件位移S2 ,橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角升_停_降一?；驎r間（，所畫出的圖形為位移曲線圖。從動件位移線圖決定于 凸輪輪廓曲線的形狀。run rvoSo 81 等速運(yùn)動規(guī)律從動件在推程（或回程）的運(yùn)動 鬲 速度為常數(shù)的運(yùn)動規(guī)律。作推程運(yùn)動線圖s =（“血）5-v = （hj5cd =常數(shù) d g O, Joa = 01 等速運(yùn)動

6、規(guī)律從動件在起始和終止點(diǎn)速度有突變，使瞬肘加 速度趨于無窮大,從而產(chǎn)生無限值慣性力”并 由此對凸輪產(chǎn)生沖擊別性沖擊因此只適用于低速、輕載的場合。SoH80從動件在一個行程h中，前 半行程做等加速運(yùn)動，后 半行程作等減速運(yùn)動的運(yùn) 動規(guī)律。4/i af-18AB80OM2cl 62等加竦等減速運(yùn)動規(guī)律從動件在起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)，因加速度有有限值突變而引起推桿慣性力的有限值突變并由此對凸輪產(chǎn)生有限的沖擊-柔性沖擊等加速等減速運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動特性：從動件在運(yùn)動起始、中點(diǎn)和終止點(diǎn)存在柔性沖擊;/適用于中速、中載的場合;3.余弦加速度運(yùn)動規(guī)律:訶2恥8從動件加速度在起點(diǎn)和終點(diǎn)存在有限值突變，故有柔性沖擊；若從動

7、件作無停歇的升一降一升兀a)h Z2爲(wèi)連續(xù)往復(fù)運(yùn)動，加速度曲線變?yōu)檫B續(xù)曲線，可以避免柔性沖擊;可適用于高速的場合。作業(yè)P48三任務(wù)實(shí)施:一）本任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)根據(jù)工作條件要求，確定從動件的運(yùn)動規(guī)律，選定凸 輪的轉(zhuǎn)動方向、基圓半徑等，進(jìn)而對凸輪輪廓曲線進(jìn)行 設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方法：1 圖解法：簡便易行、直觀，但精度較低，可用于設(shè)計(jì)一 般精度要求的凸輪機(jī)構(gòu)。2解析法:精度高，但計(jì)算量大，多用于設(shè)計(jì)精度要求較高 的凸輪機(jī)構(gòu)。圖解法的原理假想給整個凸輪機(jī)構(gòu)加上 一個與凸輪角速度3大小相等 、方向相反的角速度（3）， 凸輪將處于靜止?fàn)顟B(tài)；機(jī)架則 以（3）的角速度圍繞凸輪 原

8、來的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動；而從動 件一方面隨機(jī)架轉(zhuǎn)動，另一方 面又按照給定的運(yùn)動規(guī)律相對 機(jī)架作往復(fù)運(yùn)動。反轉(zhuǎn)法2凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)1圖解法的原理（反轉(zhuǎn)法）原機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)凸輪G)Q 0=0機(jī)架00 G)= - (D從動件VV-32二圖法頂移動從動件盤型凸輪機(jī)構(gòu)(1)選取適當(dāng)?shù)谋壤咦鞒?位移線圖；-S廠1!BoBib2 B3b4b5coJcB6coh “2 3-90。r4 6 718150(2) 按基本尺寸作出凸輪機(jī)構(gòu)的 初始位置；(3) 按s方向劃分基圓周得qC、c2等點(diǎn)；并過這些點(diǎn)作射線，即為反轉(zhuǎn)后的導(dǎo)路線；(4)在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移圖相應(yīng)的位移，得Bi、B2等 點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。圖解

9、法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線IEIII卩對心半屎直動從動件盤形凸輪22五任務(wù)拓展I 1解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線圖解法可以簡便地作出凸輪輪廓，但作圖誤差較大，不夠精確，所以只適用于對從動件運(yùn)動規(guī)律 要求不太嚴(yán)格的地方。對于精度要求高的高速凸輪 等，必須用解析法精確設(shè)計(jì)。用解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓的實(shí)質(zhì)是建立凸輪輪廓 曲線的數(shù)學(xué)方程式，進(jìn)而準(zhǔn)確地計(jì)算出凸輪輪廓線 上各點(diǎn)的坐標(biāo)值，以便對凸輪進(jìn)行加工和檢驗(yàn)。1用解析法設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)偏置直動滾子從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)建立凸輪轉(zhuǎn)軸中心的坐標(biāo)系xOy 根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，凸輪以娛過鴻;B點(diǎn)坐標(biāo)為x = (s()+ s) sin (p + e cos (p y - (s()+ $

10、) cos 幺 sin cp上式即為凸輪理論廓線方程 實(shí)際廓線與理論廓線在法線上相距 滾子半徑燈，則推出= x + rT cos 0yr - y + rT sin 6式中取“一”號時為內(nèi)等距曲線，取“ + ”號時為外等距曲線凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個問題）滾子半徑的選擇設(shè)計(jì)滾子從動件時若從強(qiáng)度和耐用性考慮，滾子的半徑應(yīng)取大些。滾子半徑取大時，對凸輪的實(shí)際輪 廓曲線影響很大，有時甚至使從動件不能完成預(yù)期的 運(yùn)動規(guī)律。(b)(a)滾子半徑的選擇1)滾子半徑的選擇.凸輪理論輪廓為內(nèi)凹時由圖(a)可得P，=P応吐巧實(shí)際輪廓曲線曲率半徑總大于理論輪廓曲線曲率半徑。因此，不論選擇多大的滾子，都能作出實(shí)際輪

11、 廓曲線。當(dāng)理論廓線外凸時（可分為三種情況）P1 = P muf rTDp泅Mt P f o這時所得的凸輪實(shí)際輪廓為光滑的曲線（如圖b）2）P mi = rT時Q7 0,實(shí)際輪廓線變尖，極易磨損，產(chǎn)生失真（如圖C）。3）。価 衍時/TvO,即實(shí)際曲線出現(xiàn)交叉會出現(xiàn)嚴(yán)重失真（如圖d）。b)/c)d)flmin 廠TQmin 廠 Tmln 廠 TE滾子半徑的選擇一般推薦r尸o. 8p mino為了避免岀現(xiàn)尖點(diǎn)，一般要求p 血35mm。(2 )壓力角的校核對從動件的作用力邢方向與從動件上力作用點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角(X稱為壓力角。F、= F cos aF2 - F sin a自鎖：當(dāng)理大到一定程

12、度后，以至于導(dǎo)路的摩擦阻力大于有效分力時，無論凸輪給予從動件多大的力, 從動件都不能運(yùn)動。、4. 4.2壓力角的校核推薦壓力角數(shù)值 移動從動件二30。擺動從動件二45?；爻讨?，一般不會有自鎖現(xiàn)象，壓力角取值為儀匸7080、C3)基圓半徑的確定根據(jù)凸輪的結(jié)構(gòu)確定鞏:在設(shè)計(jì)凸輪時，先根據(jù)條件確定基圓半徑r制成凸輪軸時，rb=r+rT+(2-5)mm ；單獨(dú)制造凸輪時，rb= rh+ rT+(2-5)mmo25瑁弈呂60諾模圖102015 /凸輪轉(zhuǎn)角e70“/ 80X, 90% 100201015h/rb等速運(yùn)動h 010. 10O25 60凸輪， 轉(zhuǎn)角 /h/r. /擺線運(yùn)動0.10.2 /o4

13、0. 6 L 0 2.i 11人j I丿丄.丿iii/i t I i j n rji 1 0.2 /0.4 0.6 1.0 2.0 h/rh / 簡諧運(yùn)動20、2540 45 50(b)5570 80900 5. 05.0606510020030035085807570設(shè)：凸輪升程角45,amax=305e程h=30mg簡諧運(yùn)動，求基圓半徑解：過升程角45amax=30直線相交于直徑線上得h/rb=0.35所以，rb=h/0.35=30/0.35=86mm:凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用:凸輪機(jī)構(gòu)的分類:推桿的常用運(yùn)動規(guī)律Y等速運(yùn)動等加速等減速運(yùn)動簡諧（余弦）運(yùn)動規(guī)律:凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)/設(shè)計(jì)方法所依據(jù)的基本原理一反轉(zhuǎn)法 “設(shè)計(jì)方法：圖解法、解析法凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定滾子半徑、基圓半徑、壓力角、作業(yè)P49(7)(8)