第06章 凸轮机构

第六章凸轮机构第六章凸轮机构第六章凸轮机构参考文献张策主编，《机械原理与机械设计》（上册），机械工业出版社，2004黄锡恺等，《机械原理》，高等教育出版社，1997其他机械原理的相关书籍第六章凸轮机构第一节概述第二节从动件常用运动规律第三节图解法设计平面凸轮轮廓第四节解析法设计平面凸轮轮廓第五节凸轮机构基本尺寸的确定本章重点1.平面凸轮轮廓曲线的设计2.凸轮机构基本尺寸的确定主要内容第六章凸轮机构一、凸轮机构组成：凸轮、从动件和机架凸轮：是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作连续等速转动。从动件：按预定运动规律作间歇（或连续）直线往复移动或摆动。特点：从动件可按任意给定规律运动，结构简单、紧凑；凸轮轮廓加工困难，从动件易磨损。第一节概述第六章凸轮机构内燃机第六章凸轮机构二、凸轮机构类型按凸轮的形状分1.盘形凸轮a）移动凸轮b）2.圆柱凸轮c）第六章凸轮机构第六章凸轮机构第六章凸轮机构第六章凸轮机构按从动件的形状分1.尖底从动件a）2.滚子从动件b）3.平底从动件c）第六章凸轮机构第六章凸轮机构第六章凸轮机构第六章凸轮机构第二节从动件常用运动规律回程推程停程盘形凸轮机构基圆－rb行程－h推(回)程运动角－、’远(近)程休止角－s、s’第六章凸轮机构从动件运动规律是从动件在整个工作循环中，运动参数（位移、速度和加速度）随凸轮转角变化的规律。从动件的运动规律与一定的凸轮轮廓形状相对应。第六章凸轮机构一.等速运动规律刚性冲击适用于低速凸轮机构00hshvva第六章凸轮机构二.等加速等减速运动规律等加速等减速柔性冲击适用于中、低速凸轮机构222202244hshvhaa222222()4()4hshhvha第六章凸轮机构三.简谐运动规律在运动始末点（A、E点），加速度有变化－柔性冲击，只适于中速；当从动件作连续升-降循环运动时，加速度曲线连续，无冲击，可用于高速凸轮机构。2221(1cos)2sin2cos2shvha第六章凸轮机构第三节图解法设计平面凸轮轮廓已知：从动件的运动规律凸轮的基圆半径方法：反转法原理：设想凸轮固定不动，从动件一方面随导路绕凸轮轴心反方向转动，同时又按给定的运动规律在导路中作相对运动，从动件尖底的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。第六章凸轮机构一.直动从动件盘形凸轮轮廓1、尖底从动件已知：从动件导路与凸轮回转中心的偏距e凸轮基圆半径rb凸轮以等角速度逆时针方向转动从动件的位移线图第六章凸轮机构步骤：以o为圆心作基圆和偏距圆确定从动件起始位置C。使从动件中心线与偏距圆切于A点，并与基圆交于C点。将运动线图分成若干等分，并将偏距圆自A点沿顺时针方向分成对应的等分A1、A2……。erbCAO第六章凸轮机构过分点A1、A2……作偏距圆切线，交基圆于B1、B2……等点。从动件尖底从B1点沿切线方向移动S1到C1点，从B2移动S2到C2点……，用光滑曲线连接C-C1-C2……，此曲线为凸轮轮廓曲线。第六章凸轮机构2、滚子从动件以滚子中心作为上述从动件尖底，依上述方法画出凸轮轮廓理论廓线。以理论廓线上各点为圆心，以滚子半径为半径，沿理论廓线作一系列圆。这些圆的内包络线即为滚子从动件凸轮的实际轮廓曲线。第六章凸轮机构二.摆动从动件盘形凸轮轮廓已知：凸轮轴心与从动件的回转中心距a凸轮基圆半径rb，从动件长L凸轮以等角速度逆时针方向转动从动件的位移线图第六章凸轮机构步骤：以凸轮中心o为圆心，以rb、a为半径作基圆及中心圆。在中心圆上取一点o1为从动件转动中心的起始位置，以o1为圆心以l为半径画弧交基圆于Ao，则o1Ao为摆动从动件的起始位置。将运动线图的横坐标分成若干等分（如图）。以o1为起点沿顺时针方向把中心圆分成与运动线图对应的等分o1′、o2′……。以o1′为圆心，以L为半径画弧，交基圆于C1，作∠C1o1’A1=1，交弧于A1点，A1为凸轮廓线上一点。同理可求出A2、A3……等点。平滑联结A0、A1、A2……成曲线，此曲线为所求凸轮的轮廓曲线。第六章凸轮机构第四节解析法设计平面凸轮轮廓一、尖底直动从动件盘形凸轮轮廓已知：偏距e、基圆半径rb、从动件运动规律s＝f（）求：凸轮轮廓曲线上各点坐标设计原理－反转法第六章凸轮机构极点极轴极坐标系向径极角0A2222arctanarctanbbAreresee2222()Abrrese第六章凸轮机构二、摆动从动件盘形凸轮轮廓已知：基圆半径rb，摆杆长度，凸轮以等角速度逆时针转动中心距OO1=a摆杆运动规律＝f（）求：凸轮轮廓曲线上各点坐标设计原理－反转法l第六章凸轮机构极点极轴极坐标系向径极角)cos(2022alalrA0A2220cos2blaral第六章凸轮机构第五节凸轮机构基本尺寸的确定一、凸轮机构压力角的确定压力角：不考虑摩擦时，凸轮对从动件的正压力（沿n－n方向）与从动件上力作用点的速度方向所夹的锐角。压力角越小，推动从动件的有效分力越大，机构受力情况越好，效率越高。第六章凸轮机构为改善凸轮受力情况，在结构允许条件下，尽可能导轨长度lb和悬臂尺寸la。若其它条件不变，，则推力F。lim机构自锁，许用压力角[]lim工作行程：移动从动件[]30，摆动从动件[]45回程：[]70～802cos()(1)sin()0ablfl2cos()(1)sin()QabFFlfl第六章凸轮机构二、基圆半径的确定知：rb↑→↓rb↓→↑2tan()()KKKbKbKbKdsdsvdtddrsrsrsdt21tan()tankkbkvvrs第六章凸轮机构三、滚子半径的确定滚子半径rr、实际廓线曲率半径c、理论廓线曲率半径对于内凹的理论轮廓曲线不论滚子半径多大，实际轮廓曲线总可以作出来。rcr第六章凸轮机构对于外凸的理论轮廓曲线1.rr、c0，实际轮廓曲线可以作出。rcr第六章凸轮机构2.rr=、c=0，实际轮廓曲线出现一尖点，易磨损。c）图3.rr、c0，产生交叉的实际轮廓曲线，得不到完整的轮廓曲线，从动件运动将会失真。d）图第六章凸轮机构结论滚子半径rr必须小于凸轮理论轮廓线外凸部分的最小曲率半径可根据经验公式选取：minbrrrrr4.08.0min及第六章凸轮机构本章难点－轮廓线设计的反转法原理。正确确定从动件在反转运动中的位置对心直动从动件位置线通过凸轮轴心；偏置直动从动件位置线与偏距圆相切；摆动从动件初始位置线是以摆杆回转中心为圆心，摆杆长为半径作弧与基圆的交点，此交点与摆杆回转中心的连线。正确确定从动件的位移或摆角直动从动件的位移从位置线与基圆的交点开始；摆动从动件的摆角从摆杆初始位置线开始。