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)

2、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

3、 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

4、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

5、 ）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

6、 ~—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 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

7、件導(dǎo)路偏離凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離e。 A C I I 120 6(r 6 90 904 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= ZAOB 6. 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

8、止 不動所對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角 6s o 6S=ZBOC 與回程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6’。 6s* =ZAOD 7 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=ZCOD 9、 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_降一停 ⑸或時間（，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

9、的形狀。 run r vo So 8 1 ?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 = （hj5^cd =常數(shù) d g [O, Jo a = 0 1 ■等速運(yùn)動規(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。 SoH 80 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)

10、動的運(yùn) 動規(guī)律。 4/i af-18^ A B 80 O M2 cl 6 2■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)

11、動，加速度曲線變?yōu)? 連續(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

12、，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 0 0 ? G)= - (D 從動件 V V-3

13、 2 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! Bo Bi b2 ? B3 b4 b5 co J c B6 co h “ 2 3 -90。 r4 6 718 150 (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q C］、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)。 圖解法設(shè)計(jì)凸

14、輪輪廓曲線 IE III 卩對心半屎直動從動件盤形凸輪 2 2 ■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

15、?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()+ $) 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 0 > yr - 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

16、 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 ①.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 廓曲線。 ◎當(dāng)理論廓線外凸時（可分為三種情況） P1 = P muf rT Dp泅〉Mt P f > o這時所得的凸輪實(shí)際輪廓為光滑的曲線

17、（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T Qmin 廠 T mln —廠 T E—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》3?5mm。 (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 a F2 - F sin a 自鎖：當(dāng)理大到一定程度后，以 至于導(dǎo)路的摩擦阻力

18、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⑷二30。 擺動從動件⑷二45。 回程中，一般不會有自鎖現(xiàn)象，壓力角取值為儀匸70?80 、C3)基圓半徑的確定 ①根據(jù)凸輪的結(jié)構(gòu)確定鞏: 在設(shè)計(jì)

19、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)mmo 25瑁弈呂60 諾模圖 10 20 15 / 凸輪轉(zhuǎn)角e 70“ / 80 X, 90 % 100 20 10 15 h/rb等速運(yùn)動 h 010. 10< 20. 3 0. 4 0. 6 1. 0 2. 0 1戸屮詁[山* "I丿| I 1“ |1[|||丄| hf曲M 1 0-01

20、 0. 1 0-2 0.3 0.4 0.61.0 2. 0 5. 0 15\ 25 30 3.0 6.0 200 .300 ^350 85 TTO oha h/rb等加速等減速運(yùn)動 r 80 丿75 / 70 65 15 35 40 45 50 55 60 I>O 25 60 凸輪， 轉(zhuǎn)角 // h/r. /擺線運(yùn)動 0.1 0.2 /o?4 0. 6 L 0 2. 』i ] [ 1 1人」j ▼ I丿」丄].丿」 i>~ii/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、 25

21、 40 45 50 (b) 55 70 80 90 0 5. 0 5.0 60 65 100 200 300 350 85 80 75 70 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45^amax=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)