机械设计基础第四版第3章

从动件常用运动规律
2.等加速等减速运动规律 2.等加速等减速运动规律 (Law of Constant Acceleration and Deceleration Motion)
从动件在前半推程（回程） 从动件在前半推程（回程）作等加速 运动，在后半推程（回程） 运动，在后半推程（回程）作等减速 运动，通常加速度和减速度绝对值相 运动， 等。
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从动件常用运动规律
二、从动件运动规律(Law of Motion of Follower ) 从动件运动规律(Law 以推程为例进行分析) (以推程为例进行分析) 等速运动规律(Law 1. 等速运动规律(Law of Constant Velocity Motion) 从动件运动的速度为常数称为等速运动规律 v2=v0=常数 s2=v0t
§3-3 盘状凸轮轮廓的设计 一、 反转法
凸轮机构的相对运动情况： 凸轮机构的相对运动情况： 凸轮ω 方向转 凸轮ω1方向转+ 从动件移
凸轮静止 从动件移 +从动件以- ω1 从动件以-
方向绕凸轮回中心转动 方向绕凸轮回中心转动 从动件始终与凸轮保持接触， 从动件始终与凸轮保持接触，从动件尖顶 的一系列位置——凸轮轮廓 的一系列位置 凸轮轮廓
F ⋅ cos α
F " = F ⋅ sin α
α ↑ F"↑ F '↓
时发生自锁。 当F’’f ＞ F’ 时发生自锁。
一般要求[α 一般要求 α] =30°～38° ° °
凸轮设计中应注意的问题
二、压力角与基圆半径的关系
复习： 复习：点的合成运动 动点相对于定参考系的运动， 动点相对于定参考系的运动，称为绝对运动a 动点相对于动参考系的运动，称为相对运动. 动点相对于动参考系的运动，称为相对运动. 动参考系相对于定参考系的运动， 动参考系相对于定参考系的运动，称为牵连运 动, 点的速度合成定理： 点的速度合成定理：动点在某瞬时的绝对速度 等于瞬时牵连速度与相对速度的矢量和。 等于瞬时牵连速度与相对速度的矢量和。
v0 − 0 开始a 开始a2= ∆t → 0 ∆t = +∞ lim
dv2 a2 = =0 dt
0 − v0 = −∞ 停止a 停止a2= ∆t → 0 ∆t lim
开始、停止时加速度无穷大，惯性力也无穷大， 开始、停止时加速度无穷大，惯性力也无穷大， 我们把加速度无穷大引起的冲击称刚性冲击 刚性冲击. 我们把加速度无穷大引起的冲击称刚性冲击.只 适用于低速和从动件质量较小的凸轮机构
s2=R-R
cosθ
θ δ1 δ1 = (θ = π ) π δt δt
h 其中R= 其中 2
即位移方程： 即位移方程： 速度曲线方程： 速度曲线方程：
ds2 h π π dδ 1 hπw π v2 = = sin δ 1. . = sin δ 1 δ t δt dt δt dt 2 2δt
dv 2 hπw π π dδ 1 hπ 2ω π a= = cos δ 1 . . = cos δ 1 2 dt 2δ t δ t δt dt 2δt δt
h π s 2 = (1 − cos δ 1 ) 2 δt
从动件常用运动规律
加速度曲线方程： 加速度曲线方程：
行程始末会引起柔性冲击，只适于中速场合， 行程始末会引起柔性冲击，只适于中速场合， 此外，还有其它的加速度运动规律。 此外，还有其它的加速度运动规律。为了获得更好的运动 特性，可以把各种运动规律组合起来应用， 特性，可以把各种运动规律组合起来应用，组合时应保证 加速度线图始终保持连续。 三、从动件运动规律的选择 选择考虑因素： 选择考虑因素：刚性冲击和柔性冲击 vmax和amax
a 2 = a0 v2 = a0t
1 s2 = a0t 2 2
在起始点及等加等减的交结点加速 度发生突变，发生柔性冲击 柔性冲击， 度发生突变，发生柔性冲击，适宜 于中、低速， 于中、低速，轻载场合
从动件常用运动规律
3.余弦加速度 简谐)运动规律 余弦加速度(简谐 运动规律 余弦加速度 简谐 (Law of Cosine Acceleration Motion) 简谐运动——质点在圆周上作 质点在圆周上作 简谐运动 匀速运动， 匀速运动，它在该圆直径 上的 投影所构成的运动
盘状凸轮轮廓的设计
二、对心尖顶直动从动件凸轮轮廓的设计(Line 对心尖顶直动从动件凸轮轮廓的设计 对心尖顶直动从动件凸轮轮廓的设计 Translating Tip Follower Cams) 1.已知条件：基圆半径 0 , 凸轮的转动方向，从动件 已知条件： 已知条件 基圆半径r 凸轮的转动方向， 的位移线图s 的位移线图 2 = f(δ1) 2. 设计步骤 （1）按同一比例尺绘制 从动件位移线图和基圆。 从动件位移线图和基圆。 （2）等分从动件位移 线图和基圆。 线图和基圆。 量取11 11’=C （3）量取11 =C1B1, 22’=C2B2,… 22 =C 得B1 ，B2 ，… 以光滑曲线连C （4）以光滑曲线连C0，B1，B2，…得凸轮轮廓曲线 得凸轮轮廓曲线
三、滚子半径的选择 (Selection of Roller Radius) 1. 凸轮理论轮廓为内凹
ρ s min = ρ min + rs
2. 凸轮理论轮廓为外凸时
ρ s min = ρ min − rs
1)当 ρmin > rs 时,ρmin>0； 当 ； 2)当ρmin= rs 时,ρmin= 0, 工 当 作轮廓上出现尖点； 作轮廓上出现尖点； 3)当ρmin< rs 时,ρmin< 0， 当 ， 出现“失真”现象。 出现“失真”现象。
v B 2 = v B1 + v B 2 B1
其中 VB2=V2 VB1=ω(r0+s2) V2=ω(r0+s2)tgα
运动规律给定
ds2 dδ = (r0 + s2 )tgα dt dt
α ↓ r0 ↑
结构不紧凑,它们成反比关系 结构不紧凑 它们成反比关系 它们成反比关系.
凸轮设计中应注意的问题
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பைடு நூலகம்
盘状凸轮轮廓的设计
三、移动滚子从动件凸轮机构(Translating Roller 移动滚子从动件凸轮机构(Translating Follwer Disk Cams)
四、平底从动件凸轮机构
§3-4 凸轮设计中应注意的问题
设计中要求受力良好，结构紧凑。 设计中要求受力良好，结构紧凑。 一、凸轮机构的压力角和自锁(Pressure Angle And Self Lock) 凸轮机构的压力角和自锁 驱动力F与从动件绝对速度所夹锐角 称为压力角。 与从动件绝对速度所夹锐角α 驱动力 与从动件绝对速度所夹锐角α称为压力角。 沿导路方向(有用 沿导路方向 有用) F ' = 有用 力F可分解为 ： 可分解为 对导路的压力(有害 对导路的压力 有害 )
避免失真办法 避免失真办法
2）摆动从动件 Oscillating ）
§3- 2从动件常用运动规律 从动件常用运动规律
一、基本术语 凸轮基圆 ： 以凸轮轴心 为圆心,以其轮廓最小向径 为圆心 以其轮廓最小向径 r0为半径的圆； 为半径的圆； 推程运动角：与从动件推 推程运动角： 程相对应的凸轮转角， 程相对应的凸轮转角， δt 远休止角 ： 与从动件远休 程相对应的凸轮转角， ； 程相对应的凸轮转角，δ s； 回程运动角：与从动件回程相对应的凸轮转角， 回程运动角：与从动件回程相对应的凸轮转角， δ h ； 与从动件近休程相对应的凸轮转角， 近休止角 ： 与从动件近休程相对应的凸轮转角， δ s' ； 从动件行程: 在推程或回程中从动件的最大位移,用 表示； 从动件行程 在推程或回程中从动件的最大位移 用 h 表示； 凸轮回转中心与从动件导路间的偏置距离,用 表示。 偏 距 : 凸轮回转中心与从动件导路间的偏置距离 用 e 表示。
第三章 凸轮机构 CAMS
§3-1 凸轮机构的类型及应用 一、凸轮机构 的应用 凸轮机构——高副机构，可方便实现各种复杂的预期的运动规律 高副机构， 凸轮机构 高副机构
凸轮机构的应用及分类
的分类(Classification of Cams） 二、凸轮机构 的分类 ） 1. 按凸轮形状分 1）盘形凸轮 (Disk Cam) ） 2）移动凸轮 (Translating Cam) ） 3）空间凸轮(Spatial Cam) ）空间凸轮
2. 按从动件形式分 1）尖顶从动件 (Tip Follower) ） 2）滚子从动件 (Roller Follower) ） 3）平底从动件 (Flat-faced Follower) ）
凸轮机构的应用及分类
3. 按从动件 运动形式分 1）移动从动件 ） (Translating Follower)