机械原理_凸轮机构

)

a
2 h 2 2 sin( ) 2
运动规律组合应遵循的原则
• 对于中、低速运动的凸轮机构，要求从动 件的位移曲线在衔接处相切，以保证速度 曲线的连续。——无刚性冲击 • 对于中、高速运动的凸轮机构，则还要求 从动件的速度曲线在衔接处相切，以保证 加速度曲线的连续。 ——无柔性冲击
v= c1 a=0
n=1：等速运动规律
s = c0+c1 s
h
=0, s=0; =, s=h.
S
v h
h
a0
v
0

刚性冲击
0 a=0
a


0

4
n=2：等加速等减速运动规律
s c0 c1 c2
升程前半段
2
n=2：等加速等减速运动规律
– 力锁合的凸轮机构 – 形锁合的凸轮机构
• 沟槽凸轮机构 • 等宽凸轮机构
凸轮机构的分类
• 按凸轮与从动件的锁合方式分
凸轮机构的分类
• 按凸轮与从动件的锁合方式分
– 形锁合的凸轮机构
• 等径凸轮机构 • 主回凸轮机构
凸轮机构的应用
• 内燃机配气凸轮机构
进刀凸轮机构
2
冲压机
• 优点
凸轮机构的特点及用途
a 柔性冲击
h -amax
s
柔性冲击

0, s 0, v 0 2, s h 2
2h 2 s 2 4h v 2 4h 2 a 2
a 2 c2
2
2, s h 2 , s h, v 0
0

h (max)
' ' S Φ Φ ΦΦ S
2 π
O2

O1
O1
a
rb
e
rb
3
凸轮机构的设计任务
• 凸轮轮廓曲线的设计
– 图解法 – 解析法 S ()
' Φ ΦS Φ
' Φ S
从动件常用运动规律
• 运动循环的类型
S ()
2π
• 绘制凸轮机构工作图

Φ
S ()
' Φ
' Φ S
2π

()
凸轮基圆半径的确定
加大基圆半径，可减小压力角，有利于传力 1）机构受力不大，要求机构紧凑
rb ( ds / d e v 2 / 1 e s)2 e 2 ( s)2 e 2 tg[] tg[]
图解法设计盘形凸轮轮廓曲线
• 尖顶移动从动件盘形凸轮机构 • 滚子移动从动件盘形凸轮机构 • 尖顶摆动从动件盘形凸轮机构
ห้องสมุดไป่ตู้
升-停-回-停型 S (RDRD)
升-回-停型 (RRD)
2π
Φ
ΦS
' Φ

2π
Φ
' Φ

升-停-回型 (RDR)
升-回型 (RR)
从动件的运动规律的数学方程
位移 速度 加速度 跃动度
常用运动规律
• 基本运动规律
– 多项式运动规律 – 余弦加速度运动规律 – 正弦加速度运动规律
S f ( )
dS dS d dS v dt d dt d
O2
0 arccos
• • • •
S
h 1 2 s1 3 s2
rb
O
e
1
s1 s2
2’
1
3'
2


1
偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计
-
F s1 1 v 2 s2
偏置尖顶移动从动件盘形凸轮的设计步骤
已知：S=S（），rb，e，
S
h 1 2 s1 3 s2
rb
O
1 1 1
s1
1
2

1'
3 h
S

9
10
1 2 3
8 7 6 4 5
2. 以同样的比例画出凸轮轮廓曲线
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1800 0 30003600 210

对心尖顶移动从动件盘形凸轮的设计步骤
反转法的基本原理（偏置机构）
-
s1 1 1’
画基圆 按照－ω的方向，等分基圆 连接基圆中心与各等分点，做射线 按照－ω的方向，依次在射线上由基圆向外 侧量取从动件位移，确定凸轮轮廓曲线上 的各点 • 用平滑的曲线连接各点
例: 已知 rb、h、凸轮转向、从动件运动规律 凸轮转角 0～180 180 ～210 210 ～300 300 ～360 解: 1.
H
S
h 1 2 s1 3 s2
1 s1
1' s2 h 2' 3'
2

rb
O
1 1
从动件运动规律 等速上升h 远休止 等速下降h 近休止
0
先以一定比例画出从动件位移线图
e
画基圆 画偏距圆 按照－ω的方向，等分偏距圆 过等分点做偏距圆的切线 按照－ω的方向，依次在切线上由基圆向外 侧量取从动件位移，确定凸轮轮廓曲线上 的各点 • 用平滑的曲线连接各点
• • • • •
7
偏置滚子从动件凸轮轮廓曲线设计
-
F
偏置滚子移动从动件盘形凸轮的设计步骤
已知：S=S（），rb，e， ，rr

• • • •
图示为一对心滚子移动从动件 盘形凸轮机构。已知凸轮为一 偏心圆盘，其圆心为O′、半径 为30mm、转动中心为O；滚 子半径为4mm，O′O=8 mm， 凸轮的转动方向如图所示。试 作图求出： 凸轮的理论轮廓和基圆（标明 基圆半径rb）； 机构在图示位置时的压力角； 当滚子在B点与凸轮接触时， 从动件的位移s； 凸轮机构的行程h。
O
e
S0
A
(,S) h 推程运动角 远休止角 近休止角 回程运动角 D 2π O ’ S’ (A) S B
基圆
a
0
S
B C
rb
D C
D
凸轮机构的设计任务
• 从动件运动规律的设计
S ()
凸轮机构的设计任务
• 凸轮机构基本尺寸的设计
– 移动从动件：基圆半径rb，偏心距e; – 摆动从动件：基圆半径rb ，凸轮转动中心到从 动件摆动中心的距离a及摆杆的长度l; – 滚子从动件：滚子半径rr。

0, s 0, v 0 ,s h h s 1 cos( 2 h v sin( ) 2 2h 2 a cos( 2 2
柔性冲击

)
0 j 0
0,s 0 ,s h 1 2 s h sin( ) 2 h 2 v 1 cos( )
移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸
• 基圆半径rb，偏心距e 压力角 n 2 v2 A r rb
P13
tg
CP OP OC s0 s AC
v2 1
t
S
1 OP v 2 ，即 OP
tg v2 / 1 e rb2 e 2 s
t 1 1 O 3
S0
eC P n
vmax
v
0
2h s h 2 ( ) 2 4h v 2 ( ) 4h a 2 2

0
j
amax
v c1 2c2
升程后半段
0

• 增加多项式的幂次，可获得性能良好的运动规律



余弦加速度规律
a c1 cost c1 cos( ) v adt c1 sin( ) c2 2 s vdt c1 2 2 cos( ) c2 c3
• 应有利于减小从动件工作行 程时的最大压力角。为此应 使从动件在工作行程中，点 C和点P位于凸轮回转中心O 的同侧，此时凸轮上C点的 线速度指向与从动件工作行 程的线速度指向相同。 • 偏距不宜取得太大，一般可 近似取为：
2 v2 A 1 1 O 3 r rb eC P
1 (v v ) e max min rb 2 1
正弦加速度规律

2 a c1 sin(t) c1 sin( ) 2 v adt c1 cos( ) c2 2 s vdt c1 2 sin( ) c2 c3 4 22 2

s 0 v 0 a

s

0 v 0 a 0 j 0
本章内容
• • • • • 凸轮机构的应用及分类 凸轮机构的工作原理 从动件常用运动规律 盘形凸轮机构基本尺寸的确定 图解法设计盘形凸轮机构
第三章 凸轮机构
凸轮机构的组成
• 凸轮机构：凸轮是 一个具有曲线轮廓 的构件。含有凸轮 的机构称为凸轮机 构。它由凸轮、从 动件和机架组成。 • 按凸轮的形状分
瞬心
P23
e 0时, tg
v2 1 (rb s )
偏距e的大小和偏置方位的选择原则
n
A t O C e
t
CP OP OC tg s0 s AC v / e tg g 2 1 2 2
rb e s
P n
瞬心
(P13)
1
P23
基圆半径、偏距大小、 偏置方向对凸轮机构的 压力角有很大影响。
– 盘形凸轮 – 移动凸轮 – 圆柱凸轮 – 圆锥凸轮
凸轮机构的分类
凸轮机构的分类
• 按从动件上高副元素的几何形状分