凸轮机构ppt

控制下按预定的运动规律作往复移动
或摆动。
§3－1凸轮机构的应用和类型
结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。 作用：将连续回转=> 从动件直动摆动凸轮机构。 凸轮组合 优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。 动态演示 缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。 应用：牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥 匙机、单柱塞泵等。 分类：1)按凸轮形状分：盘形、移动、 圆柱凸轮(端面) 。 2)按推杆形状分：尖顶、滚子、
c
, Φs
远休止—当凸轮继续回转Φs ，从动件在
最远位置停止不动。
D
Φs
,
r0
φwk.baidu.com
o
t
φ
φs
Φ
,
回程— 从动件在弹簧或重力作用下，
以一定运动规律回到起始位置。与回 程对应的凸轮转角Φ’为回程运动角。
, Φ
φs
ω1
B
设计：潘存云
近休止—当凸轮继续回转Φ’s
在最近位置停止不动。
，从动件
C
推程、远休止、回程、近休止
min> rT
对于外凸轮廓，要保证正常工作，应使： ρ
3.对心直动平底从动件盘形凸轮(略) 对心直动平底从动件凸轮机构中，已知 凸轮的基圆半径r0，角速度ω 和从动件 的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
7’ 5’ 3’ 1’ 1 3 5 78 8’ 9’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
对平底推杆凸轮机构，也有失真现象。
可通过增大r0解决此问题。
设计：潘存云
r0
O
r0
本章重点：
①凸轮的类型及常用从动件运动规律
②理论轮廓与实际轮廓的关系；
③凸轮压力角α； ④掌握用图解法设计凸轮轮廓曲线的步骤与方法；
-ω 1
ω1
1’ 2’ 3’ 12 4’ 3 4 5’ 5 6’ 6 7 设计：潘存云 7’ 8 8’
15 14’ 14 13’ 13 12 11 9 10 12’
11’ 设计步骤： 10’ 9’ ①选比例尺μ l作基圆r0。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件平底直线在各等分点的位置。 ④作平底直线族的内包络线。
改进型运动规律
o
设计：潘存云
h Φ δ1 Φ δt Φ δ1 +∞ Φ δ1 -∞ 正弦改进等速
将几种运动规律组合， 以改善运动特性。
v2
o a2 a o
§3－3 凸轮机构的压力角
定义：接触轮廓法线与从动件速度方向所夹的锐角α Ff 一、压力角与作用力的关系 不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。 n F F’ F’----有用分力, 沿导路方向 α F”----有害分力，垂直于导路 B F” F”=F’ tg α F’ 一定时， α↑ → F”↑， ω1 若α大到一定程度时，会有： O
理 论 轮 廓 曲 线
实 际 轮 廓 曲 线
滚子半径的确定
ρa－工作轮廓的曲率半径，ρ－理论轮廓的曲率半径，
rT－滚子半径 rT
轮廓正常
内凹
轮廓正常
外凸 ρ ρ
a
ρ
ρa
ρ
rT
ρa＝ρ＋rT
轮廓变尖
ρ > rT ρa＝ρ－rT
轮廓失真
ρ
rT
rT
设计：潘存云
ρ ＝rT ρa＝ρ－rT＝0
ρ <rT ρa＝ρ－rT<0
§3－2 从动件的常用运动规律
设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运 动规律，然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。
基本术语：
基圆—以凸轮轮廓的最小向径为半径的圆。 推程— 从动件以一定运动规律由距离回
转中心最近位置A到达最远位置B。与推程 对应的凸轮转角Φ为推程运动角。 B’ h A
s
B
设计：潘存云
设计步骤小结： ①选比例尺μ l作基圆r0。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
1.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮
偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知 凸轮的基圆半径r0，角速度ω 和从动件 的运动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓 曲线。
r0 ↓ → α↑
其它条件不变的情况下，基圆半径越小，压力角越大。基圆半径
过小，压力角就会超过许用值。因此，实际设计中应在保证凸轮
轮廓的最大压力角不超过许用值的前提下，考虑缩小凸轮的尺寸。
若发现设计结果α〉[α]，可增大r0
v2 n
对于平底推杆凸轮机构：
ω1
rmin
设计：潘存云
α＝？ 0
O
n
§3－4 图解法设计凸轮轮廓
15’
15
k10 k9
7’ 5’ 3’ 1’ 1 3 5 78
e -ω
ω
k12 k11 k k k13 14 15
A
8’
9’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
14’ 14
13’ 12’
13 12 11 10
O
k4k3 k1 k2
k8
k7 k k5 6
9
设计：潘存云
设计步骤小结：
①选比例尺μ l作基圆r0;
当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。
推程、远休止、回程、近休止
s s(t ) v v(t ) a a(t )
运动规律：
s
B’ h A
位移曲线 φ
推杆在推程或回程时，
其位移S、速度V、和加
D
φ’s
Φ
,
r0
设计：潘存云
o φ φs Φ φ’s
,
速度a随时间t 的变化规
律。T:推程时间
-ω 1 1
2 ω1 O 1 2
3
设计：潘存云
3
一、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 *.对心直动尖顶从动件盘形凸轮 对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知 凸轮的基圆半径r0，角速度ω 和从动件 的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
7’ 8’
-ω
ω
5’
3’ 1’ 1 3 5 78
9’10’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
录音机卷带机构
5 摩擦轮 4 4
3 3
皮带轮 皮带轮
2
设计：潘存云
3
1 送料机构
走刀机构
凸轮机构特点：
优点:
只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸 轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动 规律的运动，而且设计简单;凸轮机构结构简单、紧凑、 运动可靠。
缺点: 凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的 润滑，容易磨损。 适用: 凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应 用于自动机械、仪表和自动控制系统中。
11’ 10’ 9’
②反向等分各运动角;
③确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置;
④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
2.滚子直动从动件盘形凸轮
滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆 半径r0，角速度ω 和从动件的运动规律，设计 该凸轮轮廓曲线。
7’ 5’ 3’ 1’ 1 3 5 78 8’
-ω
ω
9’ 11’ 12’
第3章 凸轮机构
§3－1 凸轮机构的应用和类型(重点) §3－2 从动件的常用运动规律(简介) §3－3 凸轮机构的压力角(难点) §3－4 图解法设计凸轮的轮廓(简介) §3－5 解析法设计凸轮的轮廓(略)
凸轮机构组成
凸轮机构由凸轮1、从动件2、机 架3三个基本构件及锁合装置组成。 是一种高副机构。其中凸轮是一个具 有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作连 续等速转动，从动件则在凸轮轮廓的
滚子 平底从动件。
特点： 尖顶－－构造简单、易磨损、用于仪表机构； 滚子――磨损小，应用广； 平底――受力好、润滑好，用于高速传动。
3) 按推杆运动分：直动 (对心, 偏置)、摆动 、 对比
尖顶
平顶直动
平顶摆动
尖顶摆动
应用实例：
3
线
2 A
设计：潘存云
1
绕线机
卷带轮
设计：潘存云
2 1 1 放音键 放音键
13’ 14’ 9 11 13 15
理论轮廓
设计：潘存云
设计步骤小结：
实际轮廓
①选比例尺μ l作基圆r0。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件尖顶在各等分点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线。
对心滚子移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计
φ
ω
B
φs
C
1.等速运动规律
推程:
s
h
h h s , v v0 , a 0
Φ
v
Φ, t
Φ, t a 刚性冲击
+∞
Φ, t
－∞
等速运动规律用于低速轻载的场合。
2.简谐运动规律(略)
3 推程:
h s (1 cos ) 2 h v sin 2
4
2
6 s 5 h
设计：潘存云
1
Φ
v V =1.57hω /2δ max
1 2 3 4 5 δ t
6
0
Φ a
h 2 2 a cos 2 2
柔性冲击
简谐运动规律只宜于用于中、低速凸轮机构。
Φ
s
3.正弦加速度运动(略)
Φ v
h Φ
Φ
无冲击
a Φ
不产生任何冲击，可用于高速凸轮机构。
s2 s
设计：潘存云
Ff > F’
→机构发生自锁。
n
为了保证凸轮机构正常工作，要求：
α < [α]
[α]= 30˚ ----直动从动件； [α]= 45°----摆动从动件； [α]= 70°～80°----回程。
二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系(略) ds/dφ ± e tgα = s + r20 - e2
1.凸轮廓线设计方法的基本原理 2.用作图法设计凸轮廓线
1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮 2)偏置直动尖顶从动件盘形凸轮 3)对心滚子直动从动件盘形凸轮
4)偏置滚子直动从动件盘形凸轮 5)对心直动平底从动件盘形凸轮(略) 6)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构(略)
1 .凸轮廓线设计方法的基本原理
凸轮反转原理： 给整个凸轮机构加上绕凸轮轴心O点的公共角速度-ω1 ，机构 各构件之间的相对运动不变，此时，凸轮将静止，而从动件 一方面随机架和导路以角速度-ω1绕O点转动，另一方面沿导 路按预定运动规律作往复移动。尖顶复合运动的轨迹即凸轮 的轮廓曲线。 依据此原理可以用几何作图的 方法设计凸轮的轮廓曲线，例 如： 3’ 2’ 1’