機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(少學(xué)時(shí))第19講.ppt

1、舊課回顧,按照給定條件設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu),1、 按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),2、 按兩連架桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),3、按連桿上任意標(biāo)志線的三組對應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),4、按給定的行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),第十三章 凸輪機(jī)構(gòu),本章重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容：,1、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類（了解）,4、凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,3、凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì),2、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,熟知從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇原則。,重點(diǎn)掌握凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本知識，能根據(jù)選定的凸輪類型和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線,重點(diǎn)掌握凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確定的原則。,本節(jié)重點(diǎn),第十三章 凸輪機(jī)構(gòu),第一節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,第

2、二節(jié) 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,第三節(jié) 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì),第四節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,首鋼礦業(yè)公司 培訓(xùn)中心,第一節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,二、凸輪機(jī)構(gòu)的組成,三、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),四、凸輪機(jī)構(gòu)的分類,2、按從動(dòng)件的形狀來分,3、按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方式分,4、按凸輪與從動(dòng)件保持接觸的方法分,一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,1、按凸輪形狀分,返回本章,內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu),自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,凸輪機(jī)構(gòu)是一種常用的高副機(jī)構(gòu)，廣泛用于自動(dòng)機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和裝配生產(chǎn)線中。例如,返回本節(jié),3、機(jī)架 支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件。,2、從動(dòng)件 由凸輪控制并按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作移動(dòng)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。,1、凸輪 具有曲

3、線輪廓或凹槽的構(gòu)件,凸輪通常是主動(dòng)件, 做等速轉(zhuǎn)動(dòng)。,凸輪機(jī)構(gòu)的組成,返回本節(jié),凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),2、缺點(diǎn)：,結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠，通過適當(dāng)設(shè)計(jì)凸輪廓線可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。,1、優(yōu)點(diǎn)：,凸輪工作輪廓的加工較為復(fù)雜，而且凸輪工作輪廓與從動(dòng)件之間的接觸為高副（點(diǎn)接觸或線接觸），易于磨損，多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中。,返回本節(jié),圓柱凸輪：圓柱凸輪可以看成將移動(dòng)凸輪卷在一個(gè)圓柱體上而得到的?？梢钥闯?，圓柱凸輪是一個(gè)空間凸輪機(jī)構(gòu),移動(dòng)凸輪：當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)，凸輪相對機(jī)架作直線運(yùn)動(dòng)，這種凸輪稱為移動(dòng)凸輪,盤形凸輪：是一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)且具有

4、變化半徑的盤形零件，最基本的形式，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最為廣泛,按凸輪形狀分,返回本節(jié),尖頂從動(dòng)件,滾子從動(dòng)件,平底從動(dòng)件,其優(yōu)點(diǎn)是凸輪與平底接觸面間容易形成油膜，潤滑較好，所以常用于高速傳動(dòng)中。,由于滾子與凸輪之間為滾動(dòng)摩擦，所以磨損較小，故可用來傳遞較大的動(dòng)力。,構(gòu)造簡單，但易于磨損，所以只適用于作用力不大和速度較低的場合。,按從動(dòng)件的形狀來分,返回本節(jié),擺動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件繞某一固定軸擺動(dòng),直動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件只能沿某一導(dǎo)路做往復(fù)移動(dòng),對心直動(dòng)從動(dòng)件 偏置直動(dòng)從動(dòng)件,按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方式分,返回本節(jié),力封閉凸輪機(jī)構(gòu)： 利用從動(dòng)件的重力、彈簧力或其它外力使從動(dòng)件始終與凸輪保持接觸；,幾何封閉凸輪機(jī)構(gòu)：

5、 利用凸輪與從動(dòng)件構(gòu)成的高副元素的特殊幾何結(jié)構(gòu)使凸輪與從動(dòng)件始終保持接觸。,槽凸輪機(jī)構(gòu),等寬凸輪機(jī)構(gòu),等徑凸輪,共軛凸輪,常用的有如下幾種：,槽凸輪機(jī)構(gòu),等寬凸輪機(jī)構(gòu),等徑凸輪,共軛凸輪,按凸輪與從動(dòng)件保持接觸的方法分,返回本節(jié),課間休息,第二節(jié) 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,返回本章,從動(dòng)件隨主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律叫從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。凸輪輪廓曲線是從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定的。,一、基本術(shù)語,二、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,凸輪一般為等速運(yùn)動(dòng)，有=t , 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律常表示為從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律。即從動(dòng)件的位移、速度和加速度隨變化的規(guī)律。,三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇,重點(diǎn)：掌握各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特性,

6、1、基圓：以凸輪最小半徑r0所作的圓，r0稱為凸輪的基圓半徑。,基本術(shù)語,2、推程、推程運(yùn)動(dòng)角：d0,3、遠(yuǎn)休止、遠(yuǎn)休止角：d01,4、回程、回程運(yùn)動(dòng)角： d0,5、近休止、近休止角： d02,6、行程：h,返回本節(jié),返回本節(jié),3、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律,2）正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,1）余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律,2、三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律,3）五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律,2）二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速等減速運(yùn)動(dòng),1）一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng),1、多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,推程運(yùn)動(dòng)方程,等速運(yùn)動(dòng),回程運(yùn)動(dòng)方程,等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性,從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)起始和終止點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊。

7、故等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于低速凸輪機(jī)構(gòu)。,返回,運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：d=0, s=0,運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)：,推程運(yùn)動(dòng)方程式：,邊界條件,在起始和終止點(diǎn)速度有突變，使瞬時(shí)加速度趨于無窮大，從而產(chǎn)生無窮大慣性力，引起剛性沖擊。,推程運(yùn)動(dòng)方程,返回,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,回程運(yùn)動(dòng)方程式：,運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：d=0, s=h,運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)：,邊界條件,回程運(yùn)動(dòng)方程,在起始和終止點(diǎn)速度有突變，從而產(chǎn)生剛性沖擊。,返回,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,為保證凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，常使從動(dòng)件在一個(gè)行程h中的前半段作等加速運(yùn)動(dòng)，后半段作等減速運(yùn)動(dòng)，且加速度和減速度的絕對值相等。這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為從動(dòng)件的等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,推程運(yùn)動(dòng)方

8、程,回程運(yùn)動(dòng)方程,返回,等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特性,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,等減速段運(yùn)動(dòng)方程為,推程等加速段邊界條件：,等加速段運(yùn)動(dòng)方程式為：,運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：d=0, s=0，v=0,運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)：,運(yùn)動(dòng)方程式一般表達(dá)式：,推程等減速段邊界條件：,運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)：,運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)： d= d 0, s=h，v=0,推程運(yùn)動(dòng)方程,返回,等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特性,返回,在運(yùn)動(dòng)的始點(diǎn)、中間和終點(diǎn)時(shí)，因加速度有突變而引起從動(dòng)件慣性力的突變，且突變?yōu)橛邢拗担谕馆啓C(jī)構(gòu)中由此會(huì)引起柔性沖擊。因此等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速、輕載的場合。,回程加速段運(yùn)動(dòng)方程式：,回程減速段運(yùn)動(dòng)方程式：,回程運(yùn)動(dòng)方程,返回,=0 0

9、/2,=0/2 0,五次多項(xiàng)式的一般表達(dá)式為,推程邊界條件：在始點(diǎn)處：d1=0, s1=0, v1=0, a1=0； 在終點(diǎn)處：d2=d0, s2=h, v2=0, a2=0；,位移方程式為,解得待定系數(shù)為,五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律,五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)線圖,五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特性 即無剛性沖擊也無柔性沖擊，適用于高速中載的場合,返回,五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)線圖,返回,簡諧運(yùn)動(dòng)：當(dāng)一點(diǎn)在圓周上等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其在直徑上的投影的運(yùn)動(dòng)即為簡諧運(yùn)動(dòng)。,從動(dòng)件的加速度在起點(diǎn)和終點(diǎn)有突變，且數(shù)值有限，故有柔性沖擊。適用中低速重載的場合,簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律,返回,簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)特性：,得，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程式

10、,從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程式,推程運(yùn)動(dòng)方程式：,回程運(yùn)動(dòng)方程式：,返回,得，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程式,擺線運(yùn)動(dòng)：一圓在直線上作純滾動(dòng)時(shí)，其上任一點(diǎn)在直線上的投影運(yùn)動(dòng)為擺線運(yùn)動(dòng)。,擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性：,擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,返回,從動(dòng)件作擺線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度沒有突變，因而將不產(chǎn)生沖擊。適用于高速輕載凸輪機(jī)構(gòu)。,回程運(yùn)動(dòng)方程式為,推程運(yùn)動(dòng)方程式為,從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程式,返回,組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律,1、采用組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律的目的：,避免有些運(yùn)動(dòng)規(guī)律引起的沖擊，改善從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性。,2、構(gòu)造組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律的原則：,1）根據(jù)工作要求選擇主體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后用其它運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合； 2）保證各段運(yùn)動(dòng)規(guī)律在銜接點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)參數(shù)是連續(xù)的； 3） 在運(yùn)動(dòng)始點(diǎn)

11、和終點(diǎn)處，運(yùn)動(dòng)參數(shù)要滿足邊界條件。,3、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律示例,例1：改進(jìn)梯形加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律,例2：改進(jìn)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,返回,例1：改進(jìn)梯形加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律,主運(yùn)動(dòng)：等加等減運(yùn)動(dòng)規(guī)律,組合運(yùn)動(dòng)：在加速度突變處以正弦加速度曲線過渡,返回,例2：改進(jìn)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,組合運(yùn)動(dòng)：等速運(yùn)動(dòng)的行程兩端與正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合起來。,組合方式：,主運(yùn)動(dòng)：等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,返回,1、 選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本要求,2、 根據(jù)工作條件確定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的幾種常見情況,從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇,1）只對從動(dòng)件工作行程有要求，而對運(yùn)動(dòng)規(guī)律無特殊要求,從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律選取應(yīng)從便于加工和動(dòng)力特性來考慮。 低速輕載凸輪機(jī)構(gòu)：采用圓弧、直線等易

12、于加工的曲線作為凸輪輪廓曲線； 高速凸輪機(jī)構(gòu)：首先考慮動(dòng)力特性，以避免產(chǎn)生過大的沖擊。,2）機(jī)器工作過程對從動(dòng)件的的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求,凸輪轉(zhuǎn)速不高，按工作要求選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律；凸輪轉(zhuǎn)速較高時(shí)，選定主運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，進(jìn)行組合改進(jìn)。,3）使所設(shè)計(jì)的凸輪便于加工。,2）使凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的動(dòng)力特性；,1）滿足機(jī)器的工作要求；,返回本節(jié),第三節(jié) 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì),返回本章,假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度-,則凸輪相對靜止不動(dòng)，而從動(dòng)件一方面隨導(dǎo)軌以-繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)。 從動(dòng)件尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪輪廓曲線。,1、圖解法 2、解析法,反轉(zhuǎn)法原理,二、凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理,一、凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法,課間休息,首鋼礦業(yè)公司 培訓(xùn)中心,按預(yù)定的連桿位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)方法：,返回首頁,按兩連架桿的預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)方法：指根據(jù)機(jī)構(gòu)的倒置理論，通過取不同構(gòu)件為機(jī)架，可以將按連架桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的問題轉(zhuǎn)化為按連桿預(yù)定位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)的問題。這種方法稱為機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化法或反轉(zhuǎn)法。,返回首頁,鉸鏈A、D相對于鉸