zyp第3章凸輪

1、第第3章章 凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)31 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和類型凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和類型32 從動件的常用運動規(guī)律從動件的常用運動規(guī)律33 凸輪機構(gòu)的壓力角凸輪機構(gòu)的壓力角34 圖解法設(shè)計凸輪的輪廓圖解法設(shè)計凸輪的輪廓設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云312A線線繞線機構(gòu)繞線機構(gòu)312A線線應(yīng)用實例：應(yīng)用實例：31 凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的應(yīng)用和類型的應(yīng)用和類型設(shè)計：潘存云3皮帶輪皮帶輪5卷帶輪卷帶輪錄音機卷帶機構(gòu)錄音機卷帶機構(gòu)1放音鍵放音鍵2摩擦輪摩擦輪413245放音鍵放音鍵卷帶輪卷帶輪皮帶輪皮帶輪摩擦輪摩擦輪錄音機卷帶機構(gòu)錄音機卷帶機構(gòu)設(shè)計：潘存云132送料機構(gòu)送料機構(gòu)優(yōu)點：優(yōu)點：可精確實現(xiàn)任意運動規(guī)律，簡單緊湊。可

2、精確實現(xiàn)任意運動規(guī)律，簡單緊湊。缺點：缺點：高副，點或線接觸，易磨損，傳力不高副，點或線接觸，易磨損，傳力不大。大。分類：分類：1)按凸輪形狀分：按凸輪形狀分：盤形盤形、 移動移動、 圓柱凸輪圓柱凸輪 ( 端面端面 ) 。2)按推桿形狀分：按推桿形狀分：尖頂尖頂、 滾子滾子、 平底平底從動件。從動件。特點：特點：尖頂構(gòu)造簡單、易磨損、用于儀表機構(gòu)；尖頂構(gòu)造簡單、易磨損、用于儀表機構(gòu)；滾子滾子磨損小，應(yīng)用廣；磨損小，應(yīng)用廣；平底平底受力好、潤滑好，用于高速傳動。受力好、潤滑好，用于高速傳動。實例實例組成：組成：凸輪、從動件和機架凸輪、從動件和機架12刀架刀架o3) 按推桿運動分：按推桿運動分：直

3、動直動(對心、偏置對心、偏置)、 擺動擺動4).按保持接觸方式分：按保持接觸方式分：力封閉力封閉（重力、彈簧等）機床進給機構(gòu)機床進給機構(gòu)幾何形狀封閉幾何形狀封閉設(shè)計：潘存云hhot1s232 從動件的常用運動規(guī)律從動件的常用運動規(guī)律名詞術(shù)語：名詞術(shù)語：一、一、推桿的常用運動規(guī)律推桿的常用運動規(guī)律基圓、基圓、推程運動角、推程運動角、基圓半徑、基圓半徑、推程、推程、遠休止角、遠休止角、回程運動角、回程運動角、回程、回程、近休止角、近休止角、行程。行程。一個循環(huán)rminh 1AssssDBCBtt設(shè)計：潘存云hhot1s2rminh 1AssssDBCBtt運動規(guī)律：運動規(guī)律：推桿在推程或回程時，其

4、位移推桿在推程或回程時，其位移S S2、速度、速度V2、 和加速度和加速度a2 隨時間隨時間t 的變化規(guī)律。的變化規(guī)律。形式：形式：多項式、三角函數(shù)。多項式、三角函數(shù)。S S2=S=S2(t)(t)V2= =V2(t)(t)a2= =a2(t)(t)位移曲線位移曲線在推程起始點：在推程起始點：1=0=0， s2=0推程運動方程：推程運動方程： s2 h1/t v2 h1 /ts21tv21a21h在推程終止點：在推程終止點：1=t t ，s2=h+剛性沖擊剛性沖擊同理得回程運動方程：同理得回程運動方程： s2h(1-1/h )v2-h1 /ha20a2 0一、一、等速運動（一次多項式）運動規(guī)律

5、等速運動（一次多項式）運動規(guī)律設(shè)計：潘存云1a2h/2t th/2減速段推程運動方程為：減速段推程運動方程為：s2 h-2h(t 1)2/2t11s2v2 -4h1(t-1)/2ta2 -4h21 /2t2 35462h/2h/t t柔性沖擊柔性沖擊4h4h2 2/2 2t t3加速段推程運動方程為：加速段推程運動方程為：s2 2h2 1 /2tv2 4h11 /2ta2 4h21 /2t1v2 補充：補充：等加速等減速（二次多項式）運動規(guī)律等加速等減速（二次多項式）運動規(guī)律位移曲線為一拋物線。位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半加、減速各占一半。設(shè)計：潘存云ht1 s s21a2二、二、余弦

6、加速度余弦加速度( (簡諧簡諧) )運動運動規(guī)律規(guī)律推程：推程： s2h1-cos(1/t)/2 v2 h1sin(1/t)1/2ta2 2h21 cos(1/t)/22t 回程：回程： s2h1cos(1/h)/2 v2-h1sin(1/h)1/2ha2-2h21 cos(1/h)/22h123 4561v v2V Vmaxmax=1.57h/2=1.57h/20 0在起始和終止處理論上在起始和終止處理論上a2為有限值，產(chǎn)生柔性沖擊。為有限值，產(chǎn)生柔性沖擊。123456 s211a21v2ht t2.2.正弦加速度（擺線）運動規(guī)律正弦加速度（擺線）運動規(guī)律推程：推程：s2hh1/t t-si

7、n(2-sin(21/t t)/2 )/2 v2hh11-cos(21-cos(21/t t)/)/t ta22h2h2 21 sin(2(21/t t)/)/2 2t t 回程：回程： s2h1-h1-1/h h +sin(2 +sin(21/h h)/2)/2 v2hh1cos(2cos(21/h h)-1/)-1/h ha2-2h-2h2 21 sin(2(21/h h)/)/h h2 2無沖擊無沖擊設(shè)計：潘存云v2s 2a 2111hooot t正弦改進等速正弦改進等速三、改進型運動規(guī)律三、改進型運動規(guī)律將幾種運動規(guī)律組合，以改善將幾種運動規(guī)律組合，以改善運動特性。運動特性。+-v 2

8、s 2a 2111hooot t設(shè)計：潘存云OB1設(shè)計凸輪機構(gòu)時，除了要求從動件能實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律外，還希望凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，受力情況良好。而這與壓力角有很大關(guān)系。定義：定義：正壓力與推桿上力作用點正壓力與推桿上力作用點B速度方向間的夾角速度方向間的夾角 F”F”，若若大到一定程度時，會有：大到一定程度時，會有：機構(gòu)發(fā)生自鎖。機構(gòu)發(fā)生自鎖。33 凸輪機構(gòu)的壓力角凸輪機構(gòu)的壓力角nn一、壓力角與作用力的關(guān)系一、壓力角與作用力的關(guān)系不考慮摩擦?xí)r，作用力沿法線方向。不考慮摩擦?xí)r，作用力沿法線方向。FFF”F-有用分力有用分力, 沿導(dǎo)路方向沿導(dǎo)路方向F”-有害分力，垂直于導(dǎo)路有害分力，垂直于導(dǎo)路F”

9、=F tg F 一定時，一定時， F Ff FFF Ff為了保證凸輪機構(gòu)正常工作，要求：為了保證凸輪機構(gòu)正常工作，要求： 設(shè)計：潘存云OB1二、壓力角與凸輪機構(gòu)尺寸之間的關(guān)系二、壓力角與凸輪機構(gòu)尺寸之間的關(guān)系P點為速度瞬心，點為速度瞬心， 于是有：于是有：v=lOP1r rmin min = 30= 30 -直動從動件；直動從動件； = = 354545-擺動從動件；擺動從動件； = = 708080-回程?；爻?。nnP lOP =v2/1eds2/d1= ds2 /d1= lOC + lCP lCP = lOC = elCP = ds2/d1- - e tg = S2 + r2min - e

10、2ds2/d1- - eC (S2+S0 )tg S0= r2min-e2若發(fā)現(xiàn)設(shè)計結(jié)果若發(fā)現(xiàn)設(shè)計結(jié)果 ，可增大可增大rmin s0s2Dv2v2r rminmin設(shè)計：潘存云OB1 ds2/d1 得：得： tg = S2 + r2min - e2ds2/d1 + + enn同理，當(dāng)導(dǎo)路位于中心左側(cè)時，有：同理，當(dāng)導(dǎo)路位于中心左側(cè)時，有：lOP =lCP- - lOC lCP = ds2/d1 + + e 于是：于是： tg = S2 + r2min - e2ds2/d1 ee“+ +” 用于導(dǎo)路和瞬心位于中心兩側(cè)；用于導(dǎo)路和瞬心位于中心兩側(cè)；“- -” 用于導(dǎo)路和瞬心位于中心同側(cè)；用于導(dǎo)路和

11、瞬心位于中心同側(cè)；顯然，導(dǎo)路和瞬心位于中心同側(cè)時，壓力角將減小。顯然，導(dǎo)路和瞬心位于中心同側(cè)時，壓力角將減小。注意：注意：用偏置法可減小推程壓力角，但同時增大了回用偏置法可減小推程壓力角，但同時增大了回 程壓力角，故偏距程壓力角，故偏距 e 不能太大。不能太大。PC lCP = (S2+S0 )tg S0= rmin2-e2r rminmins0s2D正確偏置：正確偏置：導(dǎo)路位于與凸輪旋轉(zhuǎn)瞬心同側(cè)位置。導(dǎo)路位于與凸輪旋轉(zhuǎn)瞬心同側(cè)位置。設(shè)計：潘存云nn提問：對于平底推桿凸輪機構(gòu)：提問：對于平底推桿凸輪機構(gòu)： ？0 0v2O1r rminmin設(shè)計：潘存云一、凸輪廓線設(shè)計方法的基本原理一、凸輪廓線

12、設(shè)計方法的基本原理反轉(zhuǎn)原理：反轉(zhuǎn)原理：依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法依據(jù)此原理可以用幾何作圖的方法設(shè)計凸輪的輪廓曲線。設(shè)計凸輪的輪廓曲線。 給整個凸輪機構(gòu)施以給整個凸輪機構(gòu)施以- -1時，不影響各構(gòu)件之間時，不影響各構(gòu)件之間的相對運動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復(fù)合的相對運動，此時，凸輪將靜止，而從動件尖頂復(fù)合運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線運動的軌跡即凸輪的輪廓曲線。O O - -13311223 33 31 11 12 22 2134 圖解法圖解法設(shè)計凸輪輪廓設(shè)計凸輪輪廓設(shè)計：潘存云60rmin120-111對心直動尖頂從動件凸輪機構(gòu)中，已知對心直動尖頂從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑凸

13、輪的基圓半徑rmin，角速度，角速度1和從動和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計步驟小結(jié)：設(shè)計步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r rminmin。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。1.1.對心直動尖頂對心直動尖頂從動件從動件盤形凸輪盤形凸輪135782345 67 8910111213149090A1876543214131211109二、直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制二

14、、直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制 6012090901 3 5 7 8911 13 15s2 191113121410設(shè)計：潘存云911 13 151 3 5 7 8O OeA A偏置直動尖頂從動件凸輪機構(gòu)中，偏置直動尖頂從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑已知凸輪的基圓半徑rmin，角速度，角速度1和從動件的運動規(guī)律和偏心距和從動件的運動規(guī)律和偏心距e，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計該凸輪輪廓曲線。2.2.偏置直動尖頂偏置直動尖頂從動件從動件盤形凸輪盤形凸輪13578911131214-11612345781514131211109設(shè)計步驟小結(jié)：設(shè)計步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺l作基圓作基圓rmin;

15、以以e為半徑為半徑作偏距圓，導(dǎo)路與基園的交點作偏距圓，導(dǎo)路與基園的交點A即為即為從動件的起始位置；從動件的起始位置；等分各運動角；等分各運動角；確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置; 將各尖頂點連接成一條光滑曲線。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。 1514131211109k9k10k11k12k13k14k1512345678k1k2k3k5k4k6k7k8 601209090s2 1設(shè)計：潘存云s2 1911 13 151 3 5 7 8rminA120-11設(shè)計步驟小結(jié)：將滾子中心看作設(shè)計步驟小結(jié)：將滾子中心看作尖頂從動件的尖頂尖頂從動件的尖頂選比例

16、尺選比例尺l作基圓作基圓r rminmin。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。將各尖頂點連接成一條光滑曲線。135789111312142345 67 8910111213146090901876543214131211109理論輪廓理論輪廓實際輪廓實際輪廓作各位置滾子圓的包絡(luò)線。作各位置滾子圓的包絡(luò)線。3.3.滾子直動從動件盤形凸輪滾子直動從動件盤形凸輪滾子直動從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪滾子直動從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑的基圓半徑rmi

17、n，角速度，角速度1和從動件的和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。 6012090901某個曲線族的包絡(luò)線包絡(luò)線是跟該曲線族的每條線都有至少一點相切的一條曲線 設(shè)計：潘存云a工作輪廓的曲率半徑，工作輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑，理論輪廓的曲率半徑， rT滾子半徑滾子半徑rT arT rT 輪廓失真輪廓失真滾子半徑的確定滾子半徑的確定rT arT0輪廓變尖輪廓變尖rTrT rT arT 輪廓正常輪廓正常外凸外凸rTaarT 設(shè)計：潘存云s2 1911 13 151 3 5 7 8rmin對心直動平底從動件凸輪機構(gòu)中，已知對心直動平底從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸

18、輪的基圓半徑凸輪的基圓半徑rmin，角速度，角速度1和從動和從動件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。件的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計步驟：把平底與導(dǎo)路的交點當(dāng)做從動件的尖頂設(shè)計步驟：把平底與導(dǎo)路的交點當(dāng)做從動件的尖頂選比例尺選比例尺l作基圓作基圓r rminmin。反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏反向等分各運動角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置，確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置，過尖頂作出一系列平底。過尖頂作出一系列平底。作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。作平底直線族的內(nèi)包絡(luò)線。注：平底左右的寬帶必須大于導(dǎo)路至左右最遠切點的距離。注：平底左右的寬帶必須大于導(dǎo)路至左右

19、最遠切點的距離。4.4.對心直動平底對心直動平底從動件從動件盤形凸輪盤形凸輪8765432191011121314-11A13578911131214123456781514131211109 601209090設(shè)計：潘存云對平底推桿凸輪機構(gòu)，也有失真現(xiàn)象。對平底推桿凸輪機構(gòu)，也有失真現(xiàn)象。Ormin可通過增大可通過增大r rminmin解決此問題。解決此問題。rmin設(shè)計：潘存云120B11 1rmin 601209090 1擺動從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑擺動從動件凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑rmin，角，角速度速度1，擺桿長度，擺桿長度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心以及擺桿回

20、轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離的距離d，擺桿角位移方程，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。，擺桿角位移方程，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。三、擺動三、擺動從動件從動件盤形凸輪機構(gòu)盤形凸輪機構(gòu)12345 6 7 85678B1B2B3B4B5B6B7B860 90 1-1dABl1 2 3 4B22 2B33 3B44 4B55 5B66 6B77 7A1A2A3A4A5A6A7A8 校核壓力角設(shè)計：潘存云B0OB1S0S235 解析法設(shè)計凸輪的輪廓解析法設(shè)計凸輪的輪廓從圖解法的缺點引出解析法的優(yōu)點結(jié)果：求出輪廓曲線的解析表達式結(jié)果：求出輪廓曲線的解析表達式-已知條件：已知條件：e e、r rminmin、r rT T、S S2=S=S2(1) )、1及其方向。及其方向。理論輪廓的極坐標(biāo)參數(shù)方程：理論輪廓的極坐標(biāo)參數(shù)方程：= (S= (S2+S+S0 0) )2 2 + e + e2 2原理：原理：反轉(zhuǎn)法。反轉(zhuǎn)法。=1+ +0其中：其中： S S0 0 = r = r2 2minmin e e2tgtg0 = e/ S= e/ S0 0tgtg = e/(S= e/(S2 + S+ S0 0) )-1即B點的