機(jī)械原理凸輪分解PPT教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械原理凸輪分解機(jī)械原理凸輪分解重點(diǎn)：重點(diǎn)：推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律與輪廓曲線的設(shè)計(jì)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律與輪廓曲線的設(shè)計(jì)難點(diǎn)：難點(diǎn)：由推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律等條件設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線由推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律等條件設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線建議：建議：認(rèn)真學(xué)習(xí)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律與輪廓曲認(rèn)真學(xué)習(xí)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律與輪廓曲線的設(shè)計(jì)線的設(shè)計(jì)第1頁(yè)/共64頁(yè)凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件為點(diǎn)接觸或線接凸輪與從動(dòng)件為點(diǎn)接觸或線接觸，壓強(qiáng)大，易于磨損，難加工，成本高。所以觸，壓強(qiáng)大，易于磨損，難加工，成本高。所以通常多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)。通常多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)。 第2頁(yè)/共64頁(yè) 凸輪機(jī)構(gòu)的組成凸輪機(jī)構(gòu)的組成第3頁(yè)/共64頁(yè)第4頁(yè)/共64頁(yè)第

2、5頁(yè)/共64頁(yè)第6頁(yè)/共64頁(yè)2.按從動(dòng)件形狀分按從動(dòng)件形狀分：尖端從動(dòng)件、曲面從動(dòng)件尖端從動(dòng)件、曲面從動(dòng)件、滾子從動(dòng)件和平底從動(dòng)件、滾子從動(dòng)件和平底從動(dòng)件第7頁(yè)/共64頁(yè)2）曲面從動(dòng)件）曲面從動(dòng)件從動(dòng)件端部為曲面形狀，磨損比尖端小從動(dòng)件端部為曲面形狀，磨損比尖端小第8頁(yè)/共64頁(yè)4）平底從動(dòng)件：從動(dòng)件平底從動(dòng)件：從動(dòng)件與凸輪間易形成油膜，潤(rùn)與凸輪間易形成油膜，潤(rùn)滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，常用于高速場(chǎng)動(dòng)效率高，常用于高速場(chǎng)合。但與之配合的凸輪輪合。但與之配合的凸輪輪廓要求全部外凸。廓要求全部外凸。第9頁(yè)/共64頁(yè)第10頁(yè)/共64頁(yè)1）力封閉：指利用）力封閉：指利用重

3、力、彈簧力或其重力、彈簧力或其它外力使從動(dòng)件與它外力使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持凸輪輪廓始終保持接觸。接觸。第11頁(yè)/共64頁(yè)優(yōu)優(yōu):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺：?jiǎn)?，缺：加大了凸加大了凸輪的尺寸輪的尺寸和重量和重量?jī)?yōu)優(yōu):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺：?jiǎn)?，缺：加大了凸加大了凸輪的尺寸輪的尺寸和重量和重量凸輪廓線上凸輪廓線上任意兩條平任意兩條平行切線間的行切線間的距離相等，距離相等，且等于槽寬且等于槽寬，缺：從動(dòng)，缺：從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律受限制。律受限制?？蓪?shí)現(xiàn)從動(dòng)可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件的任意運(yùn)件的任意運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造精度雜制造精度高高第12頁(yè)/共64頁(yè) 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊

4、的機(jī)構(gòu)，具有很凸輪機(jī)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊的機(jī)構(gòu)，具有很少的活動(dòng)構(gòu)件，占據(jù)空間少。少的活動(dòng)構(gòu)件，占據(jù)空間少。 最大缺點(diǎn)：由于是高副接觸，易磨損，用最大缺點(diǎn)：由于是高副接觸，易磨損，用于傳力不大的場(chǎng)合于傳力不大的場(chǎng)合。第13頁(yè)/共64頁(yè)2.2.繞線機(jī)中用于排線的凸輪機(jī)構(gòu)繞線機(jī)中用于排線的凸輪機(jī)構(gòu)尖端擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)尖端擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 第14頁(yè)/共64頁(yè)3.3.沖床裝卸料中的凸輪機(jī)構(gòu)沖床裝卸料中的凸輪機(jī)構(gòu) 滾子直動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)滾子直動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)4.4.自動(dòng)送料的凸輪機(jī)構(gòu)自動(dòng)送料的凸輪機(jī)構(gòu) 滾子直動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)滾子直動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)第15頁(yè)/共64頁(yè) 基本概念基

5、本概念 基圓基圓：以凸輪輪廓的最小向徑以凸輪輪廓的最小向徑rb所作的圓。所作的圓。升距升距 ：從動(dòng)件上升的最大距離：從動(dòng)件上升的最大距離h第16頁(yè)/共64頁(yè) + s+ s =2* s、 s 角可分別或同時(shí)為零，但角可分別或同時(shí)為零，但 、 不能為零不能為零。第17頁(yè)/共64頁(yè) 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 tttth,第18頁(yè)/共64頁(yè)222204)2()2(2,2,2,21hhahsttas2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 第19頁(yè)/共64頁(yè)20202121ataS第20頁(yè)/共64頁(yè),1凸輪角速度凸輪角速度質(zhì)點(diǎn)角速度質(zhì)點(diǎn)角速度3余弦加速度（簡(jiǎn)諧）運(yùn)動(dòng)規(guī)律余弦加速度（簡(jiǎn)諧）運(yùn)

6、動(dòng)規(guī)律 第21頁(yè)/共64頁(yè)cos12hS位移方程：位移方程：第22頁(yè)/共64頁(yè)4正弦正弦加速度（加速度（擺線擺線）運(yùn)動(dòng)規(guī)律）運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第23頁(yè)/共64頁(yè) 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇 1常用常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較特性比較 第24頁(yè)/共64頁(yè)2從動(dòng)件從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選取原則的選取原則 第25頁(yè)/共64頁(yè)反轉(zhuǎn)法原理：反轉(zhuǎn)法原理： 第26頁(yè)/共64頁(yè)1尖端從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)尖端從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （1）對(duì)心尖端從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)）對(duì)心尖端從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)已知基圓半徑已知基圓半徑r0，凸輪順時(shí)針，凸輪順時(shí)針1，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線如圖。設(shè)計(jì)凸輪

7、廓線如圖。設(shè)計(jì)凸輪廓線第27頁(yè)/共64頁(yè)a、取長(zhǎng)度比例尺取長(zhǎng)度比例尺l繪出基圓，把位移曲線的推程和回繪出基圓，把位移曲線的推程和回程等分程等分, ,A點(diǎn)在基圓上，為凸輪起始點(diǎn)。點(diǎn)在基圓上，為凸輪起始點(diǎn)。第28頁(yè)/共64頁(yè)b、作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在基圓上由起始點(diǎn)、作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在基圓上由起始點(diǎn)A出發(fā)，沿出發(fā)，沿-1依次取推程角依次取推程角、遠(yuǎn)休止角、回程角及近修止角，并將推程和回程角等分與位移、遠(yuǎn)休止角、回程角及近修止角，并將推程和回程角等分與位移曲線相同。曲線相同。等分點(diǎn)與等分點(diǎn)與O點(diǎn)連線即為點(diǎn)連線即為反轉(zhuǎn)后導(dǎo)路位置。反轉(zhuǎn)后導(dǎo)路位置。第29頁(yè)/共64頁(yè)6第30頁(yè)/共64頁(yè)（2）偏置尖端從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)

8、計(jì)）偏置尖端從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)已知基圓半徑已知基圓半徑r0，凸輪順時(shí)針，凸輪順時(shí)針1，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線如圖，偏距如圖，偏距e。設(shè)計(jì)凸輪廓線。設(shè)計(jì)凸輪廓線第31頁(yè)/共64頁(yè)a、取長(zhǎng)度比例尺、取長(zhǎng)度比例尺l繪出基圓及偏距，把位移曲線的推程和回繪出基圓及偏距，把位移曲線的推程和回程等分程等分, ,A點(diǎn)在基圓上，為凸輪起始點(diǎn)。點(diǎn)在基圓上，為凸輪起始點(diǎn)。第32頁(yè)/共64頁(yè)第33頁(yè)/共64頁(yè)第34頁(yè)/共64頁(yè)基圓：基圓：理論廓線：理論廓線：實(shí)際廓線：實(shí)際廓線：第35頁(yè)/共64頁(yè)第36頁(yè)/共64頁(yè)第37頁(yè)/共64頁(yè)第38頁(yè)/共64頁(yè)理論廓線理論廓線實(shí)際廓線實(shí)際廓線等距線等距線第3

9、9頁(yè)/共64頁(yè)第40頁(yè)/共64頁(yè)第41頁(yè)/共64頁(yè)第42頁(yè)/共64頁(yè)第43頁(yè)/共64頁(yè)第44頁(yè)/共64頁(yè)第45頁(yè)/共64頁(yè)第46頁(yè)/共64頁(yè)第47頁(yè)/共64頁(yè)第48頁(yè)/共64頁(yè)第49頁(yè)/共64頁(yè)第50頁(yè)/共64頁(yè)第51頁(yè)/共64頁(yè)第52頁(yè)/共64頁(yè)第53頁(yè)/共64頁(yè)凸輪機(jī)構(gòu)中作用力和壓力凸輪機(jī)構(gòu)中作用力和壓力角角W：作用在推桿上的載荷：作用在推桿上的載荷F：凸輪作用在推桿上推力：凸輪作用在推桿上推力：推桿力與：推桿力與 受力點(diǎn)速度受力點(diǎn)速度方向所夾銳角方向所夾銳角sincosFFFFxy如圖：凸輪在推程的某個(gè)位置如圖：凸輪在推程的某個(gè)位置有效分力有效分力有害有害分力分力第54頁(yè)/共64頁(yè)sin

10、cosFFFFxy壓力角的大小是變化的壓力角的大小是變化的壓力角越大，有效分力越小，有害分力越大，當(dāng)壓力角壓力角越大，有效分力越小，有害分力越大，當(dāng)壓力角增大到一定程度時(shí)，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖現(xiàn)象。因此必須對(duì)增大到一定程度時(shí)，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖現(xiàn)象。因此必須對(duì)壓力角的最大值加以限制，使其不超過許用值壓力角的最大值加以限制，使其不超過許用值 。一般推程：對(duì)于直動(dòng)推桿取一般推程：對(duì)于直動(dòng)推桿取 =30；擺動(dòng)推桿?。粩[動(dòng)推桿取 =3545?；爻虝r(shí)不限制壓力角，但也不能太大?；爻虝r(shí)不限制壓力角，但也不能太大，太大會(huì)產(chǎn)生慣性力，一般取回程，太大會(huì)產(chǎn)生慣性力，一般取回程 =7080。從減小機(jī)構(gòu)受力的角度考慮，希望壓

11、力角越小越好。從減小機(jī)構(gòu)受力的角度考慮，希望壓力角越小越好。第55頁(yè)/共64頁(yè)凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確定凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸確定1、盤形凸輪基圓半徑確定、盤形凸輪基圓半徑確定P P點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件瞬心點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件瞬心由瞬心定義得：由瞬心定義得：ddsvOPvOPvP/1221220220tanerSeddserSOCOPBCPC第56頁(yè)/共64頁(yè)220tanerSedds當(dāng)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律給定后，對(duì)應(yīng)于凸輪的某一轉(zhuǎn)角的當(dāng)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律給定后，對(duì)應(yīng)于凸輪的某一轉(zhuǎn)角的v2、1及及s均為已知常數(shù)。在均為已知常數(shù)。在e不變的情況下，壓力角與基不變的情況下，壓力角與基圓半徑成反比，即圓半徑成反比，即越小，越小，

12、r0越大，尺寸增大，對(duì)機(jī)構(gòu)緊越大，尺寸增大，對(duì)機(jī)構(gòu)緊湊性不利；反之對(duì)凸輪受力不利。實(shí)際設(shè)計(jì)中，在保證湊性不利；反之對(duì)凸輪受力不利。實(shí)際設(shè)計(jì)中，在保證max 的前提下，選最小的前提下，選最小r0 。“-”：導(dǎo)路和瞬心在：導(dǎo)路和瞬心在o點(diǎn)同側(cè)，點(diǎn)同側(cè)，減?。粶p??；“+”：導(dǎo)路和瞬心：導(dǎo)路和瞬心在在o點(diǎn)兩側(cè)，點(diǎn)兩側(cè)，增大增大；第57頁(yè)/共64頁(yè)導(dǎo)路偏置方向確定：導(dǎo)路偏置方向確定：導(dǎo)路偏置目的是為了減少導(dǎo)路偏置目的是為了減少推程壓力角，因此在推程推程壓力角，因此在推程時(shí)應(yīng)保證導(dǎo)路偏置方向與時(shí)應(yīng)保證導(dǎo)路偏置方向與瞬心在凸輪回轉(zhuǎn)中心同側(cè)瞬心在凸輪回轉(zhuǎn)中心同側(cè)。但此時(shí)回程壓力角增大。但此時(shí)回程壓力角增大，因

13、此偏距，因此偏距e不能太大。不能太大。還還與凸輪轉(zhuǎn)向有關(guān)與凸輪轉(zhuǎn)向有關(guān)此外，考慮到凸輪的結(jié)構(gòu)此外，考慮到凸輪的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求，應(yīng)保證凸輪和強(qiáng)度要求，應(yīng)保證凸輪的的r0=（1.62）R，R為安為安裝凸輪軸半徑。裝凸輪軸半徑。第58頁(yè)/共64頁(yè)第59頁(yè)/共64頁(yè)滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇當(dāng)采用滾子推桿時(shí)，滾子半徑的大小對(duì)實(shí)際輪廓有很當(dāng)采用滾子推桿時(shí)，滾子半徑的大小對(duì)實(shí)際輪廓有很大影響，選擇不當(dāng)，推桿有可能實(shí)現(xiàn)不了預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律大影響，選擇不當(dāng)，推桿有可能實(shí)現(xiàn)不了預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。：理論廓線上最小曲理論廓線上最小曲率半徑；率半徑；a：對(duì)應(yīng)實(shí)際廓線曲：對(duì)應(yīng)實(shí)際廓線曲率半徑；率半徑；1、外凸輪廓：、外凸輪廓：a=-rT當(dāng)rT時(shí)，時(shí)，a0，實(shí)際廓線存在，實(shí)際廓線存在，如圖如圖；第60頁(yè)/共64頁(yè)當(dāng)rT時(shí)，時(shí)，a0，實(shí)，實(shí)際廓線發(fā)生交叉現(xiàn)象際廓線發(fā)生交叉現(xiàn)象，交叉部分在加工中，交叉部分在加工中切掉，推桿運(yùn)動(dòng)失真切掉，推桿運(yùn)動(dòng)失真，如圖如圖；當(dāng)=rT時(shí)，時(shí)，a=0，在，在實(shí)際廓線上出現(xiàn)尖點(diǎn)實(shí)際廓線上出現(xiàn)尖點(diǎn)，很容易磨損，很容易磨損，如圖如圖；第61頁(yè)/共64頁(yè)2、內(nèi)凹輪廓：、內(nèi)凹輪廓：a=+rT無(wú)論