凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)ppt課件

1、第三章第三章 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3 31 1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類3 32 2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律3 33 3 盤狀凸輪輪廓的設(shè)計(jì)盤狀凸輪輪廓的設(shè)計(jì)3 34 4 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題3 31 1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類組成：三個(gè)構(gòu)件、盤組成：三個(gè)構(gòu)件、盤(柱柱)狀曲線輪廓、從動(dòng)件呈桿狀。狀曲線輪廓、從動(dòng)件呈桿狀。作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn)作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn) = 從動(dòng)件直線移動(dòng)或擺動(dòng)。從動(dòng)件直線移動(dòng)或擺動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：可精確實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，簡(jiǎn)單緊湊。優(yōu)點(diǎn)：可精確實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，簡(jiǎn)單緊湊。缺陷：高副，線接觸，易磨損，傳

2、力不大。缺陷：高副，線接觸，易磨損，傳力不大。運(yùn)用：內(nèi)燃機(jī)運(yùn)用：內(nèi)燃機(jī) 、牙膏生產(chǎn)等自動(dòng)線、補(bǔ)、牙膏生產(chǎn)等自動(dòng)線、補(bǔ)鞋機(jī)、配鑰匙機(jī)等。鞋機(jī)、配鑰匙機(jī)等。分類：分類：1)按凸輪形狀分：盤形、按凸輪形狀分：盤形、 挪動(dòng)、挪動(dòng)、 圓柱凸輪圓柱凸輪 ( 端面端面 ) 。2)按推桿形狀分：尖頂、按推桿形狀分：尖頂、 滾子、滾子、 平底從動(dòng)件。平底從動(dòng)件。特點(diǎn)：特點(diǎn)：尖頂構(gòu)造簡(jiǎn)單、易磨損、用于儀表機(jī)構(gòu)；尖頂構(gòu)造簡(jiǎn)單、易磨損、用于儀表機(jī)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(rùn)滑好，用于高速傳動(dòng)。受力好、潤(rùn)滑好，用于高速傳動(dòng)。實(shí)例實(shí)例12刀架刀架o3).按推桿運(yùn)動(dòng)分：直動(dòng)按推桿運(yùn)動(dòng)分：直

3、動(dòng)(對(duì)心、偏置對(duì)心、偏置)、 擺動(dòng)擺動(dòng)4).按保持接觸方式分：按保持接觸方式分：力封閉重力、彈簧等）力封閉重力、彈簧等）內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)幾何形狀封閉幾何形狀封閉(凹槽、等寬、等徑、主回凸輪凹槽、等寬、等徑、主回凸輪)r1r2r1+r2 =constW凹凹槽槽凸凸輪輪等等寬寬凸凸輪輪等等徑徑凸凸輪輪優(yōu)點(diǎn)：只需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)妮喞€，從動(dòng)件便可獲得優(yōu)點(diǎn)：只需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)妮喞€，從動(dòng)件便可獲得任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。缺陷：線接觸，容易磨損。缺陷：線接觸，容易磨損。潘存云教授主主回回凸凸輪輪設(shè)計(jì)：潘存云

4、設(shè)計(jì)：潘存云312A線線繞線機(jī)構(gòu)繞線機(jī)構(gòu)312A線線應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：設(shè)計(jì)：潘存云3皮帶輪皮帶輪5卷帶輪卷帶輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)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(jī)卷帶機(jī)構(gòu)錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：潘存云132送料機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：潘存云hhot1s23 32 2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù): : 1) 1)根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式; ;名詞術(shù)語(yǔ)：名詞術(shù)語(yǔ)：一、推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律基圓、基圓、推程運(yùn)動(dòng)角、推程運(yùn)動(dòng)角、基

5、圓半徑、基圓半徑、推程、推程、遠(yuǎn)休止角、遠(yuǎn)休止角、回程運(yùn)動(dòng)角、回程運(yùn)動(dòng)角、回程、回程、近休止角、近休止角、行程。一個(gè)行程。一個(gè)循環(huán)循環(huán)rminh 1A而根據(jù)工作要求選定推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的前提。2)2)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律; ;3)3)合理確定結(jié)構(gòu)尺寸合理確定結(jié)構(gòu)尺寸; ;4)4)設(shè)計(jì)輪廓曲線。設(shè)計(jì)輪廓曲線。ssssDBCBtt設(shè)計(jì)：潘存云hhot1s2rminh 1AssssDBCBtt運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推桿在推程或回程時(shí)，其位移運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推桿在推程或回程時(shí)，其位移S2S2、速度、速度V2V2、和加速度和加速度a2 a2 隨時(shí)間隨時(shí)間t t 的變化規(guī)律。的變化規(guī)律。S2=S2(t)

6、S2=S2(t)V2=V2(t)V2=V2(t)a2=a2(t)a2=a2(t)位移曲線位移曲線在推程起始點(diǎn)：在推程起始點(diǎn)：1=01=0， s2=0s2=0代入得：代入得：C0C00 0， C1C1h/th/t推程運(yùn)動(dòng)方程：推程運(yùn)動(dòng)方程： s2 s2 h1/t h1/t v2 h1 /ts21tv21a21h在推程終止點(diǎn)：在推程終止點(diǎn)：1=t 1=t ，s2=hs2=h+剛性沖擊剛性沖擊同理得回程運(yùn)動(dòng)方程：同理得回程運(yùn)動(dòng)方程： s2s2h(1-1/h )h(1-1/h )v2-h1 /ha20a2 01.1.等速運(yùn)動(dòng)一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)用：存在剛性沖擊，應(yīng)用于低速運(yùn)用

7、：存在剛性沖擊，應(yīng)用于低速輕載和從動(dòng)件質(zhì)量較小的場(chǎng)合。輕載和從動(dòng)件質(zhì)量較小的場(chǎng)合。2. 等加等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半。位移曲線為一拋物線。加、減速各占一半。推程加速上升段邊界條件：推程加速上升段邊界條件：起始點(diǎn)：起始點(diǎn)：1=01=0， s2=0s2=0， v2v20 0中間點(diǎn)：中間點(diǎn)：1=t /21=t /2，s2=h/2 s2=h/2 求得：求得：C0C00 0， C1C10 0，C2C22h/2t2h/2t加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：s2 2h21 /2tv2 4h11 /2ta2 4h21 /2t設(shè)計(jì)：潘存云11a2h/2t t

8、h/2推程減速上升段邊界條件：推程減速上升段邊界條件：終止點(diǎn)：終止點(diǎn)：1=t 1=t ，s2=hs2=h，v2v20 0中間點(diǎn)：中間點(diǎn)：1=t/21=t/2，s2=h/2 s2=h/2 求得：求得：C0C0h h， C1C14h/t 4h/t ， C2C2-2h/2t-2h/2t減速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：減速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：s2 h-2h(t 1)2/2t111s2v2 -4h1(t-1)/2ta2 -4h21 /2t2 35462h/t2h/t柔性沖擊柔性沖擊4h2/2t4h2/2t3重寫加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：重寫加速段推程運(yùn)動(dòng)方程為：s2 2h2 1 /2tv2 4h11 /2ta2 4h2

9、1 /2t11v2同理可得回程等加速段的運(yùn)動(dòng)方程為：同理可得回程等加速段的運(yùn)動(dòng)方程為：s2 h-2h21/2hv2 -4h11/2ha2 -4h21/2h回程等減速段運(yùn)動(dòng)方程為：回程等減速段運(yùn)動(dòng)方程為：s2 2h(h-1)2/2hv2 -4h1(h-1)/2ha2 4h21/2h運(yùn)用：存在柔性沖擊，應(yīng)用于運(yùn)用：存在柔性沖擊，應(yīng)用于中、低速輕載的場(chǎng)合。中、低速輕載的場(chǎng)合。設(shè)計(jì)：潘存云ht11 s2 s211a2. .余弦加速度余弦加速度( (簡(jiǎn)諧簡(jiǎn)諧) )運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：推程： s2s2h1-cos(1/t)/2 h1-cos(1/t)/2 v2 h1sin(1/t)1/2ta2 2h21

10、 cos(1/t)/22t 回程： s2h1cos(1/h)/2 v2-h1sin(1/h)1/2ha2-2h21 cos(1/h)/22h123 45611v2v2Vmax=1.57h/2Vmax=1.57h/20 0在起始和終止處理論上在起始和終止處理論上a2a2為有為有限值，產(chǎn)生柔性沖擊。限值，產(chǎn)生柔性沖擊。123456運(yùn)用：存在柔性沖擊，應(yīng)用于中速運(yùn)用：存在柔性沖擊，應(yīng)用于中速的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。 s21111a211v2htt. .正弦加速度擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律正弦加速度擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程：推程：s2s2h1/t-sin(21/t)/2 h1/t-sin(21/t)/2 v2h11-cos(21/

11、t)/ta22h21 sin(21/t)/2t 回程： s2h1-1/h +sin(21/h)/2 v2h1cos(21/h)-1/ha2-2h21 sin(21/h)/h2無(wú)沖擊無(wú)沖擊運(yùn)用：無(wú)沖擊，應(yīng)用于高速重載的運(yùn)用：無(wú)沖擊，應(yīng)用于高速重載的場(chǎng)合。場(chǎng)合。設(shè)計(jì)：潘存云v2s 2a 2111111hooott正弦改進(jìn)等速正弦改進(jìn)等速二、改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合，以改善將幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合，以改善運(yùn)動(dòng)特性。運(yùn)動(dòng)特性。+-v 2s 2a 2111111hooott1.1.凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理3 33 3 盤狀凸輪輪廓的設(shè)計(jì)盤狀凸輪輪廓的設(shè)計(jì)2

12、.2.用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線1)1)對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪2)2)滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪3)3)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪4)4)擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：潘存云一、凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理一、凸輪廓線設(shè)計(jì)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(jì)凸輪的輪廓曲線，例如：設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，例如： 給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)施以-1-1時(shí)，不影響各構(gòu)件之間時(shí)，不影響各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪將靜止，而

13、從動(dòng)件尖頂復(fù)合的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，凸輪將靜止，而從動(dòng)件尖頂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。運(yùn)動(dòng)的軌跡即凸輪的輪廓曲線。尖頂凸輪繪制動(dòng)畫尖頂凸輪繪制動(dòng)畫滾子凸輪繪制動(dòng)畫滾子凸輪繪制動(dòng)畫O O -1 -13311223 33 31 11 12 22 211設(shè)計(jì)：潘存云60rmin120-111對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑凸輪的基圓半徑rmin，角速度，角速度1和從和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：選比例尺選比例尺ll作基圓作基圓rminrmin。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩

14、疏。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。1.1.對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪135782345 67 8910111213149090A1876543214131211109二、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制二、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制 6012090901 3 5 7 8911 13 15s2 1 191113121410設(shè)計(jì)：潘存云s2 1 1911 13 151 3 5 7 8rminA120-11設(shè)計(jì)步驟小結(jié)：設(shè)計(jì)步驟小結(jié)

15、：選比例尺選比例尺ll作基圓作基圓rminrmin。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件尖頂在各等份點(diǎn)的位置。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。將各尖頂點(diǎn)連接成一條光滑曲線。135789111312142345 67 8910111213146090901876543214131211109理論輪廓理論輪廓實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓作各位置滾子圓的內(nèi)作各位置滾子圓的內(nèi)( (外外) )包絡(luò)線。包絡(luò)線。2.2.滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪滾子直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪滾子直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸

16、輪的基圓半徑的基圓半徑rmin，角速度，角速度1和從動(dòng)件和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。 6012090901設(shè)計(jì)：潘存云s2 1 1911 13 151 3 5 7 8rmin對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的基圓半徑凸輪的基圓半徑rmin，角速度，角速度1和從和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)該凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：選比例尺選比例尺ll作基圓作基圓rminrmin。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。反向等分各運(yùn)動(dòng)角。原則是：陡密緩疏。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件平底直線在各等份點(diǎn)的

17、位置。確定反轉(zhuǎn)后，從動(dòng)件平底直線在各等份點(diǎn)的位置。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。3.3.對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪8765432191011121314-11A13578911131214123456781514131211109 601209090設(shè)計(jì)：潘存云對(duì)平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)，也有失真現(xiàn)象。對(duì)平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)，也有失真現(xiàn)象。Ormin可通過(guò)增大可通過(guò)增大rmin解決此問(wèn)題。解決此問(wèn)題。rminOB11定義：正壓力與推桿上力作用點(diǎn)定義：正壓力與推桿上力作用點(diǎn)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(shí)，會(huì)有：大到一定程度時(shí)，會(huì)

18、有：機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖。機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖。3 34 4 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題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”=F tg F 一定時(shí)，一定時(shí)， Ff Ff FFFfFf為了保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作，要求：為了保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作，要求： 二、壓力角與基圓半徑的關(guān)系二、壓力角與基圓半徑的關(guān)系由圖可知：由圖可知：r m i n r m i n = 30= 30 - -直動(dòng)從動(dòng)件；直動(dòng)從動(dòng)件；= 35= 354545擺動(dòng)從動(dòng)件；擺動(dòng)從動(dòng)件；= 70= 708080回程?；爻?。v2=vB2=vB1tg=rBtgds2 /dt=d/dt(r0+s2) tg 若發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果若發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，可增大，可增大rmin rmin r0= (ds2 /d)/tgs2設(shè)計(jì)：潘存云OB