機(jī)械原理第四章ppt課件

1、4.1 4.1 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4.2 4.2 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.3 4.3 圖解法設(shè)計(jì)凸輪廓線圖解法設(shè)計(jì)凸輪廓線4.4 4.4 解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線4.5 4.5 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及基本尺寸的設(shè)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角及基本尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)4.6 4.6 凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)4.3 4.3 圖解法設(shè)計(jì)凸輪廓線圖解法設(shè)計(jì)凸輪廓線一、凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法原理一、凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法原理二、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)二、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)三、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)三、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)四、圓柱凸輪輪廓曲線

2、的設(shè)計(jì)四、圓柱凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)選定的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和其他設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，確定出凸輪的輪廓曲線。 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法有圖解法和解析法。rbA1BAs1BOA1111ABABs一、凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法原理一、凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法原理 設(shè)計(jì)凸輪廓線依據(jù)的是反轉(zhuǎn)法原理。反轉(zhuǎn)法原理：在設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線時(shí)，假想給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度，使其繞凸輪回轉(zhuǎn)軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)凸輪靜止不動(dòng)，而從動(dòng)件一方面隨機(jī)架和導(dǎo)路以角速度繞凸輪回轉(zhuǎn)軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，即相對于凸輪作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，另一方面又在其導(dǎo)路中作預(yù)期運(yùn)動(dòng)，作出從動(dòng)件在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的一系列位置，則其尖頂?shù)能壽E就為所求的凸輪廓線。這就是反轉(zhuǎn)法原

3、理。 一、凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法原理一、凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法原理對心直動(dòng)尖底從動(dòng)件正轉(zhuǎn)對心直動(dòng)尖底從動(dòng)件正轉(zhuǎn)對心直動(dòng)尖底從動(dòng)件反轉(zhuǎn)對心直動(dòng)尖底從動(dòng)件反轉(zhuǎn)偏置直動(dòng)尖底從動(dòng)件反轉(zhuǎn)偏置直動(dòng)尖底從動(dòng)件反轉(zhuǎn)偏置直動(dòng)尖底從動(dòng)件正轉(zhuǎn)偏置直動(dòng)尖底從動(dòng)件正轉(zhuǎn)rbA1BAs1BOAOA1111ABABs一、凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法原理一、凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法原理 作出基圓、偏距圓；作出基圓、偏距圓； 作出從動(dòng)件的初始位置；作出從動(dòng)件的初始位置； 作出從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的各個(gè)位置；作出從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的各個(gè)位置； 計(jì)算從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的預(yù)期位移即根據(jù)選定計(jì)算從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的預(yù)期位移即根據(jù)選定的的 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律或

4、位移線圖，求出從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律或位移線圖，求出從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng) 中的預(yù)期位移）；中的預(yù)期位移）； 確定從動(dòng)件尖頂在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的各個(gè)確定從動(dòng)件尖頂在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的各個(gè)位位 置。置。 將從動(dòng)件在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中其尖底所占據(jù)的各個(gè)位置連將從動(dòng)件在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中其尖底所占據(jù)的各個(gè)位置連成成 一光滑曲線或曲線族的包絡(luò)線），此曲線即為所一光滑曲線或曲線族的包絡(luò)線），此曲線即為所求求 凸輪輪廓曲線。凸輪輪廓曲線。圖解法設(shè)計(jì)的一般步驟圖解法設(shè)計(jì)的一般步驟二、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)二、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)1. 尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)2. 滾子直動(dòng)從動(dòng)

5、件盤形凸輪機(jī)構(gòu)滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)3. 平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)知：運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推程為簡諧運(yùn)動(dòng)，知：運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推程為簡諧運(yùn)動(dòng)，推程運(yùn)動(dòng)角為推程運(yùn)動(dòng)角為180180，遠(yuǎn)休止角為，遠(yuǎn)休止角為3030；回程為等加速等減速運(yùn)動(dòng)，；回程為等加速等減速運(yùn)動(dòng)，回程運(yùn)動(dòng)角為回程運(yùn)動(dòng)角為9090，近休止角為，近休止角為6060。基圓半徑。基圓半徑r0r0。要求：繪制凸輪的輪廓曲線。要求：繪制凸輪的輪廓曲線。123456789位移曲線位移曲線8rbA1BAs1BOA1111ABABs對心尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)對心尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)1. 尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤

6、形凸輪機(jī)構(gòu)10123456789h1234位移曲線的繪制位移曲線的繪制B9C9知：運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推程為簡諧運(yùn)動(dòng)，知：運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推程為簡諧運(yùn)動(dòng)，推程運(yùn)動(dòng)角為推程運(yùn)動(dòng)角為180180，遠(yuǎn)休止角，遠(yuǎn)休止角為為3030；回程為等加速等減速運(yùn)；回程為等加速等減速運(yùn)動(dòng)，回程運(yùn)動(dòng)角為動(dòng)，回程運(yùn)動(dòng)角為9090，近休止，近休止角為角為6060?；鶊A半徑。基圓半徑r0r0、及從動(dòng)、及從動(dòng)件導(dǎo)路的偏距件導(dǎo)路的偏距e e。要求：繪制凸輪的輪廓曲線。要求：繪制凸輪的輪廓曲線。B2C2B0C0-B1C1B3C3B4C4B5C5B6C6B7C7B8C8r0B10(C10)偏置尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)偏置尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)

7、構(gòu)構(gòu)123456789位移曲線位移曲線81. 尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)留意：留意： 從動(dòng)件軸線從動(dòng)件軸線轉(zhuǎn)過的角、基轉(zhuǎn)過的角、基圓上基圓半徑圓上基圓半徑轉(zhuǎn)過的角和偏轉(zhuǎn)過的角和偏距圓上偏距轉(zhuǎn)距圓上偏距轉(zhuǎn)過的角均為凸過的角均為凸輪轉(zhuǎn)角。輪轉(zhuǎn)角。 理論廓線 實(shí)際廓線r0 實(shí)際廓線（凹槽凸輪用）-2. 滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 將滾子中心假想為尖底從動(dòng)件的尖底。留意：凸輪轉(zhuǎn)角一般在理論廓線的基圓上度量，從動(dòng)件位移留意：凸輪轉(zhuǎn)角一般在理論廓線的基圓上度量，從動(dòng)件位移為導(dǎo)路方向線與理輪廓線基圓交點(diǎn)至滾子中心之間的距離。為導(dǎo)路方向線與理輪廓線基圓交點(diǎn)至

8、滾子中心之間的距離。留意：留意： 平底左右兩側(cè)的寬度必須大于導(dǎo)路至左右最遠(yuǎn)平底左右兩側(cè)的寬度必須大于導(dǎo)路至左右最遠(yuǎn)切點(diǎn)的距離。切點(diǎn)的距離。-3. 平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 將從動(dòng)件導(dǎo)路的中心線與平底的交點(diǎn)假想為尖底從動(dòng)件的尖底。知：基圓半徑知：基圓半徑r0r0、及凸輪與擺、及凸輪與擺動(dòng)從動(dòng)件的中心距動(dòng)從動(dòng)件的中心距a a，從動(dòng)件，從動(dòng)件長度長度L L，從動(dòng)件最大擺角，從動(dòng)件最大擺角maxmax，以及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求：繪制凸輪的輪廓曲線。要求：繪制凸輪的輪廓曲線。1234 56789maxA0OA1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11-

9、aL10三、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)三、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪廓線的設(shè)計(jì)知：擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，平均圓柱半徑知：擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，平均圓柱半徑rmrm、 從動(dòng)件長度從動(dòng)件長度L L，滾子半徑，滾子半徑rTrT，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 = = （）以及凸輪回轉(zhuǎn)方向。）以及凸輪回轉(zhuǎn)方向。要求：繪制凸輪的輪廓曲線。要求：繪制凸輪的輪廓曲線。arm12LAB0B四、圓柱凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)四、圓柱凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)v1A12345678maxB0LB1B2B3B4B1B2B3B4B5B6B7B8O2rmB0C1 C2 C3 C4C5 C6 C7 C8前往前往S4.4 4.4 解析法

10、設(shè)計(jì)凸輪廓線解析法設(shè)計(jì)凸輪廓線一、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)一、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)二、直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)二、直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)三、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)三、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)四、擺動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)四、擺動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)五、刀具中心軌跡的坐標(biāo)計(jì)算五、刀具中心軌跡的坐標(biāo)計(jì)算其中凸輪轉(zhuǎn)過角度時(shí)，從動(dòng)件的位移為 S= BB知：直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，基圓半徑知：直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，基圓半徑r0r0、 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 s=s s=s（），偏距），偏距e e。建立直角坐標(biāo)系建立直角坐標(biāo)系xoyr0O1B02BBxYe0B),

11、(00BByxB),(yx點(diǎn)點(diǎn)B的復(fù)合運(yùn)動(dòng)可以看成：的復(fù)合運(yùn)動(dòng)可以看成：旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)：B0B平移變換：BBs一、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)一、直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過角時(shí)，滾子中心將自點(diǎn)B0移到B點(diǎn)根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，理論廓線B點(diǎn)坐標(biāo)為：00cossinsincosxByBsxxsyy 即其中r0O1B02BBxYes0sxsysexB022000ersyBsinssxcosssy00()sincos() cossinxsseysse0),(yxf直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪理論廓線方程，凸輪理論廓線方程，也可表示為：也可表示為：實(shí)際廓線：圓心位于理論廓線上的一系列滾子圓的包絡(luò)

12、線以為參數(shù)的曲線族的包絡(luò)線方程：0),(0),(aaaayxfyxfxy0),(yxf理論廓線外凸輪廓實(shí)際廓線0),(aayxf內(nèi)凸輪廓實(shí)際廓線222(, )()()0aaaarf xyxxyyr上面一組符號代表外包絡(luò)線下面一組符號代表內(nèi)包絡(luò)線(, )2()2()0aaaaf xydxdyxxyydd 滾子圓方程實(shí)際廓線方程：實(shí)際廓線方程：2222ddyddxddxryyddyddxddyrxxrara實(shí)際廓線: 反轉(zhuǎn)后一系列平底所構(gòu)成的直線族的包絡(luò)線。知：基圓半徑知：基圓半徑rbrb、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)向、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律s=ss=s（）。）。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過角，從動(dòng)件上點(diǎn)B0外移到達(dá)B；1、

13、B0繞O點(diǎn)反轉(zhuǎn)角， 到達(dá)基圓上的B點(diǎn)2、B點(diǎn)沿導(dǎo)路方向移動(dòng)到B點(diǎn)3、B點(diǎn)沿平底方向移動(dòng)到B點(diǎn)rb xy12B0BBOPB-從動(dòng)件上從動(dòng)件上B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可以看成：點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可以看成：000B (,)BBxy設(shè)B0的坐標(biāo)為：( , )B x y設(shè)B的坐標(biāo)為：二、直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)二、直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)建立直角坐標(biāo)系建立直角坐標(biāo)系xoy00cossincossincossinxByBsxxOPsyyOP其中其中00BxbBry0sinsinsBBsx coscossBBsy dsOPBBdP點(diǎn)為從動(dòng)件與凸點(diǎn)為從動(dòng)件與凸輪的速度瞬心！輪的速度瞬心！rbxy12B0BBO

14、PB-二、直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)二、直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)cos0cossinsinsincoscossinbdsxsdrysdsd()sincos() cossinbbdsxrsddsyrsd整理得直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪的實(shí)際廓線方程：二、直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)二、直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)知：基圓半徑r0、及凸輪與擺動(dòng)從動(dòng)件的中心距a， 從動(dòng)件長度L，從動(dòng)件最大擺角max， 以及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，得理論廓線B點(diǎn)坐標(biāo)為：-xy0AAB0Ba從動(dòng)件從動(dòng)件AB的運(yùn)動(dòng)可以看成：的運(yùn)動(dòng)可以看成：1、A0B0繞繞O點(diǎn)反轉(zhuǎn)點(diǎn)反轉(zhuǎn)，達(dá)到，達(dá)到AB2、AB再擺動(dòng)再擺動(dòng)角到達(dá)角到達(dá)A

15、B位置位置0B000B (,)BBxyB( , )x yAAABAByxyyxxyx0000)cos()sin()sin()cos(0三、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)三、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)建立直角坐標(biāo)系建立直角坐標(biāo)系xoy設(shè)B0的坐標(biāo)為：設(shè)B的坐標(biāo)為：AAABAByxyyxxyx0000)cos()sin()sin()cos()cos(cos)sin(sin00laylax22200arccos2alral式中：sinaxAcosayA00AxayA00sin0lxB0cos0layB理論廓線方程為：理論廓線方程為：-xy0AAB0Ba0B0三、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)三、擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)四、擺動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)四、擺動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)見課本P85c數(shù)控機(jī)床加工凸輪，通常需要給出刀具中心的直角坐標(biāo)值。（1若刀具半徑與滾子半徑完全相等，那么理論廓線的坐 標(biāo)值就是刀具中心的坐標(biāo)值；（2若刀具半徑rc大于滾子半徑，那么刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌 跡