凸輪機(jī)構(gòu)及其他常用機(jī)構(gòu)ppt課件

1、.,第4章 凸輪機(jī)構(gòu),4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用 4.2 凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 4.3 盤(pán)形凸輪的設(shè)計(jì)方法 4.4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 4.5 凸輪機(jī)構(gòu)的常用材料和結(jié)構(gòu),.,本章知識(shí)導(dǎo)讀,1.主要內(nèi)容 凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型、特點(diǎn)和適用場(chǎng)合，從動(dòng)件常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及位移曲線(xiàn)的繪制，凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，凸輪機(jī)構(gòu)的常用材料及結(jié)構(gòu)。 2.重點(diǎn)、難點(diǎn)的提示 本章的重點(diǎn)是從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律，尖頂、滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)等問(wèn)題。難點(diǎn)是利用解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓。,.,4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用,凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用在各種機(jī)械和自動(dòng)控制裝置中。,內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 1凸輪2氣閥桿3機(jī)架,4.1

2、.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和組成,.,4.1.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和組成,沖床送料機(jī)構(gòu) 1凸輪 2送料桿 3機(jī)架,繞線(xiàn)機(jī)的凸輪機(jī)構(gòu) 1凸輪 2布線(xiàn)桿 3繞線(xiàn)軸,.,4.1.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和組成,綜上所述，凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成。 凸輪是具有變化向徑或曲線(xiàn)輪廓的構(gòu)件，凸輪與從動(dòng)件通過(guò)高副連接，故凸輪機(jī)構(gòu)屬于高副機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)的主要作用是將主動(dòng)凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。,.,凸輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn),凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)方便，只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可以使從?dòng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律。缺點(diǎn)是凸輪輪廓與從動(dòng)件之間是點(diǎn)或線(xiàn)接觸，易磨損，通常用于傳力不大的控制機(jī)械中。 例如，自動(dòng)機(jī)

3、床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)，內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)，印刷機(jī)、紡織機(jī)和各種電氣開(kāi)關(guān)中的凸輪機(jī)構(gòu)等。,.,4.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi),(1)盤(pán)形凸輪 具有變化向徑的盤(pán)狀構(gòu)件稱(chēng)為盤(pán)形凸輪。它是凸輪的基本形式。,常用凸輪機(jī)構(gòu)可按下列方法分類(lèi): 1.按凸輪形狀分類(lèi),.,4.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi),(2)移動(dòng)凸輪 做移動(dòng)的平面凸輪。可看作是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)中心在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)盤(pán)形凸輪的演化形式。,.,4.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi),(3)圓柱凸輪 圓柱體的表面上具有曲線(xiàn)凹槽或端面上具有曲線(xiàn)輪廓，稱(chēng)為圓柱凸輪。屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)。,圓柱凸輪機(jī)構(gòu)（進(jìn)刀機(jī)構(gòu)）,.,4.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi),2.按從動(dòng)件的端部結(jié)構(gòu)分類(lèi),從動(dòng)件端部以尖頂與凸輪輪

4、廓接觸，這種從動(dòng)件結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，尖頂能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸。,從動(dòng)件的端部結(jié)構(gòu)形式,(1)尖頂從動(dòng)件,.,4.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi),(2)滾子從動(dòng)件,(3)平底從動(dòng)件,從動(dòng)件端部裝有可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾子，滾子與凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦，借以減小與凸輪輪廓接觸表面的磨損。,從動(dòng)件的端部是一平底，這種從動(dòng)件與凸輪輪廓接觸處在一定條件下易形成油膜，利于潤(rùn)滑，能傳動(dòng)較大的作用力。,.,4.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi),3.按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方式分類(lèi) (1)移動(dòng)從動(dòng)件，從動(dòng)件做往復(fù)直線(xiàn)移動(dòng)。 (2)擺動(dòng)從動(dòng)件，從動(dòng)件做往復(fù)擺動(dòng)。 4.按鎖合方式分類(lèi) 使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持接觸的特性稱(chēng)為鎖合。 (1)力鎖合

5、 利用重力、彈簧力或其他力鎖合。凸輪機(jī)構(gòu)利用彈簧力鎖合。 (2)形鎖合 利用凸輪和從動(dòng)件的特殊幾何形狀鎖合。,.,4.2 凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件 常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,在凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線(xiàn)的形狀。結(jié)合凸輪輪廓，分析從動(dòng)件的位移、速度、加速度的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱(chēng)為凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。,4.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的基本概念,升停降停運(yùn)動(dòng)過(guò)程是凸輪機(jī)構(gòu)典型的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。,.,4.2.1 凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的基本概念,綜上所述，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)取決于凸輪輪廓曲線(xiàn)的形狀，即凸輪輪廓決定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 因此，設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線(xiàn)時(shí)，首先根據(jù)工作要求選定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再按從動(dòng)件的位移曲線(xiàn)設(shè)計(jì)出相

6、應(yīng)的凸輪輪廓曲線(xiàn)。,.,4.2.2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)速度為定值的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱(chēng)為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。當(dāng)凸輪以等角速度1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在推程或回程中的速度為常數(shù)。 凸輪轉(zhuǎn)角與時(shí)間t的關(guān)系為=1t。 推程時(shí)，從動(dòng)件位移s與時(shí)間t的關(guān)系為s=vt。,等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移、 速度、加速度線(xiàn)圖,.,4.2.2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的前半程做等加速運(yùn)動(dòng)，后半程做等減速運(yùn)動(dòng)，兩部分加速度的絕對(duì)值相等，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱(chēng)為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的 位移、速度、加速度線(xiàn)圖,.,4.2.2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,3

7、.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律,質(zhì)點(diǎn)在圓周上做等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在這個(gè)圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移 速度、加速度線(xiàn)圖,.,4.3 盤(pán)形凸輪的設(shè)計(jì)方法,根據(jù)工作條件要求，確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選定凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、基圓半徑等，進(jìn)而可以對(duì)凸輪輪廓曲線(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 凸輪輪廓曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)方法有圖解法和解析法。圖解法簡(jiǎn)便易行、直觀，但精度較低，可用于設(shè)計(jì)一般精度要求的凸輪機(jī)構(gòu)。解析法精度高，但計(jì)算量大，多用于設(shè)計(jì)精度要求較高的凸輪機(jī)構(gòu)。,.,4.3.1 圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn),利用與凸輪轉(zhuǎn)向相反的方向逐點(diǎn)按位移曲線(xiàn)繪制出凸輪輪廓曲線(xiàn)的方法稱(chēng)為反轉(zhuǎn)法。,反轉(zhuǎn)法原理,.,4.3.1 圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)

8、形凸輪輪廓曲線(xiàn),1.對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪,.,2.對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪,實(shí)際輪廓,理論輪廓,4.3.1 圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn),.,3.對(duì)心平底直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪,4.3.1 圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn),.,4.4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的 幾個(gè)問(wèn)題,設(shè)計(jì)滾子從動(dòng)件時(shí)若從強(qiáng)度和耐用性考慮，滾子的半徑應(yīng)取大些。滾子半徑取大時(shí)，對(duì)凸輪的實(shí)際輪廓曲線(xiàn)影響很大，有時(shí)甚至使從動(dòng)件不能完成預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,4.4.1 滾子半徑的選擇,滾子半徑的選擇,.,4.4.1 滾子半徑的選擇,1.凸輪理論輪廓的內(nèi)凹部分,由圖(a)可得 a=min+rT 實(shí)際輪廓曲線(xiàn)曲率半徑總大于理論輪廓曲線(xiàn)曲率半徑。因

9、此，不論選擇多大的滾子，都能作出實(shí)際輪廓曲線(xiàn)。 由圖(b)圖(d)可得 a=min-rT,.,4.4.1 滾子半徑的選擇,當(dāng)minrT時(shí)，則有a0，實(shí)際輪廓曲線(xiàn)為一平滑的曲線(xiàn)。這種情況屬于正常。 當(dāng)min=rT時(shí)，則有a=0，凸輪實(shí)際輪廓曲線(xiàn)出現(xiàn)了尖點(diǎn)。 當(dāng)min，則應(yīng)適當(dāng)增大凸輪基圓半徑，重新設(shè)計(jì)。,.,4.5 凸輪機(jī)構(gòu)的常用材料和結(jié)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu)主要的失效形式是磨損和疲勞點(diǎn)蝕，這就要求凸輪和滾子的工作表面硬度高、耐磨并且有足夠的表面接觸強(qiáng)度。 低速、中小載荷的一般場(chǎng)合，凸輪采用45鋼、40Cr表面淬火(硬度4050HRC)，亦可采用15鋼、20Cr、20CrMnTi經(jīng)滲碳淬火，硬度達(dá)5662HRC。 滾子材料可采用20Cr，經(jīng)滲碳淬火，表面硬度達(dá)5662HRC。也可用滾動(dòng)軸承作為滾子。,4.5.1 凸輪常用材料,.,4.5.2 凸輪的結(jié)構(gòu),1.凸輪軸,2.整體式,.,4.5.2 凸輪的結(jié)構(gòu),3.鑲塊式,4.組合式,.,4.5.2 凸輪的結(jié)構(gòu),除采用鍵聯(lián)接將凸輪固定在軸上外，也可以采用緊定螺釘和錐面固定。,.,4.6 其他常用結(jié)構(gòu),4.6.1 棘輪機(jī)構(gòu),工作原理： 棘輪機(jī)構(gòu)主要由棘輪2、棘爪3和機(jī)架4三個(gè)基本構(gòu)件組成。,圖4-24 棘輪機(jī)構(gòu),.,卷?yè)P(yáng)機(jī)提升機(jī)構(gòu),自行車(chē)飛輪,4.6.1 棘輪機(jī)構(gòu),應(yīng)用實(shí)例：,.,1.工