精密机械凸轮机构运动规律.ppt

1.凸轮机构设计依据及要领 ●主从动件相对位置 ●通用性 ●升程 ●其他 2.凸轮机构设计的基本要求 ●效率 ●刚性 ●耐磨性 ●紧凑性 3.凸轮机构关键零件的选材及热处理 ●凸轮 ●推杆 ●滚子及芯轴 上次课程主要内容 26/01 §2.2 凸轮从动件运动规律 问题的提出： 从动件运动规律反映了机构运动及动力 特性的优劣，与凸轮轮廓相对应。 凸轮机构传动过程其从动件运动行程可 以放大或缩小，但其运动规律、性质不变。 凸轮轮廓为核心设计思路： 工作要求→从动件运动规律→推杆类型 →凸轮轮廓 重要预备工作：运动规律研究 26/02 凸轮机构从动件位移图： 从动件位移与凸轮转角之间的关系曲线。 纵坐标——位移；横坐标——凸轮转角 26/03 t δ1 s2 A B C D h 2p δh δs δt δs A δh δs w A B rmin O B C D δt δs h 描述凸轮机构运动关系的曲线之一。 几种常见简单运动规律： ●匀速运动规律 特性分析： 运动过程有加 速度为无穷大的断 点，机构存在刚性 冲击。 26/04 s2 h δ1 δ1 t O v2 t v0 O δ1 a2 ∞ -∞ O δ1 t 时间——位移曲线 时间——加速度曲线 时间——速度曲线 ●等加速等减速运动规律 特性分析： 运动过程有加 速度突变的断点， 机构存在柔性冲击。 此外还常用： ●正弦加速度 ●余弦加速度 26/05 a j v O j ,t j ,t j ,t s h 1 A 0 a B C 位移——时间曲线 速度——时间曲线 加速度——时间曲线 B A 本章学习问题的提出： ①是否存在更理想、实用的运动规律 ②如何运用计算机软件进行辅助设计 一. 运动规律的无因次表示 1. 无因次时间T、无因此位移S 定义：设从动件运动周期th（耗时过程0-th）， 用t表示周期内任一时刻；从动件对应位移0-h， 用s表示t时刻对应位移。 则有： 描述运动规律可转化为T、S的函数关系。 26/06 无量纲表示是计算机辅助设计的关键。 纯数字， 无单位 2.无因次时间（T）、位移（S）函数的建立 若将凸轮机构从动件的位移 s 作为时间t 的函数，有： 设凸轮机构升程为h，周期为th，则： 函数无因次化处理： 令： 即有无因此函数 26/07 其中： 3.无因次速度V、加速度A、加速度变化率J 机构运动及动力特性集中体现于从动件速度、 加速度、加速度的变化等。 对无因此函数求S(T)用T对S依次求导： 26/08 （2-5） 一次求导，无因次速度 二阶求导，无因次加速度 三阶求导数，无因 次加速度变化率： 4. 无因次函数与实际值的关系 考虑位移、时间的实际值与无因次值的关系， 现将s=hS；t=thT代入式（2-5） 整理后有： 26/09 （2-6） 原始假设关系： 5. 摆杆从动件无因次函数 设：（下注m、0、h分别最大、初始、最终） 实际角位移τ；角速度ω；角加速度ε； 无因次位移S；速度V；加速度A； 26/10 （2-7） 有： 二. 运动规律的通用方程 上述单一的运动规律在计算、制造等方面 都相对简单，但运行时存在刚性冲击或较大的 柔性冲击，不适用于高速、重载或特殊需求。 根据牛顿第二运动定律，运动机构的冲击 取决于运动件惯性和加速度。 机械设计需保证运动构件的承载能力，即 运动机构的质量主要取决于强度，因此其运动 加速度则是影响工作性能的关键。 22/11 研究机械运动及动力特性的起点： 加速度 1. 构建理想设计加速度曲线 设想加速度变化如图，将运动周期T分解成 八个阶段，相应起始无因次时间分别为： T0、T1、T2……T7 26/12 ●全周期加速度无间断 ● 1、3、5、7段加速度为定值 （正向最大Amp、反向最大Amm、0） ● 2、4、6、8段加速度为变量，按正弦 曲线加减变化（平稳变化无折点） ●加速度在0、3、4、7四处有变化折点 相关分析、计算： 1）加速度变化分别为正弦曲线和水平直线； 加速度最大值Amp，负向最大值Amm； 2）全周期连续，积分时利用连续条件； 3）将A对T求积分，可得速度V曲线，其中 有初始值V0、最大值Vm、终值V7； 4）将V对T求积分，可得位移S曲线，其中 有初始值S0、最大值Sm、终值S7； 5）将A对T求微分，得加速度变化率J； 6）惯性力矩比例因子Q=AV。 26/13 2. 分段计算S、V、J、Q(AV) 以加速度A为基础，推算全周期各点 位移S、速