《机械原理》第四章 凸轮机构及其设计_图文.ppt

第四章 凸轮机构及其设计 第四章 凸轮机构及其设计 CONTENTS §4-1 凸轮机构的应用和分类 §4-2 从动件的运动规律 §4-3 按给定运动规律设计凸轮轮廓曲线——作图法 §4-4 按给定运动规律设计平面凸轮轮廓曲线——解析法 §4-5 凸轮机构基本尺寸的确定 §4-1 凸轮机构的应用和分类 Knowledge Points 凸轮机构的组成 凸轮机构的分类 凸轮机构的优点、缺点 凸轮机构的组成 凸轮是具有曲线轮廓或凹槽的构件 凸轮机构一般由凸轮、从动件和机架三个构件组成。 凸轮机构的分类 按照凸轮的形状分类 按照从动件的型式分类 按照凸轮与从动件维持高副接触的方法分类 凸轮机构的分类 按照凸轮的形状分类 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮 盘形凸轮 这种凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化向径的盘形零件，如。当其绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮转轴的平面内运动。它是凸轮的最基本型式，结构简单，应用最广。 移动凸轮 当盘形凸轮的转轴位于无穷远处时，就演化成了图示的移动凸轮（或楔形凸轮）。凸轮呈板状，它相对于机架作直线移动。 圆柱凸轮 如果将移动凸轮卷成圆柱体即演化成圆柱凸轮。图示为自动机床的进刀机构。在这种凸轮机构中凸轮与从动件之间的相对运动是空间运动，故属于空间凸轮机构。 凸轮机构的分类 按照从动件的型式分类 尖底从动件 滚子从动件 平底从动件 尖底从动件 从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。 滚子从动件 为减小摩擦磨损，在从动件端部安装一个滚轮，把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，可用来传递较大的动力，故这种形式的从动件应用很广。 平底从动件 从动件与凸轮轮廓之间为线接触，接触处易形成油膜，润滑状况好。此外，在不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终垂直于从动件的平底，受力平稳传动效率高，常用于高速场合。 凸轮机构的分类 按照凸轮与从动件维持高副接触的方法分类 力锁合 形锁合 力锁合 所谓力锁合型，是指利用重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。 形锁合 所谓形锁合型，是指利用高副元素本身的几何形状使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。 凸轮机构的优点 结构简单、紧凑，占据空间较小；具有多用性和灵活性，从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线的形状。对于几乎任意要求的从动件的运动规律，都可以毫无困难地设计出凸轮廓线来实现。 凸轮机构的缺点 凸轮轮廓线与从动件之间是点或线接触的高副，易于磨损，故多用于传力不大的场合。 §4-2 从动件的运动规律 Knowledge Points 多项式运动规律 三角函数运动规律 组合运动规律 基本概念 基圆 以凸轮理论轮廓的最小向径r0为半径作的圆。 基圆半径 即为最小向径r0。 基本概念 偏距 凸轮回转中心至从动件导路的偏置距离e。 偏距圆 以e为半径作的圆。 基本概念 行程 从动件往复运动的最大位移，用h表示。 基本概念 推程 从动件背离凸轮轴心运动的行程。 推程运动角 与推程对应的凸轮转角。 基本概念 回程 从动件向着凸轮轴心运动的行程。 回程运动角 与回程对应的凸轮转角。 基本概念 远休止角 从动件在最远处停留凸轮的转角。 近休止角 从动件在距离回转中心最近处停留凸轮的转角。 基本概念 从动件位移线图 从动件位移s与凸轮转角φ的对应关系。 标准传动函数介绍 刚性机构的输入参数x转变为输出参数y仅与机构几何学有关。此关系在数学上理解为机构的传动函数y=y(x) 标准传动函数f(z)的单位为1,满足定义域z∈[0,1],值域f(z) ∈[0,1],且满足边界条件f(0)=0, f(1)=1。 当满足f(z)=1-f(1-z)时为对称标准传动函数。 标准传动函数介绍 常用多项式规律 1次多项式 f(z)=z 2次多项式 f1(z)=2z2,f2(z)=1-2(1-z)2 5次多项式 f(z)=10z3-15z4+6z5 一般形式 标准传动函数介绍 常用三角规律 简谐运动 f(z)=[1-cos(πz)]/2 摆线运动 f(z)=z-sin(2πz)/(2 π) 从动件常用运动规律特性比较 从动件运动方程建立 推程 回程 例：建立运动方程 已知:Φ=180o, Φs=30o, Φh=90o, h=12,运动规律 f(z)=10z3-15z4+6z5 求导 f’(z)=30z2-60z3+30z4f”(z)=60z-180z2+120z3 推程运动方程为 多项式运动规律 一次多项式 多项式运动规律 二次多项式 多项式运动规律 五次多项式 三角函数运动规律 简谐运动规律 当质点在圆周上作匀速运动时，它在直径上的投影点的运动即为简谐运动。 三角函数运动规律 简谐运动规律 三角函数运动规律 摆线运动规律