机械零件设计第四章凸轮机构.ppt

* * 第四章 凸轮机构 第一节 概述 第二节 凸轮机构工作过程及从动件常用运动规律 第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓曲线 第四节 用解析法设计凸轮轮廓曲线 第五节 凸轮机构设计中的几个问题 第六节 凸轮常用材料和结构 第一节 概述 结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。 作用：将连续回转 ?从动件直线移动或摆动。 优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。 缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。 应用：内燃机 、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。 分类：1)按凸轮形状分：盘形、 移动、 圆柱凸轮 。 2)按推杆形状分：尖顶、 滚子、 平底从动件。 特点： 尖顶——构造简单、易磨损、用于仪表机构； 滚子——磨损小，应用广； 平底——受力好、润滑好，用于高速传动。 1 2 刀架 o 3) 按推杆运动分：直动(对心、偏置)、 摆动 4) 按保持接触方式分： 力封闭（重力、弹簧等） 内燃机气门机构 机床进给机构 几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮) r1 r2 r1+r2 =const W 凹槽凸轮 等径凸轮 优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。 缺点：线接触，容易磨损。 作者：潘存云教授 主回凸轮 等宽凸轮 设计：潘存云 设计：潘存云 3 1 2 A 线 绕线机构 3 1 2 A 线 应用实例： 设计：潘存云 3 皮带轮 5 卷带轮 录音机卷带机构 1 放音键 2 摩擦轮 4 1 3 2 4 5 放音键 卷带轮 皮带轮 摩擦轮 录音机卷带机构 设计：潘存云 1 3 2 送料机构 设计：潘存云 δh δh o t δ1 s2 第二节 凸轮机构工作过程及从动件常用运动规律 名词术语： 一、凸轮机构的工作过程 基圆、 推程运动角 基圆半径 推程、 远休止角 回程运动角 回程、 近休止角 行程 rmin h ω1 A 确定从动件的运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。 δs δs δ’s δ’s D B C B’ δt δt 设计：潘存云 δh δh o t δ1 s2 rmin h ω1 A δs δs δ’s δ’s D B C B’ δt δt 运动规律：从动件在推程或回程时，其位移S2、速度V2、 和加速度a2 随时间t 的变化规律。 S2=S2(t) V2=V2(t) a2=a2(t) 位移曲线 在推程起始点：δ1=0， s2=0 代入得：C0＝0， C1＝h/δt 推程运动方程： s2 ＝hδ1/δt v2 ＝ hω1 /δt s2 δ1 δt v2 δ1 a2 δ1 h 在推程终止点：δ1=δt ，s2=h +∞ －∞ 刚性冲击 同理得回程运动方程： s2＝h(1-δ1/δh ) v2＝-hω1 /δh a2＝0 a2 ＝ 0 1.等速运动规律 二、常用运动规律 2. 等加等减速运动规律 位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。 推程加速上升段边界条件： 起始点：δ1=0， s2=0， v2＝0 中间点：δ1=δt /2，s2=h/2 求得：C0＝0， C1＝0，C2＝2h/δ2t 加速段推程运动方程为： s2 ＝2hδ21 /δ2t v2 ＝4hω1δ1 /δ2t a2 ＝4hω21 /δ2t 设计：潘存云 δ1 a2 h/2 δt h/2 推程减速上升段边界条件： 终止点：δ1=δt ，s2=h，v2＝0 中间点：δ1=δt/2，s2=h/2 求得：C0＝－h， C1＝4h/δt ， C2＝-2h/δ2t 减速段推程运动方程为： s2 ＝h-2h(δt –δ1)2/δ2t 1 δ1 s2 v2 ＝-4hω1(δt-δ1)/δ2t a2 ＝-4hω21 /δ2t 2 3 5 4 6 2hω/δt 柔性冲击 4hω2/δ2t 3 重写加速段推程运动方程为： s2 ＝2hδ2 1 /δ2t v2 ＝4hω1δ1 /δ2t a2 ＝4hω21 /δ2t δ1 v2 同理可得回程等加速段的运动方程为： s2 ＝h-2hδ21/δ2h v2 ＝-4hω1δ1/δ2h a2 ＝-4hω21/δ2h 回程等减速段运动方程为： s2 ＝2h(δh-δ1)2/δ2h v2 ＝-4hω1(δh-δ1)/δ2h a2 ＝4hω21/δ2h 设计：潘存云 h δt δ1 s2 δ1 a2 3.简谐运动规律 推程： s2＝h[1-cos(πδ1/δt)]/2 v2 ＝πhω1sin(πδ1/δt)/2δt a2 ＝π2hω21 cos(πδ1/δt)/2δ2t 回程： s2 ＝h[1＋cos(πδ1/δh)]/2 v2 ＝-πhω