大工16秋《机械基础实验(一)》辅导资料二[大工16秋《机械基础实验(一)》辅导资料二.doc

大连理工大学网络教育学院 第 PAGE 6页 共 NUMPAGES 6页 机械基础实验（一）辅导资料二 主 题：移动凸轮实验的辅导资料 学习时间：2016年10月3日--2017年3月7日 内 容： 一、学习要求 移动凸轮实验：通过交互式操作动态观察靠模车削机构的运动特性，使学生对移动凸轮机构在工程中的应用进行了解。 重点掌握内容： 1．重点：凸轮机构的组成和类型；靠模车削机构的运动特性。 2．难点：靠模车削机构的工作原理。 二、主要内容 (一)凸轮机构的应用和分类 1.凸轮机构的应用 应用:内燃机配气凸轮机构 录音机卷带机构 自动机床的进刀机构 靠模车削机构：当凸轮移动时，借助凸轮轮廓曲线的高度变化而使从动杆得到预期的运动规律，刀柄随之运动，加工出预期的工件轮廓。 凸轮：是具有一个曲线轮廓或凹槽的构件，它运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期的往复运动。 组成凸轮机构的基本构件:凸轮、推杆（从动件）、机架 连接副：凸轮与从动件组成的高副及二者与机架组成的低副组成。 凸轮机构的应用领域:凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生产线中。 凸轮机构的优点:只要通过适当设计凸轮廓线可以使推杆得到各种预期运动规律，而且响应快速，结构简单紧凑，应用广泛。 ? 凸轮机构的缺点： 1）接触为高副，易于磨损，多用于传力不大的场合。 2）凸轮轮廓加工比较困难。 3）从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得笨重。 2.凸轮机构的分类 （1）按凸轮形状分： 盘形凸轮机构 平面凸轮机构 移动凸轮机构 平面凸轮机构 圆柱凸轮机构 空间凸轮机构 （2）按推杆的形状分 尖顶推杆 构造简单，但易于磨损，所以只适用于作用力不大和速度较低的场合。 滚子推杆 由于滚子与凸轮之间为滚动摩擦，所以磨损较小，故可用来传递较大的动力。 平底推杆 其优点是凸轮与平底接触面间容易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中。 （3）根据从动件相对机架的运动方式分 直动从动件：从动件作往复移动，其运动轨迹为一段直线； 摆动从动件：从动件作往复摆动，其运动轨迹为一段圆弧。 （4） 按凸轮与从动件保持接触的方法分 1）力封闭方法： 利用推杆的重力、弹簧力或其它外力使推杆始终与凸轮保持接触； 2）几何封闭法： 利用凸轮与推杆构成的高副元素的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。 常用的有如下几种： 槽凸轮机构 等宽凸轮机构 等径凸轮 共轭凸轮 凸轮机构设计的基本内容与步骤 （1）合理选择凸轮类型（2）设计凸轮基圆半径（3）设计凸轮轮廓曲线 （4）校核并设计 二、从动件的运动规律 1.推杆常用的运动规律 凸轮机构的基本名词术语 推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移s、速度v和加速度a随时间t（或凸轮转角d）变化的规律。 从动件常用运动规律 1）多项式运动规律 一次多项式运动规律——等速运动 二次多项式运动规律——等加速等减速运动 五次多项式运动规律 （2）三角函数运动规律 余弦加速度运动规律——简谐运动规律 正弦加速度运动——摆线运动规律 （3）组合运动规律 重点：掌握各种运动规律的运动特性 说明：凸轮一般为等速运动，有推杆运动规律常表示为推杆运动参数随凸轮转角d变化的规律。 （1）多项式运动规律 1）一次多项式运动规律（等速运动） 运动方程式一般表达式： 推程运动方程： 边界条件 运动始点： 推程运动方程式： 在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无穷大惯性力，引起刚性冲击。 回程运动方程 一次多项式一般表达式： 边界条件 运动始点： 运动终点： 回程运动方程式： 等速运动规律运动特性 推杆在运动起始和终止点会产生刚性冲击。 2）二次多项式运动规律——等加速等减速运动规律 运动方程式一般表达式： 注意：为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，且加速度和减速度的绝对值相等。 推程运动方程 推程等加速段边界条件：运动始点： 运动终点： 加速段运动方程式为： 推程等减速段边界条件： 运动始点： 运动终点： 等减速段运动方程为: 等加速等减速运动规律运动特性： 在起点、中点和终点时，因加速度有突变而引起推杆惯性力的突变，且突变为有限值，在凸轮机构中由此会引起柔性冲击。适用于中速场合。 （2）三角函数运动规律 1）余弦加速度运动规律——简谐运动规律 简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的投影的运动即为简谐运动。 推程运动方程式： 回程运动方程式： 余弦加速度运动规律推程运动线图 余弦加速度运动规律的运动特性： 推杆加速度在起点和终点有突变，且数值有限，故有柔性冲击。余弦