凸-轮-机-构.pptx

自动车床上的走刀机构1、组成：凸轮，从动件，机架2、作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动 3、特点:(1)只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的 运动规律 (1)结构简单、紧凑，工作可靠，容易设计；(2)高副接触，易磨损4、应用：适用于传力不大的控制机构和调节机构 二、凸轮传动机构的类型1、按凸轮的形状和运动分类(1)、盘形回转凸轮(2)、平板移动凸轮(3)、圆柱回转凸轮2、按从动件的形状分类(1)、尖顶从动件(2)、滚子从动件(2)、平底从动件按从动件的运动形式摆动从动件移动从动件按锁合方式的不同力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；形锁合凸轮，如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。按从动件运动形式可分为直动从动件（又分为对心直动从动件和偏置直动从动件）和摆动从动件两种。3-2 常用的从动件运动规律 一、凸轮传动的工作过程基圆：以凸轮最小半径r0所作的圆，r0称为凸轮的基圆半径。推程、推程运动角：推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间变化（凸轮转角变化）的规律。远休、远休止角：回程、回程运动角：近休、近休止角：行程：h位移：s=r-r0二、常用的从动件运动规律 1、等速运动规律 推程推程：00 0Sh初始条件：=0；S=0终止条件:=0 S=h推程运动方程式：回程回程：0h 0Sh 初始条件：=0 S=h终止条件：=hS=0推程运动方程式：运动方程式一般表达式：运运动动特特性性：当采用匀速运动规律时，推杆在运动的起始点和终止点因速度有突变，在理论上加速度值为瞬时无穷大，使推杆产生非常大的惯性力，致使凸轮受到很大的冲击，称为刚刚性性冲击冲击。推程运动线图推程运动线图：适用场合：低速、轻载。2、等加速等减速运动规律 推程推程：00 0Sh等加速段：002 0Sh2运动方程式：等减速段：020 h2Sh运动方程式 回程回程：00 0Sh 等加速段：002 hSh2运动方程式：等减速段：020h2S0运动方程式 运动方程式一般表达式：运动特性：当采用等加速等减速运动规律时，在起点、中点和终点时，加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，所以，凸轮机构中由此而引起的冲击称为柔性冲击。适用场合：中速、轻载。3、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）：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。推杆推程运动方程式：推杆回程运动方程式：运动特性：这种运动规律的加速度在起点和终点时有有限数值的突变，故也有柔性冲击。适用场合：中速、中载。三、从动件运动规律的选择1.选择推杆运动规律的基本要求 满足机器的工作要求；使凸轮机构具有良好的动力特性；使所设计的凸轮便于加工。(1)只对推杆工作行程有要求，而对运动规律无特殊要求 推杆运动规律选取应从便于加工和动力特性来考虑。低速轻载凸轮机构：采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓曲线。高速凸轮机构：首先考虑动力特性，以避免产生过大的冲击。大质量从动件不宜选用max太大的运动规律 高速度从动件不宜选用amax太大的运动规律2.根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况(2)机器工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求 凸轮转速不高，按工作要求选择运动规律；凸轮转速较高时，选定主运动规律后，进行组合改进。正弦加速度运动规律 摆线运动规律组合运动规律组合运动规律五次多项式运动规律五次多项式运动规律小结：小结：等速运动规律：等速运动规律：有刚性冲击有刚性冲击 低速轻载低速轻载等加速等减速运动：等加速等减速运动：柔性冲击柔性冲击 中速轻载中速轻载余弦加速度运动规律：余弦加速度运动规律：柔性冲击柔性冲击 中低速重载中低速重载正弦加速度运动规律：正弦加速度运动规律：无冲击无冲击 中高速轻载中高速轻载五次多项式运动规律：五次多项式运动规律：无冲击无冲击 高速中载高速中载运动规律运动规律 运动特性运动特性 适用场合适用场合3-3 用图解法设计盘形凸轮轮廓曲线设计方法：图解法，解析法 假想给整个机构加一公假想给整个机构加一公共角速度共角速度-w w,凸轮：相对静止不动凸轮：相对静止不动推杆：一方面随导轨以推杆：一方面随导轨以-w w绕绕凸轮轴心转动凸轮轴心转动另一方面又沿导轨作预期的另一方面又沿导轨作预期的往复移动往复移动推杆尖顶在这种复合运动中推杆尖顶在这种复合运动中的运动轨迹即为凸轮轮廓曲的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。线。一、图解法设计凸轮轮廓曲线(一)、图解法的原理设计凸轮廓线的图解法是根据反转法原理作出从动件推杆尖顶在反转运动中依次占据的各位置，然后作出其高副元素所形成的曲线族；并作从动件高副元素所形成的曲线族的包络线，即是所求的凸轮轮廓曲线。(二)、图解法的方法和步骤1、对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构设计要求：已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。而推杆的运动规律如图所示。试设计该对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。2、对心直动滚子从动件盘形凸轮机构 已知条件:凸轮的基圆半径为r0,滚子半径rr,凸轮沿逆时针方向等速回转。推杆的运动规律如图所示。试设计对心直动滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。3、对心直动平底从动件盘形凸轮机构 已知条件已知条件:凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。推杆的运动规律如图所示。试设计对心直动平底从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。4、偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构 已知条件已知条件:已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。而推杆的运动规律已知，已知偏距e。试设计。从动画中看，从动件在反转运动中依次占据的位置将不在是以凸轮回转中心作出的径向线,而是始终与O保持一偏距e的直线,因此若以凸轮回转中心O为圆心，以偏距e为半径作圆（称为偏距圆）,则从动件在反转运动中依次占据的位置必然都是偏距圆的切线,(图中 )从动件的位移()也应沿切线量取。然后将 等点用光滑的曲线连接起来，既得偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓。4、偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构 已知条件已知条件:已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮转动方向。凸轮转动中心与从动件摆动中心的距离，摆动从动件的长度，已知从动件的运动规律，试设计。（从动件的位移是角位移）理论廓线的曲率半径：r实际廓线的曲率半径：ra一、滚子半径的选取内凹轮廓：3-5 设计凸轮机构应注意的问题凸轮机构设计实现预定运动规律受力良好，效率高，结构紧凑滚子半径：r0外凸轮廓：ra=r-rT结论：结论：外凸的凸轮轮廓曲线,应使r0=1-5mm,另外滚子半径还受强度、结构等的限制，因而也不能做得太小，通常取滚子半径rr=0.4r0。理论轮廓曲线最小曲率半径的求法：理论轮廓曲线最小曲率半径的求法：二、凸轮压力角的校核(1)、凸轮机构的压力角定义 凸轮机构从动件作用力的方向线与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角，用表示。(2)、压力角与作用力以及机构尺寸的关系 将凸轮对从动件的作用力F分解为F1和F2。F1为有效分力，F2为有害分力，当压力角越大，有害分力F“越大，如果压力角增大，有害分力所引起的摩擦阻力也将增大，摩 擦功耗增大，效率降低。如果压力角大到一定值时，有害分力所引起的摩擦阻力将大于有效分力F，这时无论凸轮对从动件的作用力F有多大，都不能使从动件运动，机构将发生自锁。越大，r0越小，凸轮机构紧凑。越小，r0越大，凸轮机构传力性能越好，但机构不紧凑(3)、许用压力角 为了提高机构的效率、改善其受力情况，通常规定一许用压力角，使。推 程：直 动 推 杆 取 300；摆 动 推 杆 300 450；回程：通常不会引起自锁问题，但为了使推杆不至产生过大的加速度从而引起不良后果，通常取 =700800。(4)、压力角校核 max一般出现在 1）从动件的起点位置 2）从动件最大速度位置 3）凸轮轮廓向径变化最大部分 滚子从动件按理论轮廓校核 平底从动件一般=0，不需校核 若max :增大基圆半径 偏置从动件三、凸轮基圆半径的确定r0越小，凸轮机构紧凑，但越大，会造成max ，所以r0不能过小r0越大，越小，凸轮机构传力性能越好，但机构不紧凑d:安装凸轮处轴径诺模图：诺模图：4-6 凸轮传动机构的材料、结构和强度校核一、凸轮与从动件的材料及选择 1、失效：凸轮：磨损，疲劳点蚀。从动件：磨损2、材料:(P37表9-1)凸轮：HT200、HT250、HT300（170-250HBS)；Q335、45、50(调质处理)；600-3、QT700-2(190-305HBS)；45（淬火40-45HRC)；45、40Cr(表面高频淬火52-58HRC）从动件：材料与凸轮相同，但从动件磨损更严重更早。所以一般从动件硬度比凸轮要高一些。二、凸轮传动机构的结构 1、从动件的结构（P38图9-19）从动件的导路结构：从动件悬臂长度一般应小于导路长度的一半亦可设计成双侧导路2、凸轮的结构除尺寸较小的凸轮与轴制成一体的情况外，结构设计应考虑安装时便于调整凸轮与轴相对位置的需要。凸轮的常用结构有：1.凸轮轴2.整体式3.组合式4.镶块式（P38图9-20）凸轮的常用制造公差和表面粗糙度，可参考下表选取。凸轮精度极限偏差表面粗糙度R2/m向径/mm基准孔槽式凸轮槽宽盘形凸轮槽式凸轮高精度(0.050.10)H7H7(H8)0.40.8一般精度(0.100.20)H7(H8)H80.81.6低精度（0.200.50)H8H8H91.61.63、凸轮的公差三、凸轮传动机构的强度计算