凸轮轮廓曲线的设计市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

JM 返回1 1 1 1、凸轮廓线设计方法基本原理、凸轮廓线设计方法基本原理、凸轮廓线设计方法基本原理、凸轮廓线设计方法基本原理9-3 凸轮轮廓曲线设计凸轮轮廓曲线设计反转原理：反转原理：反转原理：反转原理：依据此原理能够用几何作图方法依据此原理能够用几何作图方法依据此原理能够用几何作图方法依据此原理能够用几何作图方法设计凸轮轮廓曲线，设计凸轮轮廓曲线，设计凸轮轮廓曲线，设计凸轮轮廓曲线，-给给给给整整整整个个个个凸凸凸凸轮轮轮轮机机机机构构构构施施施施以以以以-时时时时，不不不不影影影影响响响响各各各各构构构构件件件件之之之之间间间间相相相相对对对对运运运运动动动动，此此此此时时时时，凸凸凸凸轮轮轮轮将将将将静静静静止止止止，而而而而从动件尖顶复合运动轨迹即凸轮轮廓曲线从动件尖顶复合运动轨迹即凸轮轮廓曲线从动件尖顶复合运动轨迹即凸轮轮廓曲线从动件尖顶复合运动轨迹即凸轮轮廓曲线。2 2 2 2、用作图法设计凸轮廓线、用作图法设计凸轮廓线、用作图法设计凸轮廓线、用作图法设计凸轮廓线第1页JM 返回Ar0609090120-s12345 67 891011121314 对心直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮基对心直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮基对心直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮基对心直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮基圆半径圆半径圆半径圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度和推杆运动规律，设计该凸轮和推杆运动规律，设计该凸轮和推杆运动规律，设计该凸轮和推杆运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。轮廓曲线。轮廓曲线。轮廓曲线。设计步骤小结：设计步骤小结：设计步骤小结：设计步骤小结：选百分比尺选百分比尺选百分比尺选百分比尺l l作基圆作基圆作基圆作基圆r r r r0 0 0 0。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。确定反转后，从动件尖顶在各等份点位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点位置。确定反转后，从动件尖顶在各等份点位置。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。将各尖顶点连接成一条光滑曲线。1)1)1)1)对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮对心直动尖顶推杆盘形凸轮 601209090135781 3 5 7 8911 13 159111312141876543214131211109第2页JM 返回r0609090120-1234567891011121314 对心直动滚子推杆凸轮机构中，已知凸轮基对心直动滚子推杆凸轮机构中，已知凸轮基对心直动滚子推杆凸轮机构中，已知凸轮基对心直动滚子推杆凸轮机构中，已知凸轮基圆半径圆半径圆半径圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度和推杆运动规律，设计该凸轮和推杆运动规律，设计该凸轮和推杆运动规律，设计该凸轮和推杆运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。轮廓曲线。轮廓曲线。轮廓曲线。设计步骤：设计步骤：设计步骤：设计步骤：选百分比尺选百分比尺选百分比尺选百分比尺l l作基圆作基圆作基圆作基圆r r r r0 0 0 0。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。确定反转后，从动件滚子中心在各等份点位置。确定反转后，从动件滚子中心在各等份点位置。确定反转后，从动件滚子中心在各等份点位置。确定反转后，从动件滚子中心在各等份点位置。将各中心点连接成一条光滑曲线。将各中心点连接成一条光滑曲线。将各中心点连接成一条光滑曲线。将各中心点连接成一条光滑曲线。A作各位置滚子圆内作各位置滚子圆内作各位置滚子圆内作各位置滚子圆内(外外外外)包络线包络线包络线包络线(中心轨迹等距曲线中心轨迹等距曲线中心轨迹等距曲线中心轨迹等距曲线)。2)2)2)2)对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮对心直动滚子推杆盘形凸轮s 601209090135781 3 5 7 8911 13 15911131214理论轮廓理论轮廓理论轮廓理论轮廓实际轮廓实际轮廓实际轮廓实际轮廓1876543214131211109第3页JM 返回 对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸轮基圆半径轮基圆半径轮基圆半径轮基圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度和推杆运动规律，设和推杆运动规律，设和推杆运动规律，设和推杆运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。计该凸轮轮廓曲线。计该凸轮轮廓曲线。计该凸轮轮廓曲线。设计步骤：设计步骤：设计步骤：设计步骤：选百分比尺选百分比尺选百分比尺选百分比尺l l作基圆作基圆作基圆作基圆r r r r0 0 0 0。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。反向等分各运动角。标准是：陡密缓疏。确定反转后，从动件平底直线在各等份点位置。确定反转后，从动件平底直线在各等份点位置。确定反转后，从动件平底直线在各等份点位置。确定反转后，从动件平底直线在各等份点位置。作平底直线族内包络线。作平底直线族内包络线。作平底直线族内包络线。作平底直线族内包络线。3)3)3)3)对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮123456788765432191011121314151413121110 9s 601209090135781 3 5 7 8911 13 15911131214第4页JM 返回eA A-O O 偏置直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸偏置直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸偏置直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸偏置直动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮基圆半径轮基圆半径轮基圆半径轮基圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度和推杆运动规律和偏和推杆运动规律和偏和推杆运动规律和偏和推杆运动规律和偏心距心距心距心距e e，设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。设计该凸轮轮廓曲线。4)4)4)4)偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮偏置直动尖顶推杆盘形凸轮s 601209090135781 3 5 7 8911 13 1591113121412345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k15123456781514131211109第5页JM 返回 摆动尖顶推杆摆动尖顶推杆摆动尖顶推杆摆动尖顶推杆凸轮机构中，已知凸轮机构中，已知凸轮机构中，已知凸轮机构中，已知凸轮基圆半径凸轮基圆半径凸轮基圆半径凸轮基圆半径r r0 0，角速度角速度角速度角速度，摆动推摆动推摆动推摆动推杆长度杆长度杆长度杆长度l l以及摆杆回以及摆杆回以及摆杆回以及摆杆回转中心与凸轮回转转中心与凸轮回转转中心与凸轮回转转中心与凸轮回转中心距离中心距离中心距离中心距离d d，摆杆角摆杆角摆杆角摆杆角位移方程，设计该位移方程，设计该位移方程，设计该位移方程，设计该凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。凸轮轮廓曲线。5)5)5)5)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构摆动尖顶推杆盘形凸轮机构A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B812060 90 B11 1B22 2B33 3B44 4B55 5B66 6B77 7-r0ABld 60120909012341 2 3 45 67 85768第6页JM 返回2RV=RvRV6)6)6)6)直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构 思绪：思绪：思绪：思绪：将圆柱外表面展开，得一长度为将圆柱外表面展开，得一长度为将圆柱外表面展开，得一长度为将圆柱外表面展开，得一长度为2 2R R平面移动凸轮机构平面移动凸轮机构平面移动凸轮机构平面移动凸轮机构，其移动速度为其移动速度为其移动速度为其移动速度为V=V=R R，以以以以V V反向移动平面凸轮，相对运动不变，反向移动平面凸轮，相对运动不变，反向移动平面凸轮，相对运动不变，反向移动平面凸轮，相对运动不变，滚子反向移动后其中心点轨迹即为滚子反向移动后其中心点轨迹即为滚子反向移动后其中心点轨迹即为滚子反向移动后其中心点轨迹即为理论轮廓理论轮廓理论轮廓理论轮廓，其，其，其，其内外包络线内外包络线内外包络线内外包络线为实际轮廓为实际轮廓为实际轮廓为实际轮廓。Bv第7页JM 返回123456787654321V=RV2Rs6)6)6)6)直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构直动推杆圆柱凸轮机构 已已已已知知知知：圆圆圆圆柱柱柱柱凸凸凸凸轮轮轮轮半半半半径径径径R R ，从从从从动动动动件件件件运动规律运动规律运动规律运动规律，设计该圆柱凸轮机构。，设计该圆柱凸轮机构。，设计该圆柱凸轮机构。，设计该圆柱凸轮机构。vRs s123456786543217第8页JM 返回AR7)7)7)7)摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构摆动推杆圆柱凸轮机构 已知：已知：已知：已知：圆柱凸轮半径圆柱凸轮半径圆柱凸轮半径圆柱凸轮半径R R R R，滚子，滚子，滚子，滚子半半半半径径径径r r r rr r r r从从从从动动动动件件件件运运运运动动动动规规规规律律律律，设设设设计计计计该该该该凸凸凸凸轮轮轮轮机机机机构。构。构。构。2”3”4”5”6”7”8”9”0”0”-V2 2R R2rr1”AV=RA5A6A7A8A9A2A3A4A1A0012345 6 7 8 9 02 2R RA0中线中线4,5,632 10879第9页JM 返回yxB0yxs0s3.3.3.3.用解析法设计凸轮轮廓曲线用解析法设计凸轮轮廓曲线用解析法设计凸轮轮廓曲线用解析法设计凸轮轮廓曲线3.1 3.1 3.1 3.1 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构由图可知：由图可知：由图可知：由图可知：s s0 0(r(r(r(r0 0 0 02 2 2 2-e-e-e-e2 2 2 2)1/21/21/21/2实际轮廓线实际轮廓线实际轮廓线实际轮廓线为理论轮廓等距线为理论轮廓等距线为理论轮廓等距线为理论轮廓等距线。曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数：曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数：曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数：曲线任意点切线与法线斜率互为负倒数：(1)(1)(1)(1)求导得：求导得：求导得：求导得：dx/ddx/d(ds/d(ds/d-e)sin e)sin+(s+(s0 0+s)cos+s)cos dy/ddy/d(ds/d(ds/d-e)cos e)cos-(s(s0 0+s)sin+s)sin原理：原理：原理：原理：反转法。反转法。反转法。反转法。设计结果：设计结果：设计结果：设计结果：轮廓参数方程。轮廓参数方程。轮廓参数方程。轮廓参数方程。式中式中式中式中“”对应于内等距线，对应于内等距线，对应于内等距线，对应于内等距线，“”对应于外等距线。对应于外等距线。对应于外等距线。对应于外等距线。实际轮廓为实际轮廓为实际轮廓为实际轮廓为BB点坐标：点坐标：点坐标：点坐标：x=y=x=(s0+s)sin+ecosy=(s0+s)cos-esinetg=-dx/dy=(dx/d)/(-dy/d)=sin/cos(1)x-rrcos(x,y)rrnn(x,y)(x,y)s0er r0 0可得：可得：sin=(dx/d)/(dx/d)2+(dy/d)2 cos=-(dy/d)/(dx/d)2+(dy/d)2-rrr0y-rrsinnn第10页JM 返回s0r0B0Ox-y3.2 3.2 3.2 3.2 对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮对心直动平底推杆盘形凸轮OP=v/y=x=ds/ds0sP 建立坐标系如图：反转建立坐标系如图：反转建立坐标系如图：反转建立坐标系如图：反转后，推杆移动距离为后，推杆移动距离为后，推杆移动距离为后，推杆移动距离为S S S S，P P P P点为相对瞬心，点为相对瞬心，点为相对瞬心，点为相对瞬心，(r0+s)sin+(ds/d)cos(r0+s)cosds/d)sinv推杆移动速度为：推杆移动速度为：推杆移动速度为：推杆移动速度为：=(ds/dt)/(d/dt)=(ds/dt)/(d/dt)=ds/d=ds/dv=vv=vp p=OP=OP(x,y)B第11页JM 返回3.3 3.3 3.3 3.3 摆动滚子推杆盘形凸轮机构摆动滚子推杆盘形凸轮机构摆动滚子推杆盘形凸轮机构摆动滚子推杆盘形凸轮机构式中式中式中式中：a a中心距中心距中心距中心距，l l摆杆长度摆杆长度摆杆长度摆杆长度理论廓线方程：理论廓线方程：理论廓线方程：理论廓线方程：实际轮廓方程求法同前。实际轮廓方程求法同前。实际轮廓方程求法同前。实际轮廓方程求法同前。x=asinl sin(+0 0)y=acosl cos(+0 0)yxa对应点对应点对应点对应点BB 坐标为：坐标为：坐标为：坐标为：x=x rrcosy=y rrsinasinacosl sin(+0 0)0 xr0B0O-ylA0B0A第12页