凸轮机构设计.pptx

一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用(Application of Cams)内燃机内燃机凸轮组合机构凸轮组合机构第1页/共30页一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用盘盘型型凸凸轮轮的的应应用用第2页/共30页一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用等等径径凸凸轮轮的的应应用用第3页/共30页一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用圆圆柱柱凸凸轮轮机机构构的的应应用用第4页/共30页一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用利利用用凸凸轮轮机机构构转转位位第5页/共30页一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用 靠模靠模第6页/共30页O1123456789101112O2O3粉料压片机机构系统图粉料压片机机构系统图13型腔型腔（料斗料斗）（上冲头）（上冲头）（下冲头）（下冲头）1）移动料斗移动料斗4至型腔上方，并使料斗振至型腔上方，并使料斗振 动，动，将粉料装入型腔。将粉料装入型腔。2）下冲头下冲头6下沉，以防止上冲头下沉，以防止上冲头12下压时将下压时将 型腔内粉料抖出。型腔内粉料抖出。3）上、下冲头对粉料加压，并保压一上、下冲头对粉料加压，并保压一 定时间。定时间。4）上冲头退出，下冲头顶出药片。上冲头退出，下冲头顶出药片。一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用第7页/共30页二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类(Classification of Cams)1）按凸轮的形状分：）按凸轮的形状分盘形凸轮盘形凸轮(Disk Cam)移动凸轮移动凸轮(Translating Cam)平平面面凸凸轮轮平平面面凸凸轮轮第8页/共30页二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类1）按凸轮的形状分：）按凸轮的形状分：圆柱凸轮圆柱凸轮（空间凸轮）（空间凸轮）(Spatial Cam)第9页/共30页二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类2）按从动件的形状分：）按从动件的形状分：尖顶从动件尖顶从动件(Tip Follower)滚子从动件滚子从动件(Roller Follower)平底从动件平底从动件(Flat-faced Follower)。第10页/共30页2）按从动件的形状分：）按从动件的形状分：第11页/共30页3）按从动件的运动形式分：）按从动件的运动形式分：移动从动件移动从动件(Translating Follower)偏置移动从动件偏置移动从动件对心移动从动件对心移动从动件第12页/共30页3）按从动件的运动形式分：）按从动件的运动形式分：摆动从动件摆动从动件(Oscillating Follower)第13页/共30页力锁合力锁合(Force Closure)4）按凸轮高副的锁合方式分：）按凸轮高副的锁合方式分：第14页/共30页沟槽凸轮沟槽凸轮等宽凸轮等宽凸轮4）按凸轮高副的锁合方式分：）按凸轮高副的锁合方式分：形锁合形锁合(Profile Closure)。等径凸轮等径凸轮第15页/共30页 四）按凸轮与从动件维持接四）按凸轮与从动件维持接 触（锁合）的方式分：触（锁合）的方式分：力锁合力锁合形锁合形锁合尖顶从动件尖顶从动件滚子从动件滚子从动件平底从动件平底从动件二）按从动件上高副元二）按从动件上高副元 素的几何形状分：素的几何形状分：摆动从动件摆动从动件移动从动件移动从动件偏置移动从动件偏置移动从动件对心移动从动件对心移动从动件三）按从动件的运动分三）按从动件的运动分盘形凸轮盘形凸轮移动凸轮移动凸轮圆柱凸轮圆柱凸轮一）按凸轮的形状分：一）按凸轮的形状分：凸凸轮轮机机构构的的分分类类第16页/共30页优点：优点：优点：优点：三、凸轮机构的优缺点三、凸轮机构的优缺点构件少，运动链短，结构简单紧凑；构件少，运动链短，结构简单紧凑；构件少，运动链短，结构简单紧凑；构件少，运动链短，结构简单紧凑；点、线接触，易磨损点、线接触，易磨损点、线接触，易磨损点、线接触，易磨损；易使从动件得到各种预期易使从动件得到各种预期易使从动件得到各种预期易使从动件得到各种预期的运动规律的运动规律的运动规律的运动规律。缺点缺点缺点缺点：所以凸轮机构多用在传递动力不大的所以凸轮机构多用在传递动力不大的所以凸轮机构多用在传递动力不大的所以凸轮机构多用在传递动力不大的场合场合场合场合。第17页/共30页3-2 3-2 从动件常用运动规律及其选择从动件常用运动规律及其选择一、凸轮机构的基本名词术语一、凸轮机构的基本名词术语sCDh推程运动角推程运动角远休止角远休止角回程运动角回程运动角近休止角近休止角BosDrbeABC凸轮的基圆凸轮的基圆初始位置初始位置行程行程凸轮的基圆凸轮的基圆以凸轮理论廓线上以凸轮理论廓线上的最小向径的最小向径r0所作的圆称为基圆。所作的圆称为基圆。推程推程从动件从距离凸轮回转中从动件从距离凸轮回转中心最近位置到距离凸轮回转中心最心最近位置到距离凸轮回转中心最远位置的过程，称为推程。相应移远位置的过程，称为推程。相应移动的距离动的距离h称为称为行程。行程。对应凸轮转对应凸轮转角角 称为推程运动角。称为推程运动角。远休止角远休止角 s推杆在最高位置静推杆在最高位置静止不动，此过程称为远休，凸轮相止不动，此过程称为远休，凸轮相应的转角。应的转角。回程回程 从动件从距离凸轮回转中心从动件从距离凸轮回转中心最远位置到起始位置，从动件移向最远位置到起始位置，从动件移向凸轮回转中心的行程，称为凸轮回转中心的行程，称为回程。回程。对应凸轮转角对应凸轮转角 称为回程运动角称为回程运动角。近休止角近休止角 s 推杆在最低位置静推杆在最低位置静止不动，此过程称为近休，凸轮相止不动，此过程称为近休，凸轮相应的转角。应的转角。第18页/共30页凸轮机构的设计任务：凸轮机构的设计任务：（1）从动件运动规律的设计）从动件运动规律的设计（2）凸轮机构基本尺寸的设计）凸轮机构基本尺寸的设计（3）凸轮机构轮廓曲线的设计）凸轮机构轮廓曲线的设计（4）绘制凸轮机构工作图）绘制凸轮机构工作图 为满足凸轮机构输出件提出的运动要求、为满足凸轮机构输出件提出的运动要求、动力要求等，凸轮机构的设计可分成以下四步：动力要求等，凸轮机构的设计可分成以下四步：第19页/共30页 二、从动件运动规律二、从动件运动规律(Law of Motion of Follower)1、等速运动规律、等速运动规律V=V0=常数常数a=0S=V0 从动件在运动起始位置和从动件在运动起始位置和终止两瞬时的加速度在理论上终止两瞬时的加速度在理论上由零值突变为无穷大，惯性力由零值突变为无穷大，惯性力也为无穷大。由此的冲击称为也为无穷大。由此的冲击称为刚性冲击刚性冲击。适用于低速场合。适用于低速场合。Oatt11v0ht11OS tOv tt1 1第20页/共30页2、等加速等减速运动规律、等加速等减速运动规律a=a 0=常数常数 V=a 0 0v vmax t/20amax-amaxa t/2Sh142356o t 1(0 t 2)作等加速运动，作等加速运动，h=0h=01/2h1/2h（t2 t)作等减速运动作等减速运动,h=1/2hh加速度和减速度的绝对值相等。加速度和减速度的绝对值相等。在运动规律推程的始末在运动规律推程的始末点和前后半程的交接处，加点和前后半程的交接处，加速度有突变速度有突变，虽为有限值，虽为有限值，但对机构仍有冲击。由此引但对机构仍有冲击。由此引起的冲击称为起的冲击称为柔性冲击。柔性冲击。适适用中、低速。用中、低速。第21页/共30页149410h142356So t 1等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律(Law of Constant Acceleration and Deceleration Motion)从动件位移曲线绘制方法一从动件位移曲线绘制方法一第22页/共30页h142356So t 1123456等加速等减速运动规律从动件位移曲线绘制方法二等加速等减速运动规律从动件位移曲线绘制方法二第23页/共30页0 s1 23456ha1 2 3456amax-amaxvmaxv1 23456s3、余弦加速度运动规律（推程）、余弦加速度运动规律（推程）123456h/2 该运动规律在推程的起、止瞬该运动规律在推程的起、止瞬时，从动件的加速度有突变，故存时，从动件的加速度有突变，故存在在柔性冲击柔性冲击。适用于中、低速场合。适用于中、低速场合。第24页/共30页4、正弦加速度运动规律（推程）、正弦加速度运动规律（推程）12345678sohssS=S-S21346h/257s12345678ovvmax12345678oaamax-amax 这种运动规律的速度及这种运动规律的速度及加速度曲线都是连续的，没加速度曲线都是连续的，没有任何突变没有冲击，可有任何突变，没有冲击，可适用于高速凸轮机构。适用于高速凸轮机构。第25页/共30页3-3 3-3 盘型盘型凸轮轮廓的设计凸轮轮廓的设计一、基本原理（反转法）一、基本原理（反转法）sosB1SB-B0rbS-假想给正在运动着的整个凸假想给正在运动着的整个凸轮机构加上一个与凸轮角速度轮机构加上一个与凸轮角速度 大小相等、方向相反的公共角速大小相等、方向相反的公共角速度度（-），这样，各构件的相对，这样，各构件的相对运动关系并不改变，但原来以运动关系并不改变，但原来以角角速度速度 转动的凸轮将处于静止状态；转动的凸轮将处于静止状态；机架（从动件的导路）则以（机架（从动件的导路）则以（-的角速度围绕凸轮原来的转动轴线的角速度围绕凸轮原来的转动轴线转动；而从动件一方面随机架转动，转动；而从动件一方面随机架转动，另一方面又按照给定的运动规律相另一方面又按照给定的运动规律相对机架作往复运动。对机架作往复运动。反转法反转法第26页/共30页反转前反转前反转后反转后机架机架凸轮凸轮从动件从动件不动不动不动不动 转动转动-转动转动S移动移动S移动移动-转动转动一、基本原理（反转法）一、基本原理（反转法）第27页/共30页第28页/共30页二、对心直动尖顶从动件盘型二、对心直动尖顶从动件盘型(Line Translating Tip Follower Cams)凸轮轮廓的设计凸轮轮廓的设计1.尖顶从动件尖顶从动件已知：基圆半径；凸轮逆时针转动；已知：基圆半径；凸轮逆时针转动；推杆的运动规律为：推杆的运动规律为：凸轮转过推程角凸轮转过推程角900时，推杆等速上升时，推杆等速上升h；凸轮转过推程角凸轮转过推程角1200时，推杆等加速等减速下降时，推杆等加速等减速下降h。设计此凸轮轮廓曲线设计此凸轮轮廓曲线。凸轮转过推程角凸轮转过推程角1500时，推杆静止不动；时，推杆静止不动；第29页/共30页c4B7c5B4B3c2c1c7（1）取）取l，作出推杆运动规律作出推杆运动规律 位移线图；位移线图；（2）取）取l，作出基圆、并标，作出基圆、并标 出凸轮机构的初始位置出凸轮机构的初始位置；步骤：步骤：（3）按）按-方向作出推杆在反方向作出推杆在反转中占据的位置。转中占据的位置。（按横坐标（按横坐标相应的区间和等份，在基圆上相应的区间和等份，在基圆上划分划分 1、2、3等分点；并过等分点；并过这这 些点作射些点作射线，即为反转导路线，即为反转导路线）；线）；（4）作出推杆在反转中按自身）作出推杆在反转中按自身运动规律运动所占据的位置运动规律运动所占据的位置。（在各反转导路线上量取与位在各反转导路线上量取与位移图相应的位移，得移图相应的位移，得B1、B2、）；（5）光滑连接）光滑连接B1、B2、各点，即为凸轮轮廓曲线。各点，即为凸轮轮廓曲线。oS9012012 35 6 7h15048-rbB0B1B2B8B5120c8B6c6c0c3150901.尖顶从动件尖顶从动件第30页/共30页