机械设计基础第五版讲义第3章

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1、§3-1凸轮机构的应用和类型§3-2从动件的常用规律§3-3凸轮机构的压力角§3-4图解法设计凸轮轮廓第3章凸轮机构内燃机配气机构3-1凸轮机构的应用和类型靠模车削机构3-1凸轮机构的应用和类型绕线机构312A线3-1凸轮机构的应用和类型3皮带轮5卷带轮录音机卷带机构1放音键2摩擦轮413245放音键卷带轮皮带轮摩擦轮录音机卷带机构3-1凸轮机构的应用和类型132送料机构3-1凸轮机构的应用和类型凸轮机构组成：凸轮、从动件、机架。凸轮机构的优点:只需设计适当的凸轮轮廓结构简单、紧凑，设计方便凸轮机构的缺点:高副机构，易磨损3-1凸轮机构的应用和类型凸轮机构的分类按照凸轮的形状：盘形凸轮移动凸

2、轮圆柱凸轮按照从动件的型式：尖顶从动件滚子从动件平底从动件3-1凸轮机构的应用和类型二、基本概念与名称基圆推程运动角远休止角回程运动角近休止角升程3-2从动件的常用运动规律一、凸轮机构设计的基本任务1)根据工作要求选定凸轮机构的形式；2)从动件运动规律；3)合理确定结构尺寸；4)设计轮廓曲线。otsrminhB’ωA010100’0’00202DBC线图。从动件运动规律通常表示成的函数：3-2从动件的常用运动规律三、常用运动规律1.等速运动3-2从动件的常用运动规律刚性冲击：由于加速度发生无穷大突度而引起的冲击称为刚性冲击。2.简谐运动3-2从动件的常用运动规律φsφa1

3、23456φv123456hФ柔性冲击：在起始和终止处理论上a为有限值，产生柔性冲击。3.正弦加速度运动（了解）3-2从动件的常用运动规律运动特征：没有冲击3-2从动件的常用运动规律正弦改进等速+∞-∞vsaφφφhoooФ4.改进型运动规律将几种运动规律组合，以改善运动特性。四、运动规律的特性比较运动规律vmax/ms-1h/×amax/ms-1h/2×冲击推荐应用范围等速1.00∞刚性低速轻载等加速等减速2.004.00柔性中速轻载余弦加速度1.574.93柔性中速中载正弦加速度2.006.28——高速轻载五次多项式1.885.77——高速中载变形梯形加速度2.004.89——高

4、速轻载3-2从动件的常用运动规律3-3凸轮机构的压力角OBω定义：正压力与推杆上力作用点B速度方向间的夹角α。F″↑若α大到一定程度时，会有：机构发生自锁αnn一、压力角与作用力的关系不考虑摩擦时，作用力沿法线方向。FF′F″----有用分力，沿导路方向----有害分力，垂直于导路F′一定时，α↑Ff>F′Ff为了保证凸轮机构正常工作，要求：αmax<[α][α]=30˚---直动从动件；[α]=35°～45°---摆动从动件；[α]=70°～80°---回程。OBω二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系P点为速度瞬心，于是有：v=lOPωrmin↑nnP→lOP=v/ωeαds/dφ=ds/d

5、φs0sD=lOC+lCPlCP=lOC=elCP=ds/dφ-etanα=S+r2min-e2ds/dφ-e→α↓C(S+S0)tanαS0=r2min-e2若发现设计结果α〉[α]，可增大rminvvrmin3-3凸轮机构的压力角3-3凸轮机构的压力角αds/dφOBω得：tanα=S+r2min-e2ds/dφ+enn同理，当导路位于中心左侧时，有：lOP=lCP-lOC→lCP=ds/dφ+e于是：tanα=S+r2min-e2ds/dφ±ee“+”用于导路和瞬心位于中心两侧；“-”用于导路和瞬心位于中心同侧；显然，导路和瞬心位于中心同侧时，压力角将减小。PCs0sDlCP=(S+S

6、0)tanαS0=rmin2-e2rmin注意：用偏置法可减小推程压力角，但同时增大了回程压力角，故偏距e不能太大。一、凸轮廓线设计方法的基本原理反转原理：依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线。给整个凸轮机构施以-ω时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。O-ωω3’1’2’3311223-4图解法设计凸轮轮廓1、偏置尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制3-4图解法设计凸轮轮廓设计步骤小结：①选比例尺μl作基圆rmin;②反向等分各运动角;③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置;④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。2、滚子直动从动件

7、盘形凸轮轮廓的绘制3-4图解法设计凸轮轮廓设计步骤小结：①选比例尺μl作基圆rmin;②反向等分各运动角；原则是：陡密缓疏。③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置;④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线3-4图解法设计凸轮轮廓滚子半径的确定ρa－工作轮廓的曲率半径；rT－滚子半径；ρ－理论轮廓的曲率半径。ρa＝ρ＋rTρ>rTρa＝ρ－rTρ＝rTρa＝ρ－rT＝0ρ