机械设计基础ch03 凸轮机构设计ppt课件.ppt

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1、机械设计基础机械与动力工程学院机械工程基础部2007年10月1机械工程基础部第三章凸轮机构设计3－1凸轮机构的应用和分类3－2从动件的常用运动规律3－3盘状凸轮轮廓的设计3－4设计凸轮机构应注意的问题1．凸轮机构（1）实例内燃机配气凸轮机构自动机床进刀机构自动机床凸轮机构（2）定义适当的设计凸轮廓线可实现各种预期的运动规律，结构简单，紧凑；但易磨损，传力不大。凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从动件的高副接触。凸轮的等速回转使从动件获得连续或不连续的一定规律的运动。由凸轮、从动件和机架三部分组成。（3）特点二、凸轮机构的分类按照凸轮的形状不同可把凸轮分为

2、以下几种：盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮曲面凸轮按照凸轮的锁合方式可把凸轮分为以下几种：力锁合形锁合按照从动件的形式分为以下几种：尖端从动件滚子从动件平底从动件3－1凸轮机构的应用和分类2．凸轮机构的分类（1）按凸轮的形状分1）盘形凸轮（移动凸轮）2）圆柱凸轮（2）按推杆形状及运动形式分1）尖顶推杆、滚子推杆和平底推杆2）对心直动推杆、偏置直动推杆和摆动推杆（3）按保持高副接触方法分1）力封闭的凸轮机构2）几何封闭的凸轮机构三、凸轮和滚子的材料凸轮的主要失效形式为磨损和疲劳点蚀。对凸轮和滚子的材料要求：工作表面硬度高耐磨有足够的表面接触强度凸轮芯部有较强的韧性常用的凸轮

3、材料：40Cr、20Cr、40CrMnTi常用的滚子材料：20Cr或者滚动轴承3－1凸轮机构的应用和分类第三章凸轮机构设计3－1凸轮机构的应用和分类3－2从动件的常用运动规律3－3盘状凸轮轮廓的设计3－4设计凸轮机构应注意的问题凸轮机构设计的基本任务是根据工作要求选定凸轮机构的形式、推杆运动规律、合理确定结构尺寸、设计轮廓曲线。而根据工作要求选定从动件（推杆）运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。名词术语：运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S、速度V、和加速度a随时间t的变化规律。分类：多项式、三角函数。S=S(t)V=V(t)a=a(t)基圆、推程运动角、基圆半

4、径r0、推程、远休止角、回程运动角、回程、近休止角、行程。r0hB’otδsδ01δ01δ02δ02δ0δ0δ’0δ’0ωADCB3－2从动件的常用运动规律基本术语基圆：从凸轮轮廓的最小向径r0为半径的圆。推程：从动件被凸轮推动，以一定运动规律由距离回转中心最近位置A到达最远位置B’所走过的距离AB’。与推程对应的凸轮转角δt为推程运动角。远休止角：当凸轮继续回转δs角，从动件在最远位置停止不动。回程：当凸轮继续回转δh角，从动件在弹簧或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置所走过的距离。δh称为回程运动角。近休止角：当凸轮继续回转δ’s角，从动件在最近位置停止不

5、动。3－2从动件的常用运动规律图为对心尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮回转时，从动件重复升—停—降—停的运动循环。从动件的位移s与凸轮转角a的关系可以用从动件的位移线图来表示，如右图所示。3－2从动件的常用运动规律一、从动件等速运动规律-∞∞v0vδaδhsδδ特点：存在刚性冲击位置：发生在运动的起始点和终止点从动件的速度从动件的位移从动件的加速度开始或停止时3－2从动件的常用运动规律a0ABCvδhδδs-a0aδδdadt-∞∞∞特点：存在柔性冲击位置：发生在运动的起始点、中间点和终止点二、从动件等加速等减速运动规律从动件的位移从动件的加速度a2=a0=常数从动件

6、的速度3－2从动件的常用运动规律从动件等加速等减速运动规律3－2从动件的常用运动规律三、余弦加速度运动规律（简谐运动）3－2从动件的常用运动规律δa3457O1268v8621O7543δδδsh3457O12682741653h/π8特点：既无柔性更无刚性冲击摆线四、正弦加速度运动规律（摆线运动）3－2从动件的常用运动规律由运动图可见，其速度和加速度曲线都是连续的，因此没有柔性冲击，故常用于高速凸轮机构。在选择从动件的运动规律时，除要考虑刚性冲击与柔性冲击外，还应该考虑各种运动规律的速度幅值vmax、加速度幅值amax及其影响加以分析和比较。从动件动量mvmax

7、,冲击过大从动件惯性力mamax,动压力大对于重载凸轮机构，应选择vmax值较小的运动规律；对于高速凸轮机构，宜选择amax值较小的运动规律。vmaxamax五、从动件运动规律的选择3－2从动件的常用运动规律若干种从动件运动规律特性比较低速轻负荷中速轻负荷中低速中负荷中高速轻负荷高速中负荷低速重负荷中高速重负荷高速轻负荷运动规律δ)/(0maxwhvδ)/(202maxwha冲击应用场合等速等加速等减速余弦加速度正弦加速度3-4-5多项式改进型等速改进型正弦加速度改进型梯形加速度刚性柔性柔性∞4.004.936.285.778.385.534.891.002.00

8、1.572