《第三章-凸轮机构ppt课件(全).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章-凸轮机构ppt课件(全).ppt（31页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第三章第三章 凸轮机构凸轮机构3-13-1凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类一一凸轮机构的应用及特点凸轮机构的应用及特点 1.组成：组成：高副机构高副机构 1)凸轮凸轮(Cam)具有曲线轮廓或凹槽的构件具有曲线轮廓或凹槽的构件2)推杆推杆(Follower)被凸轮直接推动的构件被凸轮直接推动的构件3)机架机架(Frame)相对参照系相对参照系4)锁合装置锁合装置保证高副始终可靠接触的装置保证高副始终可靠接触的装置内内燃燃机机配配气气机机构构 凸轮凸轮1、从动件、从动件2、机架、锁合装置、机架、锁合装置4从动件从动件凸轮凸轮滚子滚子机架机架2.应用：应用：凸凸轮轮机机构构具具有有结结构构简
2、简单单，可可以以准准确确实实现现要要求求的的运运动动规规律律等等优优点点，因因而而在在工业生产中得到广泛的应用。工业生产中得到广泛的应用。凸轮机构在机床中的应用凸轮机构在机床中的应用凸轮机构印刷机中的应用凸轮机构印刷机中的应用等径凸轮的应用等径凸轮的应用分度凸轮的应用分度凸轮的应用3.特点：特点：优点：优点：1）可使从动件得到各种预期的运动规律。）可使从动件得到各种预期的运动规律。3）从动件行程不宜过大，否则会使凸轮变得笨重。）从动件行程不宜过大，否则会使凸轮变得笨重。2）加工比较困难。）加工比较困难。缺点：缺点：1）高副接触，易于磨损，多用于传递力不太大的场合。）高副接触，易于磨损，多用于传
3、递力不太大的场合。3）实现停歇运动）实现停歇运动2）结构紧凑。）结构紧凑。升升停停降降停停自动机走刀机构自动机走刀机构自动送料机构自动送料机构1 按凸轮的形状分按凸轮的形状分盘形凸轮盘形凸轮,实例实例凸轮呈向径变化的盘形凸轮呈向径变化的盘形结构简单结构简单,应用最广泛应用最广泛移动凸轮移动凸轮,实例实例凸轮呈板型凸轮呈板型,直线移动直线移动圆柱凸轮圆柱凸轮,实例实例空间凸轮机构空间凸轮机构凸轮轮廓做在圆柱体上凸轮轮廓做在圆柱体上空间运动空间运动从动件凸轮凸轮从动件从动件凸轮二、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 尖顶始终能够与凸轮尖顶始终能
4、够与凸轮轮廓保持接触，可实轮廓保持接触，可实现复杂的运动规律现复杂的运动规律易磨损，只宜用于轻易磨损，只宜用于轻载、低速载、低速滚子从动件滚子从动件 耐磨、承载大，较常耐磨、承载大，较常用用平底从动件平底从动件 接触面易形成油膜，利接触面易形成油膜，利于润滑，常用于高速运于润滑，常用于高速运动动配合的凸轮轮廓必须全配合的凸轮轮廓必须全部外凸部外凸尖顶从动尖顶从动件件滚子从动滚子从动件件平底从动平底从动件件平底从动平底从动件件3 按从动件的运动形式分按从动件的运动形式分直动从动件直动从动件往复移动往复移动轨迹为直线轨迹为直线摆动从动件摆动从动件往复摆动往复摆动轨迹为圆弧轨迹为圆弧尖顶从动尖顶从动
5、件件滚子从动滚子从动件件平底从动件平底从动件摆摆动动从从动动件件直直动动从从动动件件4 按从动件的布置形式分按从动件的布置形式分对心直动从动对心直动从动件件偏置偏置直动从动件直动从动件尖顶从动尖顶从动件件滚子从动件滚子从动件1）力锁合的凸轮机力锁合的凸轮机构构2）形锁合的凸轮机构）形锁合的凸轮机构 a 沟槽凸轮机构沟槽凸轮机构 b 等宽凸轮机构等宽凸轮机构5 按凸轮与从动件的锁合方式分按凸轮与从动件的锁合方式分6 小结小结一般凸轮机构的命名原则一般凸轮机构的命名原则:布置形式布置形式+运动形式运动形式+从动件形状从动件形状+凸轮形状凸轮形状对心对心直动直动尖尖顶从动件顶从动件盘盘形凸轮形凸轮机
6、构机构偏置偏置直动直动滚滚子从动件子从动件盘盘形凸轮形凸轮机构机构摆摆动动平底从动件平底从动件盘盘形凸轮形凸轮机构机构3-2 从动件的运动规律与选择从动件的运动规律与选择一、凸轮轮廓曲线与从动杆运动规律的关系凸轮轮廓曲线与从动杆运动规律的关系二、二、从动件常用运动规律从动件常用运动规律三、三、选择运动规律应注意的问题选择运动规律应注意的问题A一、凸轮轮廓曲线与从动杆运动规律的关系一、凸轮轮廓曲线与从动杆运动规律的关系从从动动件件的的运运动动规规律律是是指指从从动动件件的的位位移移、速速度度、加加速速度度等随时间等随时间t t或凸轮转角或凸轮转角 变化的规律变化的规律基圆基圆(以凸轮轮廓最小向径
7、所组成的圆以凸轮轮廓最小向径所组成的圆)，基圆半径，基圆半径r r0 0推程推程，推程运动角，推程运动角 1 1远休止远休止，远休止角，远休止角 2 2 回程回程，回程运动角，回程运动角 3 3 近休止近休止，近休止角，近休止角 4 4 行程（升程）行程（升程），h h运动线图运动线图:从动件的位移、速度、加速度等从动件的位移、速度、加速度等随时间随时间t t或凸轮转角或凸轮转角 变化关系图变化关系图1 23 4r0 1推程推程 2远休止远休止 3回程回程 4近休止近休止t s0BCDhA二、从动件二、从动件常用常用运动规律运动规律1 等速运动2 等加速等减速运动3 简谐运动注意：注意：为便于
8、理解各种运动规律特性为便于理解各种运动规律特性,本章将运动规律单本章将运动规律单独应用于推程或回程独应用于推程或回程1 等速运动等速运动一次多项式运动规律一次多项式运动规律推程推程(01)运动方程：运动方程：位移方程：位移方程：速度方程：速度方程：加速度方程：加速度方程：运动线图运动线图冲击特性：冲击特性：始点、末点刚性冲始点、末点刚性冲击击适用场合：适用场合：低速轻载低速轻载hs 0 1v 0a 0-Displacement VelocityAcceleration+等速运动等速运动（续）（续）回程回程(03)运动方程：运动方程：位移方程：位移方程：速度方程：速度方程：加速度方程：加速度方程
9、：运动线图运动线图冲击特性：冲击特性：始点、末始点、末点点 刚性冲击刚性冲击适用场合：适用场合：低速轻载低速轻载s 0v 0a 03-+-1hDisplacement VelocityAcceleration 2 等加速等减速运动等加速等减速运动二次多项式运动规律二次多项式运动规律推程推程运动方程运动方程:运动线图运动线图冲击特性：冲击特性：起、中、末点柔性冲起、中、末点柔性冲击击适用场合：适用场合：低速轻载低速轻载s 01v 0a 0h/2h/21/21/2h(01/2)(1/21)加速段加速段减速段减速段位移方位移方程程速度方程速度方程加速度方程加速度方程a1H0 1 2 3 4 5 6
10、7 812345678SV0 1 2 3 4 5 6 7 81pH21012345678p2H221201234560 1 2 3 4 5 6 7 8178推程推程运动方程：运动方程：运动线图运动线图冲击特性：冲击特性：始、末点始、末点 有柔性冲击有柔性冲击适用场合：适用场合：中低速、中轻载中低速、中轻载3 简谐运动简谐运动余弦加速度运动余弦加速度运动三、选择运动规律应注意的问题三、选择运动规律应注意的问题实实际际使使用用时时,推推程程或或回回程程的的运运动动规规律律可可采采用用单单一一运运动动规规律律,也也可以将几种运动规律复合使用可以将几种运动规律复合使用1.当当机机械械的的工工作作过过程
11、程只只要要求求从从动动件件实实现现一一定定的的工工作作行行程程，而而对对运动规律无特殊要求时，主要考虑动力特性和便于加工运动规律无特殊要求时，主要考虑动力特性和便于加工低速轻载时，便于加工优先；低速轻载时，便于加工优先；速度较高时，动力特性优先。速度较高时，动力特性优先。2.当机械的工作过程对从动件运动规律有特殊要求时：当机械的工作过程对从动件运动规律有特殊要求时：转转速速较较低低时时，首首先先满满足足运运动动规规律律，其其次次再再考考虑虑动动力力特特性性和和加加工工转速较高时，兼顾运动规律和动力特性，采用组合运动转速较高时，兼顾运动规律和动力特性，采用组合运动一凸轮廓线设计的方法及基本原理一
12、凸轮廓线设计的方法及基本原理1.设计方法设计方法 图解法图解法解析法解析法2.基本原理基本原理反转法反转法假假想想给给整整个个机机构构加加一一公公共共角角速速度度-，各各构构件件的的相相对对运运动动关关系系并并不不改改变变原机构原机构转化机构转化机构 -=0凸轮凸轮从动件从动件机架机架00-=-凸轮：凸轮：转动转动相对静止不动相对静止不动从动件：从动件：沿沿导导轨轨作作预预期期运运动动规规 律律 的的 往往 复复 移移 动动沿沿导导轨轨作作预预期期运运动动规规 律律 的的 往往 复复 移移 动动随随 导导 轨轨 以以-绕绕凸凸轮轮轴轴心心转转动动3-3 用作图法设计盘形凸轮的轮廓曲线用作图法设
13、计盘形凸轮的轮廓曲线 s1s2s2s1假假想想给给整整个个机机构构加加一一公公共共角角速速度度-，则则凸凸轮轮相相对对静静止止不不动动，而而从从动动件件一一方方面面随随导导轨轨以以-绕绕凸凸轮轮轴轴心心转转动动，另另一一方方面面又又沿沿导导轨轨作作预预期期运运动动规规律律的的往往复复移动。从动件尖顶在这种复合运动中的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。移动。从动件尖顶在这种复合运动中的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。二图解法设计凸轮轮廓曲线二图解法设计凸轮轮廓曲线1.对心直动尖端从动件盘形凸轮机构对心直动尖端从动件盘形凸轮机构已知：推杆的运动规律、升程已知：推杆的运动规律、升程 h；凸；凸轮的轮的 及其方向、
14、基圆半径及其方向、基圆半径r0设计：凸轮轮廓曲线设计：凸轮轮廓曲线hs O /2h/22 5 /47 /4 n 从动件位移从动件位移凸轮在从动件导路方向上，基圆以外的尺寸凸轮在从动件导路方向上，基圆以外的尺寸9101113121234567 取长度比例尺取长度比例尺 l绘图绘图hs O /2h/22 5 /47 /4 1234567814910 111312141)将位移曲线若干等分；将位移曲线若干等分；2)沿沿-方向将方向将基圆基圆作相应等分；作相应等分；3)沿沿导导路路方方向向解解曲曲相相应应的的位位移移，得到一系列点；得到一系列点；4)光滑联接。光滑联接。取长度比例尺取长度比例尺 l绘图
15、绘图hs O /2h/22 5 /47 /41234567814910 1113129101113121234567 142.对心直动滚子从动件盘形凸轮机构对心直动滚子从动件盘形凸轮机构理论廓线理论廓线实际廓线实际廓线取长度比例尺取长度比例尺 l绘图绘图hs O /2h/22 5 /47 /41234567814910 1113129101113121234567 143.对心直动平底从动件盘形凸轮机构对心直动平底从动件盘形凸轮机构理论廓线理论廓线实际廓线实际廓线取长度比例尺取长度比例尺 l绘图绘图hs O /2h/22 5 /47 /41234567814910 111312141)将位移曲
16、线若干等分；将位移曲线若干等分；2)沿沿-方向将方向将偏置圆偏置圆作相应等分；作相应等分；3)沿沿导导路路方方向向解解曲曲相相应应的的位位移移，得到一系列点；得到一系列点；4)光滑联接。光滑联接。234758 161011131294.偏置直动尖端从动件盘形凸轮机构偏置直动尖端从动件盘形凸轮机构一、一、凸轮机构的压力角凸轮机构的压力角 在设计中一般规定适当的许用在设计中一般规定适当的许用压力角数值压力角数值:移动从动件：移动从动件：推程许用压力角推程许用压力角取取3040。摆动从动件摆动从动件：推程许用压力角：推程许用压力角取取4050。回程运动回程运动时从动件一般是在时从动件一般是在弹弹簧力
17、等外力作用簧力等外力作用下，而不是在凸轮下，而不是在凸轮作用下运动，所以一般不会发生自作用下运动，所以一般不会发生自锁，锁，值可取值可取7080。压力角压力角 ttOnnBr123S3-43-4凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定 二、基圆半径的确定二、基圆半径的确定为使凸轮机构结构紧凑，基圆半径应尽可能取小些为使凸轮机构结构紧凑，基圆半径应尽可能取小些3.设计原则：设计原则：1.加大基圆半径，可减小压力角，有利于传加大基圆半径，可减小压力角，有利于传力力2.在满足在满足 的前提下，选择的前提下，选择小的基圆半径小的基圆半径 a=+rr理论廓线最小理论廓线最小结论：结论：无论滚子半径多
18、大，总能无论滚子半径多大，总能由理论廓线得到由理论廓线得到实际廓线实际廓线三、滚子半径的选择三、滚子半径的选择2 外凸凸轮廓线外凸凸轮廓线 a=-rr0arr理论实际a a=+rrrr rrrr a=-rr0 rr，a0，实际廓线平滑，实际廓线平滑 rr，arr实际设计时，应保证实际设计时，应保证 amin=min-rr a=35 mm三、材料和热处理三、材料和热处理 凸轮通常用凸轮通常用4545钢钢或或40Cr40Cr来制造，一般要淬硬来制造，一般要淬硬到到525258HRC58HRC。用用1515钢钢或或20Cr20Cr渗碳并淬硬至渗碳并淬硬至565662HRC62HRC，或，或用渗氮处理的钢材，以增加轮廓的耐磨性。用渗氮处理的钢材，以增加轮廓的耐磨性。轻载的凸轮可用轻载的凸轮可用铸铁、铸铁、4545钢钢调质或塑料制造。调质或塑料制造。要求抗腐蚀时可选用有色金属合金。要求抗腐蚀时可选用有色金属合金。四、凸轮工作图四、凸轮工作图凸轮的结构形式及与轴的固定方式有凸轮的结构形式及与轴的固定方式有整体式、键整体式、键联接式、销联接式、弹性开口锥套螺母联接式联接式、销联接式、弹性开口锥套螺母联接式 整体式凸轮 用平键联接 销联接 用弹性锥套和螺母联接