機械原理教程3凸輪

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1、單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,華中科技大學(xué)楊家軍,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,第三章 凸輪機構(gòu),,華中科技大學(xué)楊家軍,,1,、凸輪機構(gòu)：,凸輪是一個具有曲線輪廓的構(gòu)件。含有凸輪的機構(gòu)稱為凸輪機構(gòu)。它由,凸輪,、,從動件,和,機架,組成。,,一、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用,,華中科技大學(xué)楊家軍,,2,、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用,,,,,,,內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu),,華中科技大學(xué)楊家軍,,凸輪機構(gòu)的優(yōu)點：,,只需確定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，,,即可實現(xiàn)從動件復(fù)雜的運動規(guī)律；,,結(jié)構(gòu)簡單，運動可靠。,,缺點：,從動件與凸輪接觸應(yīng)力大，,,易磨損,,用途：,載荷較小的運動控制,,華中科

2、技大學(xué)楊家軍,,一）按凸輪的形狀分,1,、盤形凸輪,2,、移動凸輪,3,、圓柱凸輪,4,、圓錐凸輪,二、凸輪機構(gòu)的分類,,華中科技大學(xué)楊家軍,,,1,、尖頂從動件,2,、滾子從動件,3,、平底從動件,二）按從動件上高副元素的幾何形狀分,,華中科技大學(xué)楊家軍,,三）、按凸輪與從動件的鎖合方式分,1,、力鎖合的凸輪機構(gòu),,,2,、形鎖合的凸輪機構(gòu),,1,）構(gòu)槽凸輪機構(gòu),,2,）等寬凸輪機構(gòu),,3,）等徑凸輪機構(gòu),,4,）主回凸輪機構(gòu),,華中科技大學(xué)楊家軍,,四）、根據(jù)從動件的運動形式分,擺動從動件凸輪機構(gòu),（對心、偏置）,,移動從動件凸輪機構(gòu),,華中科技大學(xué)楊家軍,,h,三、凸輪機構(gòu)的工作原理,S

3、,?,(A),B,C,D,(?,S),?,?,S,?,’,?,S,’,h,S,A,B,’,O,?,?,e,C,D,B,O,r,b,?,基圓,推程運動角,遠(yuǎn)休止角,近休止角,回程運動角,,擺動從動件凸輪機構(gòu),A,B,C,D,O,1,O,2,a,B,1,r,b,?,?,?,max,l,,華中科技大學(xué)楊家軍,,S,?,h,(,?,),(?,max,),四、凸輪機構(gòu)的設(shè)計任務(wù),3,）,凸輪機構(gòu)曲線輪廓的設(shè)計,,4,）繪制凸輪機構(gòu)工作圖,1,）從動件運動規(guī)律的設(shè)計,2,）,凸輪機構(gòu)基本尺寸的設(shè)計,,移動從動件：基圓半徑,r,b,，,偏心距,e;,,擺動從動件：基圓半徑,r,b,，,凸輪轉(zhuǎn)動中心到從動件擺

4、動中心的距離,a,及擺桿的長度,l;,,滾子從動件：除上述外，還有滾子半徑,r,r,。,,平底從動件：除上述外，平底長度,L,。,O,1,O,2,a,?,l,O,1,?,e,r,b,r,b,,華中科技大學(xué)楊家軍,,升,—,停,—,回,—,停型,,(RDRD),升,—,回,—,停型,,(RRD),升,—,停,—,回型,,(RDR),升,—,回型,,(RR),運動循環(huán)的類型,S,?,(?),S,?,(?),S,?,(?),S,?,(?),,華中科技大學(xué)楊家軍,,一、基本運動規(guī)律,1,、,n=1,的運動規(guī)律,?=0, s=0; ?,,=,?,, s=h.,s = c,0,+c,1,?,,v= c,1

5、,?,,a=0,,華中科技大學(xué)楊家軍,,等速運動規(guī)律,?,?,0,a,a=0,2,、,n=2,的運動規(guī)律,?,?,0,s,h,?,?,0,v,v,?,?,0,j,?,?,0,v,v,max,?,?,0,s,h,,a,max,?,?,0,a,-,a,max,等加速等減速運動規(guī)律,,,剛性沖擊,,柔性沖擊,,,柔性沖擊,,華中科技大學(xué)楊家軍,,?,s,v,a,j,?,?,?,?,0,0,0,0,（二）余弦加速度規(guī)律,,,柔性沖擊,,華中科技大學(xué)楊家軍,,（三）正弦加速度規(guī)律,v,?,0,?,?,a,j,0,0,?,s,?,0,h,,華中科技大學(xué)楊家軍,,,改進(jìn)型等速運動規(guī)律,?,?,0,?,?,0

6、,a,a=0,v,?,?,0,s,h,,華中科技大學(xué)楊家軍,,從動件常用基本運動規(guī)律特性,等,速,,1.0,￥,剛性,低速輕載,等加速等減速,,2.0,,4.00,柔性,中速輕載,余弦加速度,,1.57,,4.93,柔性,中速中載,正弦加速度,,2.00,,6.28,,無,高速輕載,運動規(guī)律,,v,max,(h,w,/,F,),?,a,max,沖擊特性,適用范圍,(h,w,2,/,F,2,),?,三、從動件運動規(guī)律設(shè)計：,1,、從動件的最大速度,v,max,要盡量小；,,2,、從動件的最大加速度,a,max,要盡量?。?,3,、從動件的最大躍動度,j,max,要盡量小。,,,華中科技大學(xué)楊家軍

7、,,一、移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的基本尺寸的設(shè)計,，,即,移動從動件盤形凸輪機構(gòu)的基本尺寸,,t,t,O,P,n,n,A,e,S,S,0,v,2,C,r,r,b,?,1,1,2,3,P,13,P,23,壓力角,?,,t,t,O,P,n,A,e,C,?,1,n,?,?,(,P,13,),P,23,瞬心,,華中科技大學(xué)楊家軍,,從動件向上為工作行程，凸輪逆時針回轉(zhuǎn)，從動件偏在凸輪回轉(zhuǎn)中心右側(cè)合理,,t,t,O,P,n,A,e,C,?,n,?,?,,,,t,t,O,P,n,n,A,e,S,S,0,v,2,C,r,r,b,?,1,1,2,3,,,壓力角,?,,華中科技大學(xué)楊家軍,,1,、偏距,e,的大小

8、和,偏置方位的選擇原則,應(yīng)有利于減小從動件工作行程時的最大壓力角。為此應(yīng)使從動件在工作行程中，點,C,和點,P,位于凸輪回轉(zhuǎn)中心,O,的同側(cè)，此時凸輪上,C,點的線速度指向與從動件工作行程的線速度指向相同。,,偏距不宜取得太大，一般可近似取為：,,華中科技大學(xué)楊家軍,,一、尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計,,尖頂移動從動件盤形凸輪機構(gòu),,華中科技大學(xué)楊家軍,,凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本原理,（反轉(zhuǎn)法）,?,2?,S,?,1,1,2,3,s,1,s,2,h,,O,r,b,-?,?,1,?,1,s,1,1,',?,1,s,1,2,s,2,s,2,3,h,h,3,',2,',,,華中科技大學(xué)楊家軍,,偏置尖

9、頂從動件凸輪輪廓曲線設(shè)計,（反轉(zhuǎn)法）,?,2?,S,?,1,1,2,3,s,1,s,2,h,,O,r,b,-?,?,3,',3,2,1,?,1,s,2,s,1,h,?,1,1’,2’,e,s,1,s,2,,華中科技大學(xué)楊家軍,,偏置尖頂從動件凸輪輪廓曲線設(shè)計,（反轉(zhuǎn)法）,?,2?,S,?,1,1,2,3,s,1,s,2,h,-?,?,1,1,?,1,1,',s,1,,O,r,b,?,e,s,2,2,h,3,F,v,?,s,1,?,1,已知：,S=S,（,?,），,r,b,，,e,，,?,,華中科技大學(xué)楊家軍,,凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本原理,（反轉(zhuǎn)法）,GO,,O,r,b,-?,?,7,3,2,1

10、,5,4,?,1,s,2,s,1,h,6,?,2?,S,?,1,1,2,4,s,1,s,2,h,3,5,6,7,?,S,',?,?',(0),0,,華中科技大學(xué)楊家軍,,2,、,滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計,,,,O,,n,n,B,0,B,r,b,?,’’,?,’,?,y,x,?,r,r,C,’,C,’’,,C,’,r,m,,a,、,輪廓曲線的設(shè)計,,華中科技大學(xué)楊家軍,,偏置滾子從動件凸輪輪廓曲線設(shè)計,（反轉(zhuǎn)法）,?,2?,S,?,1,1,2,3,s,1,s,2,h,-?,?,1,1,?,1,1,',s,1,,O,r,b,?,e,s,2,2,h,3,已知：,S=S,（,?,），,r,b,，,

11、e,，,? ，,r,r,理論輪廓,實際輪廓,F,v,?,,華中科技大學(xué)楊家軍,,c,、,滾子半徑的確定,,當(dāng),r,r,<,?,min,時，實際輪廓為一光滑曲線。,,當(dāng),r,r,=,?,min,時，實際,輪廓將出現(xiàn)尖點，極易磨損，,,會引起運動失真。,r,r,?,bmin,?,min,r,r,<,?,min,?,bmin,,=,,?,min,,-,,r,r,>,0,r,r,=,?,min,?,min,?,bmin,,=,,?,min,,-,,r,r,=,0,r,r,,華中科技大學(xué)楊家軍,,,當(dāng),r,r,>,?,min,時，實際輪廓將出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，會引起運動失真。,r,r,?,bmin,?,min,?,bmin,,=,,?,min,,+,,r,r,>,0,內(nèi)凹的輪廓曲線不存在失真。,?,min,r,r,r,r,>,?,min,?,bmin,,=,,?,min,,-,,r,r,<,0,,華中科技大學(xué)楊家軍,,,,華中科技大學(xué)楊家軍,,