机械原理教程--凸轮.ppt
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1、第第3章章 凸轮机构凸轮机构 3-1 凸轮机构的应用及分类 3-2 推杆的运动规律 3-3 凸轮轮廓曲线的设计 3-4 凸轮机构基本尺寸的确定基本要求基本要求:v了解凸轮机构的类型及特点了解凸轮机构的类型及特点v掌握从动件常用运动规律的特点掌握从动件常用运动规律的特点v掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则v熟练掌握反转法原理并进行凸轮机构设计熟练掌握反转法原理并进行凸轮机构设计机械设计基础凸轮机构2021/9/2313-1 凸轮机构的组成及分类凸轮机构的组成及分类一、组成二、特点三、分类四、应用机械设计基础凸轮机构2021/9/232一、组成一、组成v动画动画、动画动画
2、2v由三个构件组成的一种高副机构由三个构件组成的一种高副机构v凸凸轮轮cam:具具有有曲曲线线轮轮廓廓或或凹凹槽槽的的构件构件v推推杆杆/从从动动件件follower,运运动动规规律律由凸轮廓线和运动尺寸决定由凸轮廓线和运动尺寸决定v机架机架 frame推杆凸轮机械设计基础凸轮机构2021/9/233二、特点二、特点优点:优点:v实现各种复杂的运动要求实现各种复杂的运动要求v结构简单、紧凑结构简单、紧凑v设计方便设计方便缺点:缺点:v点、线接触,易磨损,不适合高速、重载点、线接触,易磨损,不适合高速、重载推杆凸轮机械设计基础凸轮机构2021/9/234三、分类三、分类1 按凸轮的形状分2 按从
3、动件的形状分3 按从动件的运动形式分4 按从动件的布置形式分5 小结推杆凸轮机械设计基础凸轮机构2021/9/2351 按凸轮的形状分按凸轮的形状分v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v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v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推杆凸轮凸轮推杆推杆凸轮机械设计基础凸轮机构2021/9/2362 按从动件的形状分按从动件的形状分尖顶推杆尖顶推杆 v尖顶始终能够与凸轮轮尖顶始终能够与凸轮轮廓保持接触,
4、可实现复廓保持接触,可实现复杂的运动规律杂的运动规律v易磨损,只宜用于轻载、易磨损,只宜用于轻载、低速低速滚子推杆滚子推杆 v耐磨、承载大,较常用耐磨、承载大,较常用平底推杆平底推杆 v接触面易形成油膜,利于接触面易形成油膜,利于润滑,常用于高速运动润滑,常用于高速运动v配合的凸轮轮廓必须全部配合的凸轮轮廓必须全部外凸外凸尖顶推杆尖顶推杆滚子推杆滚子推杆平底推杆平底推杆平底推杆平底推杆机械设计基础凸轮机构2021/9/2373 按从动件的运动形式分按从动件的运动形式分v直动推杆直动推杆往复移动往复移动轨迹为直线轨迹为直线v摆动推杆摆动推杆往复摆动往复摆动轨迹为圆弧轨迹为圆弧尖顶推杆尖顶推杆滚子
5、推杆滚子推杆平底推杆平底推杆直直动动推推杆杆摆摆动动推推杆杆机械设计基础凸轮机构2021/9/2384 按从动件的布置形式分按从动件的布置形式分v对心直动推杆对心直动推杆v偏置偏置直动推杆直动推杆尖顶推杆尖顶推杆滚子推杆滚子推杆机械设计基础凸轮机构2021/9/2395 小结小结v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+推杆形状推杆形状+凸轮形状凸轮形状对心对心直动直动尖尖顶推杆顶推杆盘形盘形凸轮凸轮机构机构偏置偏置直动直动滚滚子推杆子推杆盘形盘形凸轮凸轮机构机构摆摆动动平底推杆平底推杆盘盘形凸轮形凸轮机构机构机械设计基础凸轮机构2021/9/2310
6、四、应用四、应用1 实现无特定运动规律要求的工作行程实现无特定运动规律要求的工作行程例:例:车床床头箱中利用凸轮机构实现变速操纵车床床头箱中利用凸轮机构实现变速操纵2 实现无特定运动规律要求的工作行程实现无特定运动规律要求的工作行程例:例:自动机床中利用凸轮机构实现进刀、退刀自动机床中利用凸轮机构实现进刀、退刀3 实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程例:例:船用柴油机中利用凸轮机构控制阀门的启闭船用柴油机中利用凸轮机构控制阀门的启闭4 实现复杂的运动轨迹实现复杂的运动轨迹例例:印印刷刷机机中中利利用用凸凸轮轮机机构构适适当当组组合合实实现现吸吸纸纸吸
7、吸头头的的复复杂杂运动轨迹运动轨迹机械设计基础凸轮机构2021/9/23113-2 推杆的运动规律推杆的运动规律一、凸轮机构的运动过程二、推杆常用运动规律三、选择运动规律应注意的问题机械设计基础凸轮机构2021/9/2312A一、凸轮机构的运动过程一、凸轮机构的运动过程v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、加加速速度度等等随随时时间间t t或凸轮转角或凸轮转角j j变化的规律变化的规律v基圆基圆(以凸轮轮廓最小向径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 0v推程推程,推程运动角,推程运动角 0 0v远休止远休止,远休止角,远
8、休止角 0101 v回程回程,回程运动角,回程运动角 0 0 v近休止近休止,近休止角,近休止角 0202 v行程(升程)行程(升程),h hv运动线图运动线图:从动件的位移、速度、加速度等随时从动件的位移、速度、加速度等随时间间t t或凸轮转角或凸轮转角j j变化关系图变化关系图0 010 02r0 0推程推程 01远休止远休止 0回程回程 02近休止近休止ts0BCDhA机械设计基础凸轮机构2021/9/2313二、推杆常用运动规律二、推杆常用运动规律1 等速运动2 等加速等减速运动3 摆线运动v注意:注意:v为便于理解各种运动规律特性为便于理解各种运动规律特性,本章将运动规律单独应用于推
9、程本章将运动规律单独应用于推程或回程或回程机械设计基础凸轮机构2021/9/23141 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(00)v运动方程:运动方程:v位移方程:位移方程:v速度方程:速度方程:v加速度方程:加速度方程:v运动线图运动线图v冲击特性:冲击特性:始点、末点刚性冲击始点、末点刚性冲击v适用场合:适用场合:低速轻载低速轻载hs 0 0v 0a 0-Displacement VelocityAcceleration+机械设计基础凸轮机构2021/9/2315等速运动等速运动(续)(续)回程回程(00)v运动方程:运动方程:v位移方程:位移方程:v速度方程:速
10、度方程:v加速度方程:加速度方程:v运动线图运动线图v冲击特性:冲击特性:始点、末点刚始点、末点刚性冲击性冲击v适用场合:适用场合:低速轻载低速轻载s 0v 0a 00-+-0hDisplacement VelocityAcceleration 机械设计基础凸轮机构2021/9/23162 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v推程推程v运动方程运动方程:v运动线图运动线图v冲击特性:冲击特性:起、中、末点柔性冲击起、中、末点柔性冲击v适用场合:适用场合:低速轻载低速轻载s 00v 0a 0h/2h/20/20/2h(00/2)(0/20)加速段加速段减速段减速
11、段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机械设计基础凸轮机构2021/9/23173 摆线运动摆线运动正弦加速度运动正弦加速度运动推程推程v运动方程:运动方程:v运动线图运动线图v冲击特性:冲击特性:无冲击无冲击v适用场合:适用场合:高速轻载高速轻载av0 00 1 2 3 4 5 6 7 8shA2ph0 机械设计基础凸轮机构2021/9/2318三、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v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,也也可可以以将几种运动规律复合使用将几种运动规律复合使用1.当当机机械械的的
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