第5章凸轮机构副本.ppt

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1、了解凸轮机构的分类及应用。了解凸轮机构的分类及应用。了解推杆常用的运动规律及推杆运动规律了解推杆常用的运动规律及推杆运动规律的选择原则。的选择原则。使学生掌握凸轮机构设计的基本知识，使学生掌握凸轮机构设计的基本知识，能能根据选定的凸轮类型和推杆的运动规律设计根据选定的凸轮类型和推杆的运动规律设计出凸轮的轮廓曲线。出凸轮的轮廓曲线。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。本章教学目的本章教学目的第五章第五章 凸轮机构凸轮机构第五章第五章 凸轮机构凸轮机构5-1 凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类5-2 推杆的运动规律推杆的运动规律5-3 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲

2、线的设计5-4 凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定本章教学内容本章教学内容推杆常用的运动规律的特点及其选择原则。推杆常用的运动规律的特点及其选择原则。盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计。盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计。凸轮基圆半径及压力角及自锁的关系。凸轮基圆半径及压力角及自锁的关系。本章教学重点本章教学重点第五章第五章 凸轮机构凸轮机构一、凸轮机构的组成与应用一、凸轮机构的组成与应用5-15-1凸轮机构的应用和分类凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构的组成与应用一、凸轮机构的组成与应用(续续)内内燃燃机机配配汽汽机机构构自动机床的进刀机构自动机床的进刀机构5-15-1凸轮机构的应用和分类凸

3、轮机构的应用和分类内燃机动画内燃机动画小结：小结：组成凸轮机构的基本构件组成凸轮机构的基本构件 凸轮、推杆（从动件）、机架凸轮、推杆（从动件）、机架凸轮机构的应用领域凸轮机构的应用领域 凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生产线中。产线中。凸轮机构的优点凸轮机构的优点 结构简单、紧凑，通过适当设计凸轮廓线可以使推杆结构简单、紧凑，通过适当设计凸轮廓线可以使推杆实现各种预期运动规律，同时还可以实现间歇运动。实现各种预期运动规律，同时还可以实现间歇运动。凸轮机构的优点凸轮机构的优点 接触为高副，易于磨损，多用于传力不大的场合。接触为高副，易于磨

4、损，多用于传力不大的场合。1.按凸轮形状分：按凸轮形状分：二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类盘形凸轮机构盘形凸轮机构移动凸轮机构移动凸轮机构圆柱凸轮机构圆柱凸轮机构2.按推杆的形状来分按推杆的形状来分尖顶推杆尖顶推杆滚子推杆滚子推杆平底推杆平底推杆 其优点是凸轮与平底接触其优点是凸轮与平底接触面间容易形成油膜，润滑较面间容易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中。好，所以常用于高速传动中。由于滚子与凸轮之间为滚由于滚子与凸轮之间为滚动摩擦，所以磨损较小，故动摩擦，所以磨损较小，故可用来传递较大的动力。可用来传递较大的动力。构造简单，但易于磨损，构造简单，但易于磨损，所以只适用于作用力不大和

5、所以只适用于作用力不大和速度较低的场合。速度较低的场合。3.按从动件的运动方式分按从动件的运动方式分 摆动从动件：从动件摆动从动件：从动件绕某一固定轴摆动。绕某一固定轴摆动。直动从动件：从动件直动从动件：从动件只能沿某一导路做往只能沿某一导路做往复移动；复移动；对心直动推杆对心直动推杆 偏置直动从动件偏置直动从动件力封闭方法：力封闭方法：利用推杆的重力、利用推杆的重力、弹簧力或其它外力使推弹簧力或其它外力使推杆始终与凸轮保持接触；杆始终与凸轮保持接触；几何封闭法：几何封闭法：利用凸轮与推杆构利用凸轮与推杆构成的高副元素的特殊几成的高副元素的特殊几何结构使凸轮与推杆始何结构使凸轮与推杆始终保持接

6、触。终保持接触。常用的有如下几种：常用的有如下几种：4.按凸轮与从动件保持接触的方法分按凸轮与从动件保持接触的方法分槽凸轮机构槽凸轮机构等宽凸轮机构等宽凸轮机构等径凸轮等径凸轮共轭凸轮共轭凸轮一、基本术语一、基本术语5-2 5-2 推杆的运动规律推杆的运动规律凸轮概念凸轮概念基圆：以凸轮最小半径基圆：以凸轮最小半径r0所作的圆，所作的圆，r0称为凸轮称为凸轮的基圆半径。的基圆半径。推程、推程运动角：推程、推程运动角：d d00d02d推杆的运动规律：是指推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间移、速度和加速度随时间变化的规律。变化的规律。01d远休

7、、远休止角：远休、远休止角：回程、回程运动角：回程、回程运动角：近休、近休止角：近休、近休止角：行程：行程：h二、从动件常用运动规律二、从动件常用运动规律 多项式运动规律多项式运动规律 一次多项式运动规律一次多项式运动规律等速运动等速运动 二次多项式运动规律二次多项式运动规律等加速等减速运动等加速等减速运动 五次多项式运动规律五次多项式运动规律三角函数运动规律三角函数运动规律 余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律简谐运动规律简谐运动规律 正弦加速度运动正弦加速度运动摆线运动规律摆线运动规律组合运动规律组合运动规律重点：重点：掌握各种运动掌握各种运动规律的运动特性规律的运动特性多项式运动规律多项

8、式运动规律1.一次多项式运动规律一次多项式运动规律等速运动等速运动0/110dtdvaCdtdsvCCsd0/00ahvhsddd运动方程式一般表达式：运动方程式一般表达式：推程运动方程：推程运动方程：运动始点：运动始点：d d=0,s=0运动终点：运动终点：hs,0dd推程运动方程式：推程运动方程式：边界条件边界条件推程运动线图推程运动线图 在起始和终止点速度有突变，在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而产使瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无穷大惯性力，引起生无穷大惯性力，引起刚性冲击。刚性冲击。回程运动方程回程运动方程,0,0sdd回程运动方程式：回程运动方程式：0/)1(0

9、0ahvhsddd运动始点：运动始点：d d=0,s=h运动终点：运动终点：边界条件边界条件0/110dtdvaCdtdsvCCsd一次多项式一般表达式：一次多项式一般表达式：回程运动回程运动角角是从回程起是从回程起始位置计量的始位置计量的等速运动规律运动特性等速运动规律运动特性 推杆在运动起始和终止点会产生刚性冲击。推杆在运动起始和终止点会产生刚性冲击。1.一次多项式运动规律一次多项式运动规律等速运动等速运动 为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，且加中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，且

10、加速度和减速度的绝对值相等。速度和减速度的绝对值相等。2.二次多项式运动规律二次多项式运动规律等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律ddd22122102/2/CdtdvaCCdtdsvCCCs运动方程式一般表达式：运动方程式一般表达式：推杆的等加速等减速运动规律推杆的等加速等减速运动规律注意：注意：等减速等减速段运动段运动方程为方程为2.等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律2022002020/4/)(4/)(2dddddddhahvhhs20220202/4/4/2dddddhahvhs推程等加速段边界条件：推程等加速段边界条件：加速段加速段运动方程运动方程式为：式为：运动始点：运动

11、始点：d d=0,s=0，v=0运动终点：运动终点：2/,2/0hs ddddd22122102/2/CdtdvaCCdtdsvCCCs运动方程式一般表达式：运动方程式一般表达式：推程等减速段边界条件：推程等减速段边界条件：运动始点：运动始点：运动终点：运动终点：d d=d d 0,s=h，v=02/,2/0hs dd推程运动方程推程运动方程20220220442dddddhahvhhs20202020204)(4)(2dddddddhahvhs 在起点、中点和终点时，因加速度有突变而引起推杆在起点、中点和终点时，因加速度有突变而引起推杆惯性力的突变，且突变为有限值，在凸轮机构中由此会引惯性力

12、的突变，且突变为有限值，在凸轮机构中由此会引起起柔性冲击柔性冲击。等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律回程运动方程回程运动方程等加速等减速运动规律运动特性：等加速等减速运动规律运动特性：回程加速段运动方程式：回程加速段运动方程式：回程减速段运动方程式：回程减速段运动方程式：d d：0 d d 0/2d d：d d 0/2 d d 02.等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律3.五次多项式运动规律五次多项式运动规律五次多项式的一般表达式为五次多项式的一般表达式为3252242322453423215544332210201262/5432/ddddddddddddCCCCdtdvaCCCC

13、CdtdsvCCCCCCs推程边界条件推程边界条件 在始点处：在始点处：d d1=0,s1=0,v1=0,a1=0；在终点处：在终点处：d d2=d d0,s2=h,v2=0,a2=0；505404303210/6,/15,/10,0,0,0dddhChChCCCC位移方程式为位移方程式为55044033061510ddddddhhhs解得待定系数为解得待定系数为五次多项式运动规律的运动线图五次多项式运动规律的运动线图五次多项式运动规律的运动特性五次多项式运动规律的运动特性 即无刚性冲击也无柔性冲击即无刚性冲击也无柔性冲击3.五次多项式运动规律五次多项式运动规律三角函数运动规律三角函数运动规律

14、1.余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律简谐运动规律简谐运动规律简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的投影的运动即为简谐运动。投影的运动即为简谐运动。推杆推程运动方程式：推杆推程运动方程式：dddddddd02022000cos2sin2cos12hahvhs推杆回程运动方程式：推杆回程运动方程式：dddddddd0022000cos2sin2cos12hahvhs余弦加速度运动规律的余弦加速度运动规律的运动特性运动特性：推杆加速度在起点推杆加速度在起点和终点有突变，且数值和终点有突变，且数值有限，故有有限，故有柔性冲击。柔性冲击。余弦

15、加速度运动规律推程运动线图余弦加速度运动规律推程运动线图1.余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律简谐运动规律简谐运动规律推程运动方程式为推程运动方程式为2.正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律摆线运动规律摆线运动规律dddddddddd022000002sin22cos12sin21hahvhs回程运动方程为回程运动方程为 dddddddddd022000002sin212cos2sin211hahvhs摆线运动：一圆在直线上作纯滚动时，其上任一点在摆线运动：一圆在直线上作纯滚动时，其上任一点在直线上的投影运动为摆线运动。直线上的投影运动为摆线运动。正弦加速度运动规律运正弦加速度运动规律运动特

16、性动特性：推杆作正弦加速度运动推杆作正弦加速度运动时，其加速度没有突变，时，其加速度没有突变，因而将不产生冲击。适因而将不产生冲击。适用于高速凸轮机构，用于高速凸轮机构，推程运动线图推程运动线图2.正弦加速度运动规律正弦加速度运动规律摆线运动规律摆线运动规律采用组合运动规律的目的：采用组合运动规律的目的：避免有些运动规律引起的冲击，改善推杆其运动特性。避免有些运动规律引起的冲击，改善推杆其运动特性。构造组合运动规律的原则：构造组合运动规律的原则：组合运动规律组合运动规律组合运动规律示例组合运动规律示例主运动：等加等减运动规律主运动：等加等减运动规律组合运动：在加速度突变处组合运动：在加速度突变处以正弦加速度曲线过渡。以正弦加速度曲线过渡。例例1：改进梯形加速度运动规律：改进梯形加速度运动规律、根据工作要求选择主体运动规律，然后用其它运动规、根据工作要求选择主体运动规律，然后用其它运动规律组合；律组合；、保证各段运动规律在衔接点上的运动参数是连续的；、保证各段运动规律在衔接点上的运动参数是连续的；、在运动始点和终点处，运动参数要满足边界条件。在运动始点和终点处，运动参数要满足边界条件。组