文档介绍：第九章凸轮机构及其设计
§9-1 凸轮机构的应用和分类
§9-2 推杆的运动规律
§9-3 凸轮轮廓曲线的设计
§9-4 凸轮机构基本尺寸的确定
§9-5 高速凸轮机构简介
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§9-1 凸轮机构的应用和分类
(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)特点
适当的设计凸轮廓线可实现各种运动规律,结构简单,紧凑;
但易磨损,传力不大。
(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
凸轮机构的应用和分类(2/2)
§9-2 推杆的运动规律
基圆基圆半径 r0
推程推程运动角δ0
远休远休止角δ01
回程回程运动角δ0′
近休近休止角δ02
行程 h
推杆运动规律:
s= s(t) = s(δ)
v= v(t) = v(δ)
a= a(t) = a(δ)
(1)多项式运动规律
推程时:s = hδ/δ0
在始末两瞬时有刚性冲击。
推杆等加速推程段: s = 2hδ 2/δ02
推杆等减速推程段: s = h-2h(δ0-δ)2/δ02
在始、中、末三瞬时有柔性冲击。
推杆的运动规律(2/4)
1)一次多项式运动规律(等速运动规律)
2)二次多项式运动规律(等加速等减速或抛物线运动规律)
推杆的多项式运动规律的一般表达式为:
s = C0+C1δ+C2δ 2+…+Cnδ n
式中δ为凸轮转角;s为推杆位移;C0、C1、C2、…为待定系数,
可利用边界条件等来确定。
对于多项式运动规律,其多项式中待定系数的数目应
与边界条件的数目相等,其数目多少应根据工作要求来确定。但
当边界条件增多时,会使设计计算复杂,加工精度也难以达到,
故通常不宜采用太高次数的多项式。
说明
(2)三角函数运动规律
推程时:s=h[(δ/δ0)-sin(2πδ/δ0) /(2π)]
推程时:s=h[1-cos(πδ/δ0)]/2
在始、末两瞬时有柔性冲击。
推杆的运动规律(3/4)
1)余弦加速度运动规律(简谐运动规律)
2)正弦加速度运动规律(摆线运动规律)
s=10hδ 3/δ03-15hδ 4/δ04+6hδ 5/δ05
既无刚性冲击,又无柔性冲击。
3)五次多项式运动规律(3-4-5多项式运动规律)
1)机器的工作过程只要求凸轮转过角度δ0时,推杆完成一
个行程 h或角行程Φ,而对其运动规律并未作严格要求。
在此情况下,可考虑采用圆弧、直线或其他简单曲线为凸轮
廓线。
例主令开关中的凸轮机构
2)机器的工作过程对推杆的运动规律有完全确定的要求。
此时只能根据工作所需要的运动规律来设计。
3)对于速度较高的凸轮机构,还应考虑该种运动规律的速
度最大值vmax、加速度最大值amax和跃度的最大值 jmax等。
组合原则要保证在衔接点上运动参数保持连续;在运动的
始末处满足边界条件。
推杆的运动规律(4/4)
(表9-1)
(3)组合型运动规律
既无刚性冲击,又无柔性冲击。
无论是采用作图法还是解析法设计凸轮廓线,所依据的基本
原理都是反转法原理。
例偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构
§9-3 凸轮轮廓曲线的设计
当给整个凸轮机构加一个公共角速度-ω,使其绕凸轮轴心
转动时,
凸轮将静止不动,而推杆则一方面随其导轨作反转运动,
另一方面又沿导轨作预期的往复运动。
推杆在这种复合运动中,
其尖顶的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线。
当根据凸轮机构的工作要求和结构条件选定了其机构的型式、
基本尺寸、推杆的运动规律和凸轮的转向之后,就可以进行凸轮
轮廓曲线的设计了。
凸轮廓线设计的方法:
作图法和解析法
(1)凸轮的轮廓曲线与推杆的相对运动关系
在设计凸轮廓线时,可假设凸轮静止不动,而其推杆相对凸轮作反转运动,同时又在其导轨内作预期运动,
作出推杆在这种
复合运动中的一系列位置,则其尖顶的轨迹就是所要求的凸轮廓
线。
这就是凸轮廓线设计方法的反转法原理。
(1)直动推杆盘形凸轮廓线的设计
结论尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计是滚子推杆和平底推盘形凸轮廓线设计的基本问题及方法。
凸轮轮廓曲线的设计(2/4)
(2)凸轮廓线设计方法的基本原理
1)偏置直动尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计
2)偏置直动滚子推杆盘形凸轮廓