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
基圆基圆的半径r0
推杆推杆的运动角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、末两瞬时有柔性冲击。
s=10hδ 3/δ03-15hδ 4/δ04+6hδ 5/δ05
既无刚性冲击,也无柔性冲击。
推杆的运动规律(2/4)
1)等速运动规律
2)等加等减速运动规律
3)3-4-5多项式运动规律
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。
既无刚性冲击,又无柔性冲击。
推杆的运动规律(3/4)
1)余弦加速度运动规律
2)正弦加速度运动规律
3)组合型运动规律
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)
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。
例偏置尖顶推杆盘形凸轮机构
§9-3 凸轮廓线曲线的设计
当给某个凸轮机构加一个公共角速度-ω,使其绕轴心转动时,
凸轮静止不动,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
运动轨迹即为凸轮就轮廓曲线。
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,时其推杆相对凸
轮作反转运动,同时又在其导轨内作往复运动,
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的反转法原理。
(1)直动推杆盘形推杆凸轮廓线的设计
结论尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计是滚子推杆和平底
推杆盘形凸轮设计的基本问题及方法。
凸轮廓线曲线的设计(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线的设计
3) 对心直动平底推杆盘形凸轮廓线的设计
(2)摆动推杆盘形凸轮廓线的设计
结论摆动尖顶推杆盘形凸轮廓线的设计方法与直动尖顶推
杆盘形凸轮廓线的设计方法基本类似,所不同的是推杆的预期运
动规律及作图设计中都要用到推杆的角位移φ表示,即将直动推
杆的各位移方程中的位移s改为φ, 行程h改为角行程Φ,就可用来求摆动推杆的角位