第四章 凸轮机构及其设计课件.pptVIP

第四章 凸轮机构及其设计 第四章 凸轮机构及其设计 §4-1 凸轮机构构成、应用及分类 1、构 成 冲床装卸料机构 二、凸轮机构的分类 1．按凸轮的形状分类 2．按从动件形状分类 3．按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类 4．按从动件的运动形式分类 §4-2 从动件的运动规律 一、引言 人们经过长期的理论研究和生产实践，已经积累了能适应多种工作要求的从动件典型运动特性的运动曲线，即所谓“常用运动规律”。 二、从动件常用运动规律 实际上，由于构件材料有弹性，加速度和惯性力不至于达到无穷大，但仍将造成强烈冲击。当加速度为正时，它将增大凸轮压力，使凸轮轮廓严重磨损；加速度为负时，可能会造成用力封闭的从动件与凸轮轮廓瞬时脱离接触，并加大力封闭弹簧的负荷。因此这种运动规律只适用于低速，如自动机床刀具进给机构以及在低速下工作的一些凸轮控制机构。 位移方程式中5次多项式剩余项的次数为３、４、５，所以又称为3-4-5多项式运动规律，无刚性冲击，也无柔性冲击。 常用运动规律性能比较 基本运动规律的数学表达式简单，便于分析，而且按此设计出的凸轮，加工方便简单，曾被广泛采用。但随着工业及科学技术的不断发展，对凸轮机构的要求愈来愈高，工作要求也更加多样复杂。为了提高凸轮机构工作的可靠性和寿命，减小中、高速凸轮机构的振动噪音，适应中、高速重载的要求及满足机器对从动件运动特性的某些特殊要求，只用某种基本运动规律往往难以满足。为此，提出了改进型运动规律。通过把基本运动规律合理地加以组合得到所要求的运动规律。 三、组合运动规律 组合后的从动件运动规律应满足： 1）工作对从动件特殊的运动要求； 2）能避免刚性冲击、柔性冲击； 3）使最大速度和最大加速度尽可能小。 （1）改进型等速运动规律 正弦加速度运动规律与等速运动组合的改进型运动规律消除了从动件作等速运动时在行程两端的刚性冲击。 （2）改进型梯形加速度运动规律 等加速等减速运动规律，在加速度突变处以正弦加速度曲线过渡而组成，这样，既具有等加速等减速运动其理论最大加速度最小的优点，有消除了柔形冲击。 四、从动件运动规律的选择 （1）当机械的工作过程对从动件的运动规律有特殊要求，凸轮转速不太高时，首先满足从动件的运动规律，其次考虑动力特性和便于加工。 例如各种机床中控制刀架进给的凸轮机构，为了加工出表面光滑的零件，并使机床载荷稳定，要求进刀时刀具作等速运动，故从动件应选择等速运动规律。 内燃机配气凸轮机构，工作要求气门的开关愈快愈好，全开的时间保持得愈长愈好，同时为了避免产生过大的惯性力，减小冲击和噪音，从动件可选用等加速等减速运动规律。 （2）当机械的工作过程只要求从动件实现一定的工作行程，而对其运动规律无特殊要求时，低速时考虑使凸轮机构具有较好的动力特性和便于加工。高速时主要考虑以减小惯性力和冲击为依据来选择从动件的运动规律。 例如，用于机床操纵机构中的凸轮机构，主要是要求凸轮转过一定角度，从动件摆动一定角度。至于从动件按什么规律运动并不重要。所以从动件运动规律的选择是在满足位移要求的前提下，尽可能使凸轮便于加工，例如，用圆弧和直线组成凸轮的轮廓曲线。 （3） 对于高速轻载的凸轮机构，当凸轮高速转动时，将使从动件产生很大的惯性力从而增大运动副中的动压力和摩擦力，加剧磨损、降低使用寿命。因此，使其最大加速度不要太大，以减小惯性力，改善其动力性能，就成为选择从动件运动规律的主要依据。 对于大质量的从动件，由于其动量mv较大，当从动件突然被阻止时，将出现很大的冲击力。因此对这类从动件应注意最大速度不宜太大。 　　一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理 　　 二、凸轮轮廓曲线的作图法 　　 　 一、凸轮轮廓设计的基本原理 对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构，当凸轮以等角速度转动时，从动件将按预定的运动规律运动。 §4-4 凸轮机构基本尺寸的确定 压力角?的取值 （二）三角函数类基本运动规律 1.余弦加速度运动规律 （简谐运动规律） 1 2 3 4 5 6 0 s 1 2 3 4 5 6 h 该运动规律在推程的开始和终止瞬时，从动件的加速度仍有突变，故存在柔性冲击。因此适用于中、低速场合。 vmax a 1 2 3 4 5 6 amax -amax v 1 2 3 4 5 6 ， 从动件的加速度按余弦规律变化 2.正弦加速度运动规律 （摆线运动规律） 推程阶段的正弦加速度方程为 1 2 3 4 5 6 7 8 s o h s s S=S-S 2 1 3 4 6 h/2? 5 7 s 1 2 3 4 5 6 7 8 o v vmax 1 2 3 4 5 6 7