机械原理课件--凸轮08.ppt

本章介绍：???? 凸轮具有曲线工作面，从而可使推杆实现各种运动；推杆的运动规律；轮廓曲线的设计. 应知：????凸轮机构的应用场合：传动力不大；凸轮的设计思路：工作要求→推杆运动规律→凸轮轮廓曲线应会：凸轮压力角与基圆半径的关系 3.1 凸轮机构的组成、类型和应用 凸轮机构的优点：只需设计出适当的凸轮轮廓，就 可使从动件实现各种预期的运动规律，结构简 单、紧凑、设计方便。 由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。 3.1.2 凸轮机构的类型 1.按凸轮形状分 ：盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮 1）盘形凸轮：凸轮是盘状，且具有变化的向径。是凸轮的最基本形式，结构简单，应用最广泛 2）移动凸轮：凸轮是板状，相对机架作直线移动 3）圆柱凸轮：凸轮的轮廓曲线做在圆柱体上，凸轮与从动件之间的相对运动是空间运动，属于空间凸轮机构。 1）尖端从动件：从动件尖端能够与任意复杂凸轮轮廓接触，可实现任意运动规律。但尖端易磨损，适合低速场合。 3）滚子从动件：凸轮与从动件之间为滚动摩擦，磨损小，用于传递较大动力。 2.按从动件运动形式分 :直动从动件和摆动从动件 1）直动从动件：从动件作往复移动，其运动轨迹为一段直线； 2）摆动从动件：从动件作往复摆动，其运动轨迹为一段圆弧； 3）按从动件与凸轮维持高副的形式分：力封闭和形封闭 2）形封闭：指利用高副元素本身的几何形状，使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。 3.2 凸轮机构的特点及应用 最大优点：对于任意要求的从动件运动规律，都可以毫无困难地设计出凸轮廓线来实现。 3.2.2 凸轮机构的应用 1.内燃机配气凸轮机构 对心平底直动从动件盘形凸轮机构 3.3 从动件的常用运动规律 推程：从动件从最低位置到达最远位置。 推程运动角：凸轮相应所转过的角度，用?角表示 远休止角：从动件在最远位置静止不动，对应的?s角叫远休止角。 回程：从动件从最高位置又回到起始位置。 回程运动角：凸轮相应转过的角度Φ′叫回程运动角。 近休止角：从动件在最近的位置停留不动，对应的角?s?叫近休止角。 1．等速运动规律 推程前半段位移方程： 3.4 用图解法设计盘形凸轮轮廓 3.4.1 直动从动件盘形凸轮 C、在导路线上从基圆开始向外截取s-φ曲线相应的线段长度，得到的一系列点即为反转过程中从动件尖端依次占据的位置。 2．滚子从动件凸轮机构的设计 3．平底从动件凸轮机构设计 3.4.2 摆动从动件盘形凸轮 4.4 凸轮机构压力角和基本尺寸 但其偏置的方位必须随凸轮的不同转向按图配置，否则若按图示相反配置，反而会使机构的压力角增大。 补充题 （2）偏置尖端从动件凸轮机构的设计 已知基圆半径r0，凸轮顺时针ω1，推杆运动规律位移曲线如图，偏距e。设计凸轮廓线 a、取长度比例尺μl绘出基圆及偏距，把位移曲线的推程和回程等分,A点在基圆上，为凸轮起始点。 基圆：理论廓线：实际廓线： 理论廓线 实际廓线 等距线 4.4.1 凸轮机构中作用力和压力角 W：作用在推杆上的载荷F：凸轮作用在推杆上推力α：推杆力与 受力点速度方向所夹锐角 如图：凸轮在推程的某个位置 有效分力 有害 分力 压力角的大小是变化的 压力角越大，有效分力越小，有害分力越大，当压力角增大到一定程度时，机构将发生自锁现象。因此必须对压力角的最大值加以限制，使其不超过许用值[α]。 一般推程：对于直动推杆取[α]=30°；摆动推杆取[α]=35°~45°。回程时不限制压力角，但也不能太大，太大会产生惯性力，一般取回程[α]=70°~80°。 从减小机构受力的角度考虑，希望压力角越小越好。 4.4.2 凸轮机构基本尺寸确定1、盘形凸轮基圆半径确定 P点：凸轮与从动件瞬心 由瞬心定义得： 当推杆的运动规律给定后，对应于凸轮的某一转角的v2、ω1及s均为已知常数。在e不变的情况下，压力角与基圆半径成反比，即α越小，r0越大，尺寸增大，对机构紧凑性不利；反之对凸轮受力不利。实际设计中，在保证αmax?[α] 的前提下，选最小r0 。 “-”：导路和瞬心在o点同侧， α减小； “+”：导路和瞬心在o点两侧， α增大； 导路偏置方向确定： 导路偏置目的是为了减少推程压力角，因此在推程时应保证导路偏置方向与瞬心在凸轮回转中心同侧。但此时回程压力角增大，因此偏距e不能太大。还与凸轮转向有关 此外，考虑到凸轮的结构和强度要求，应保证凸轮的r0 =（1.6~2）R， R为安装凸轮轴半径。 4.4.3 滚子半径的选择 当采用滚子推杆时，滚子半径的大小对实际轮廓有很大影响，选择不当，推杆有可能实现不了预期的运动规律。 ρ：理论廓线上最小曲率半径； ρ a：对应实际廓线曲率半径； 1、外凸轮