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1、甲任務(wù)三凸輪機(jī)構(gòu)
一?任務(wù)資訊
(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類
凸輪:具有控制從動件運動規(guī)律的某種曲線或凹槽的主動件。 作等速回轉(zhuǎn)運動或往復(fù)移動。
凸輪機(jī)構(gòu):由凸輪、推桿和機(jī)架三個主要構(gòu)件所組成的高副機(jī)構(gòu)。
(一)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類
1>凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用(Application of Cams)
(一)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類
凸輪
(一)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類
!■、凸輪機(jī)
2、構(gòu)的應(yīng)用
送料機(jī)構(gòu)
當(dāng)圓柱凸輪1勻速轉(zhuǎn)動時,通過凹槽中的滾子驅(qū)使從動件2 往復(fù)移動。凸輪每回轉(zhuǎn)一周,從動件即從儲料器中推出一個 毛坯,送到加工位置。
1>凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用
自動機(jī)床上的走刀機(jī)構(gòu)
凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點
優(yōu)點:
構(gòu)件少,運動鏈短,
結(jié)構(gòu)簡單緊湊,
易于設(shè)計;
可使從動件得到各種預(yù)期的運動規(guī)律。
I凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點
匍^點?
高副為點、線接觸”易磨損芻
所以凸輪機(jī)構(gòu)多用在傳遞動力不大的
場合Q
!、凸輪機(jī)構(gòu)的分類
1)按凸輪的形狀分:
平面凸輪
平面凸輪
盤形凸輪
移動凸輪(Translating
3、 Cam)
3-1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類
2、凸輪機(jī)構(gòu)的分類
1)按凸輪的形狀分:
柱凸輪(空間凸輪)
尖頂從動件 滾子從動件 平底從動件
(一)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類
2、凸輪機(jī)構(gòu)的分類
2)按從動件的形狀分:
(一)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類
尖頂從動件 滾子
4、從動件 平底從動件
尖頂從動件 滾子從動件 平底從動件
2)按從動件的形狀分:
尖頂從動件 滾子從動件 平底從動件
(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類
■^3)按從動件的運動形式分:
移動從動件
對心移動從動件
偏置移動從動件
(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類
3)按從動件的運動形式分:
擺動從動件
5、
)一)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類
4)按凸輪高副的鎖合方式分:力鎖合
1=
|三1
(-)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類
4)按凸輪高副的鎖合方式分:形鎖合(Profile Closure)o
溝槽凸輪 等寬凸輪 等徑凸輪
偏置直動滾子從動件 盤形凸輪機(jī)構(gòu)
對心直動尖頂從動件 盤形凸輪機(jī)構(gòu)
小結(jié):
盤形凸輪
6、 ~—一)按凸輪的形狀分:V移動凸輪 圓柱凸輪
凸輪機(jī)構(gòu)的分類
二)按從動件上高副元 素的幾何形狀分:
尖頂從動件 滾子從動件
:平底從動件
三)按從動件的運動分.
移動從動件
擺動從動件
寸心移動從動件
扁置移動從動件
四)按凸輪與從動件維持接
觸(鎖合)的方式分:
力鎖合
形鎖合
任經(jīng)分析和計劃
■(一)平面凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程和運動參數(shù)
(a)
1、基圓:凸輪輪廓上最小向徑為半徑所畫的圓
2>偏距e:從動
7、件導(dǎo)路偏離凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離e。
A
C
I I
120 6(r
6
90 904
霜鑑圓稱為凸輪
以凸輪的回轉(zhuǎn)軸心0 為圓心,以凸輪的 最小半徑rO為舉徑
從動件尖頂被凸輪輪廓推動,以一定的
3、推程:運動規(guī)律宙離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達(dá)
B
最遠(yuǎn)位置B的過程。
4、 行程:
從動件在推程中上升的最大位移h。
5、 推程運動角:
與推程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6。
60= ZAOB
6. 遠(yuǎn)停程:
凸輪由B轉(zhuǎn)動到C,從動 件在最遠(yuǎn)位置停止不動。
7、遠(yuǎn)停程角:
從動件在最遠(yuǎn)位置停
8、止 不動所對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角
6s o
6S=ZBOC
與回程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6’。
6s* =ZAOD
7 回稈.從動件在彈簧力或重力作用下,,以一 二“ 定的運動規(guī)律回到起始位置的過程。
8、 回程運動角:
與回程相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6,。
60=ZCOD
9、 近停程角:
10、近停程角:
從動件在最近位置停止不動所 對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角6s,。
11、從動件位移線圖:
以縱坐標(biāo)代表從動件位移S2 ,橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角
升_停_降一停
⑸或時間(,所畫出的圖形為位移曲線圖。
從動件位移線圖決定于 凸輪輪廓曲線
9、的形狀。
run r
vo
So 8
1 ?等速運動規(guī)律
從動件在推程(或回程)的運動 鬲 速度為常數(shù)的運動規(guī)律。
作推程運動線圖
[s =(“血)5
-v = (hj5^cd =常數(shù) d g [O, Jo
a = 0
1 ■等速運動規(guī)律
從動件在起始和終止點速度有突變,使瞬肘加 速度趨于無窮大,從而產(chǎn)生無限值慣性力”并 由此對凸輪產(chǎn)生沖擊—別性沖擊
因此只適用于低速、輕載的場合。
SoH 80
從動件在一個行程h中,前 半行程做等加速運動,后 半行程作等減速運
10、動的運 動規(guī)律。
4/i af-18^
A
B 80
O
M2
cl 6
2■等加竦■等減速運動規(guī)律
從動件在起點、中點和終點,因加速度有有限值
突變而引起推桿慣性力的有限值突變"并由此對
凸輪產(chǎn)生有限的沖擊-柔性沖擊
★等加速等減速運動規(guī)律運動特性:
從動件在運動起始、中點和終止點存在柔性沖擊;
/適用于中速、中載的場合;
3.余弦加速度運動規(guī)律:
訶2
恥8
★從動件加速度在起點和終點存在
有限值突變,故有柔性沖擊;
★若從動件作無停歇的升一降一升
兀a)h Z2爲(wèi)
連續(xù)往復(fù)運
11、動,加速度曲線變?yōu)?
連續(xù)曲線,可以避免柔性沖擊;
★可適用于高速的場合。
作業(yè)
P48
?三任務(wù)實施
:一)本任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)
圖解法設(shè)計凸輪輪廓曲線
凸輪輪廓曲線的設(shè)計
根據(jù)工作條件要求,確定從動件的運動規(guī)律,選定凸 輪的轉(zhuǎn)動方向、基圓半徑等,進(jìn)而對凸輪輪廓曲線進(jìn)行 設(shè)計。
設(shè)計方法:
1 ?圖解法:簡便易行、直觀,但精度較低,可用于設(shè)計一 般精度要求的凸輪機(jī)構(gòu)。
2■解析法:精度高,但計算量大
12、,多用于設(shè)計精度要求較高 的凸輪機(jī)構(gòu)。
圖解法的原理
假想給整個凸輪機(jī)構(gòu)加上 一個與凸輪角速度3大小相等 、方向相反的角速度(?3), 凸輪將處于靜止?fàn)顟B(tài);機(jī)架則 以(?3)的角速度圍繞凸輪 原來的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動;而從動 件一方面隨機(jī)架轉(zhuǎn)動,另一方 面又按照給定的運動規(guī)律相對 機(jī)架作往復(fù)運動?!崔D(zhuǎn)法
2
凸輪輪廓曲線的設(shè)計
1>圖解法的原理(反轉(zhuǎn)法)
原機(jī)構(gòu)
轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)
凸輪
G)
Q? 0=0
機(jī)架
0
0 ? G)= - (D
從動件
V
V-3
13、
2
二圖法
■頂移動從動件盤型凸輪機(jī)構(gòu)(1)選取適當(dāng)?shù)谋壤咦鞒?位移線圖;
-S廠
1!
Bo
Bi
b2
? B3
b4
b5
co
J
c
B6
co
h “
2 3
-90。
r4 6 718
150
(2) 按基本尺寸作出凸輪機(jī)構(gòu)的 初始位置;
(3) 按s方向劃分基圓周得q
C]、c2……等點;并過這些點
作射線,即為反轉(zhuǎn)后的導(dǎo)路線;
(4)在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移
圖相應(yīng)的位移,得Bi、B2……等 點,即為凸輪輪廓上的點。
圖解法設(shè)計凸
14、輪輪廓曲線
IE
III
卩對心半屎直動從動件盤形凸輪
2
2
■五■任務(wù)拓展
■I 1?解析法設(shè)計凸輪輪廓曲線
圖解法可以簡便地作出凸輪輪廓,但作圖誤差
較大,不夠精確,所以只適用于對從動件運動規(guī)律 要求不太嚴(yán)格的地方。對于精度要求高的高速凸輪 等,必須用解析法精確設(shè)計。
用解析法設(shè)計凸輪輪廓的實質(zhì)是建立凸輪輪廓 曲線的數(shù)學(xué)方程式,進(jìn)而準(zhǔn)確地計算出凸輪輪廓線 上各點的坐標(biāo)值,以便對凸輪進(jìn)行加工和檢驗。
1
15、?用解析法設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)
偏置直動滾子從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計
建立凸輪轉(zhuǎn)軸中心的坐標(biāo)系xOy 根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理,凸輪以娛過鴻;
B點坐標(biāo)為
x = (s()+ s) sin (p + e cos (p y - (s()+ $) cos —幺 sin cp
上式即為凸輪理論廓線方程 實際廓線與理論廓線在法線上相距 滾子半徑燈,則推出
= x + rT cos 0
>
yr - y + rT sin 6
式中取“一”號時為內(nèi)等距曲線,取“ + ”號時為外等距曲線
凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題
)滾子半徑的選擇
16、
設(shè)計滾子從動件時若從強(qiáng)度和耐用性考慮,滾子
的半徑應(yīng)取大些。滾子半徑取大時,對凸輪的實際輪 廓曲線影響很大,有時甚至使從動件不能完成預(yù)期的 運動規(guī)律。
(b)
(a)
滾子半徑的選擇
1)滾子半徑的選擇
①.凸輪理論輪廓為內(nèi)凹時
由圖(a)可得
P,=P応吐巧
實際輪廓曲線曲率半徑總大于理論輪廓曲線曲率
半徑。因此,不論選擇多大的滾子,都能作出實際輪 廓曲線。
◎當(dāng)理論廓線外凸時(可分為三種情況)
P1 = P muf rT
Dp泅〉Mt P f > o這時所得的凸輪實際輪廓為光滑的曲線
17、(如圖b)
2) P mi = rT時Q7 0,實際輪廓線變尖,極易磨損,產(chǎn)生失真(如圖C)。
3) 。価< 衍時/TvO,即實際曲線出現(xiàn)交叉會出現(xiàn)嚴(yán)重失真(如圖d)。
b) / c) d)
flmin 廠T
Qmin 廠 T
mln —廠 T
E—滾子半徑的選擇
一般推薦r尸o. 8p mino
為了避免岀現(xiàn)尖點,一般要求p ]血》3?5mm。
(2 )壓力角的校核
》對從動件的作用力邢方向與從動件上力作用點的速度方
向之間所夾的銳角(X稱為壓力角。
F、= F cos a
F2 - F sin a
自鎖:當(dāng)理大到一定程度后,以
至于導(dǎo)路的摩擦阻力
18、大于有效分力
時,無論凸輪給予從動件多大的力, 從動件都不能運動。
、4. 4.2壓力角的校核
推薦壓力角數(shù)值 移動從動件⑷二30。
擺動從動件⑷二45。
回程中,一般不會有自鎖現(xiàn)象,壓力角取值為儀匸70?80
、C3)基圓半徑的確定
①根據(jù)凸輪的結(jié)構(gòu)確定鞏:
在設(shè)計
19、凸輪時,先根據(jù)條件確定
基圓半徑r
制成凸輪軸時,
rb=r+rT+(2-5)mm ;
單獨制造凸輪時,rb= rh+ rT+(2-5)mmo
25瑁弈呂60
諾模圖
10
20
15 /
凸輪轉(zhuǎn)角e
70“
/ 80
X, 90
% 100
20
10
15
h/rb等速運動
h 010. 10< 20. 3 0. 4 0. 6 1. 0 2. 0
1戸屮詁[山* "I丿| I 1“ |1[|||丄| hf曲M
1 0-01
20、 0. 1 0-2 0.3 0.4 0.61.0 2. 0 5. 0
15\
25
30
3.0 6.0
200
.300
^350
85
TTO oha
h/rb等加速等減速運動
r 80 丿75 / 70
65
15
35
40 45 50
55
60
I>O
25 60
凸輪, 轉(zhuǎn)角 //
h/r. /擺線運動
0.1 0.2 /o?4 0. 6 L 0 2.
』i ] [ 1 1人」j ▼ I丿」丄].丿」
i>~ii/i t I i j n rji 1 0.2 /0.4 0.6 1.0 2.0 h/rh / 簡諧運動
20、
25
21、
40 45 50
(b)
55
70 80
90
0 5. 0
5.0
60
65
100
200
300
350
85
80
75
70
設(shè):凸輪升程角45,amax=305e程h=30mg簡諧運動,求基圓半徑》
解:過升程角45^amax=30直線相交于直徑線上得h/rb=0.35
所以,rb=h/0.35=30/0.35=86mm
?:?凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用
?:?凸輪機(jī)構(gòu)的分類
?:?推桿的常用運動規(guī)律Y
等速運動
等加速等減速運動
簡諧(余弦)運動規(guī)律
?:?凸輪輪廓曲線的設(shè)計
/設(shè)計方法所依據(jù)的基本原理一反轉(zhuǎn)法 “設(shè)計方法:圖解法、解析法
?凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定
滾子半徑、基圓半徑、壓力角、
■作業(yè)
P49 (7) (8)