机械原理第4章凸轮机构及其设计

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1、第4章凸轮机构及其设计4－1凸轮机构的组成和类型4－2从动件运动规律设计4－3凸轮轮廓曲线的设计4－4凸轮机构基本尺寸的确定4－5凸轮机构的应用举例4－1凸轮机构的组成和类型结构：机架、曲线轮廓回转件、杆状从动件三个构件作用：将凸轮连续回转从动件直线移动或摆动。特点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。实例一、凸轮机构的组成气门启闭机构刀架机床进给机构应用实例：二、凸轮机构的类型分类按凸轮形状分盘形移动圆柱凸轮端面凸轮盘形圆柱凸轮移动端面凸轮二、凸轮机构的类型尖顶从动件滚子从动件平底从动件按推杆形状分滚子从动件平底从动件尖顶从动件盘形移动圆柱凸轮端面凸轮分类按凸轮形状分特点

2、：尖顶——构造简单、易磨损、用于仪表机构；滚子——磨损小，应用广；平底——受力好、润滑好，用于高速传动。二、凸轮机构的类型直动(对心、偏置)摆动按推杆运动分尖顶从动件滚子从动件平底从动件按推杆形状分分类按凸轮形状分盘形移动圆柱凸轮端面凸轮力锁合（重力、弹簧等）形状锁合按维持接触分二、凸轮机构的类型直动(对心、偏置)摆动按推杆运动分尖顶从动件滚子从动件平底从动件按推杆形状分分类按凸轮形状分盘形移动圆柱凸轮端面凸轮气门机构作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授r1r2r1+r2=constW主回凸轮等宽凸轮等径凸轮优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得任意的运

3、动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。作者：潘存云教授凹槽凸轮缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。作者：潘存云教授δ’0δ’0otδs4－2从动件运动规律设计凸轮机构设计的基本任务:1)根据工作要求选定凸轮机构的形式;名词术语：一、凸轮机构的工作原理分析基圆、推程运动角、基圆半径、推程、远休止角、回程运动角、回程、近休止角、行程。一个循环r0hωA而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。2)从动件运动规律;3)合理确定结构尺寸;4)设计轮廓曲线。δ01δ01δ02δ02DBCδ0δ0B’作者：潘存云教授δ’0δ’0otδsr0hωAδ01δ01δ02δ02

4、DBCB’δ0δ0运动规律：从动件在推程或回程时，其位移S、速度V、加速度a随时间t的变化规律。形式：多项式、三角函数。S=S(t)V=V(t)a=a(t)位移曲线边界条件：凸轮转过推程运动角δ0——从动件上升h二、从动件常用运动规律运动规律通用表达式的推导：一般表达式：s=C0+C1δ+C2δ2+…+Cnδn(1)求一阶导数得速度方程：v=ds/dt求二阶导数得加速度方程：a=dv/dt=2C2ω2+6C3ω2δ…+n(n-1)Cnω2δn-2其中：δ——凸轮转角，dδ/dt=ω——凸轮角速度,Ci——待定系数。=C1ω+2C2ωδ+…+nCnωδn-1凸轮转过回程运动角

5、δ’0——从动件下降h作者：潘存云教授在推程起始点：δ=0，s=0代入得：C0＝0，C1＝h/δ0推程运动方程：s＝hδ/δ0v＝hω/δ0sδδ0vδaδh在推程终止点：δ=δ0，s=h+∞－∞刚性冲击s=C0+C1δ+C2δ2+…+Cnδnv=C1ω+2C2ωδ+…+nCnωδn-1a=2C2ω2+6C3ω2δ…+n(n-1)Cnω2δn-2同理得回程运动方程：s＝h(1-δ/δ0)v＝-hω/δ0a＝0a＝01)等速运动规律2)等加等减速运动规律位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。推程加速上升段边界条件：起始点：δ=0，s=0，v＝0中间点：δ=δ0/2，s=h/2

6、求得：C0＝0，C1＝0，C2＝2h/δ20加速段推程运动方程为：s＝2hδ2/δ20v＝4hωδ/δ20a＝4hω2/δ20作者：潘存云教授δah/2δ0h/2推程减速上升段边界条件：终止点：δ=δ0，s=h，v＝0中间点：δ=δ0/2，s=h/2求得：C0＝－h，C1＝4h/δ0C2＝-2h/δ20减速段推程运动方程为：s＝h-2h(δ0–δ)2/δ201δsv＝-4hω(δ0-δ)/δ20a＝-4hω2/δ20235462hω/δ0柔性冲击4hω2/δ203重写加速段推程运动方程为：s＝2hδ2/δ20v＝4hωδ/δ20a＝4hω2/δ20δv同理可得回程等加速段的

7、运动方程为：s＝h-2hδ2/δ’20v＝-4hωδ/δ’20a＝-4hω2/δ’20回程等减速段运动方程为：s＝2h(δ’0-δ)2/δ’20v＝-4hω(δ’0-δ)/δ’20a＝4hω2/δ’20作者：潘存云教授设计：潘存云hδ0δsδa3)余弦加速度运动规律推程：s＝h[1-cos(πδ/δ0)]/2v＝πhωsin(πδ/δ0)/2δ0a＝π2hω2cos(πδ/δ0)/2δ20回程：s＝h[1＋cos(πδ/δ’0)]/2v＝-πhωsin(πδ/δ’0)/2δ’0a＝-π2hω2cos(πδ/δ’0)