机械设计基础第3章凸轮

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1、第3章凸轮机构§3－1凸轮机构的应用和类型§3－2从动件的常用运动规律§3－3凸轮机构的压力角§3－4图解法设计凸轮的轮廓§3－5解析法设计凸轮的轮廓东莞理工学院田君§3－1凸轮机构的应用和类型结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。作用：将连续回转=>从动件直线移动或摆动。优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。应用：内燃机、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。分类：1)按凸轮形状分：盘形、移动、圆柱凸轮(端面)。2)按推杆形状分：尖顶、滚子、平底从动件。特点：尖顶－－构造简单、易磨损、用于仪表机构；滚子――

2、磨损小，应用广；平底――受力好、润滑好，用于高速传动。实例东莞理工学院田君12刀架o3)按推杆运动分：直动(对心、偏置)、摆动4).按保持接触方式分：力封闭（重力、弹簧等）内燃机气门机构机床进给机构几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮)东莞理工学院田君r1r2r1+r2=constW凹槽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动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。缺点：线接触，容易磨损。作者：潘存云教授主回凸轮东莞理工学院田君设计：潘存云设计：潘存云312A线绕线机构312A线应用实例：东莞理工学院田君设计：潘存云3皮带轮5

3、卷带轮录音机卷带机构1放音键2摩擦轮413245放音键卷带轮皮带轮摩擦轮录音机卷带机构东莞理工学院田君设计：潘存云132送料机构东莞理工学院田君设计：潘存云δhδhotδ1s2§3－2从动件的常用运动规律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、推杆的常用运动规律基圆、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rminhω1A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)推杆运动规律;3)合理确定结构尺寸;4)设计轮廓曲线。δsδsδ’sδ’sDBCB’δtδt推杆的运动规律

4、东莞理工学院田君设计：潘存云δhδhotδ1s2rminhω1Aδsδsδ’sδ’sDBCB’δtδt运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S2、速度V2、和加速度a2随时间t的变化规律。形式：多项式、三角函数。S2=S2(t)V2=V2(t)a2=a2(t)位移曲线东莞理工学院田君边界条件：凸轮转过推程运动角δt－从动件上升h一、多项式运动规律一般表达式：s2=C0+C1δ1+C2δ21+…+Cnδn1(1)求一阶导数得速度方程：v2=ds2/dt求二阶导数得加速度方程：a2=dv2/dt=2C2ω21+6C3ω21δ1…+n(n-1)Cnω21δn-21其中

5、：δ1－凸轮转角，dδ1/dt=ω1－凸轮角速度,Ci－待定系数。=C1ω1+2C2ω1δ1+…+nCnω1δn-11凸轮转过回程运动角δh－从动件下降h东莞理工学院田君在推程起始点：δ1=0，s2=0代入得：C0＝0，C1＝h/δt推程运动方程：s2＝hδ1/δtv2＝hω1/δts2δ1δtv2δ1a2δ1h在推程终止点：δ1=δt，s2=h+∞－∞刚性冲击s2=C0+C1δ1+C2δ21+…+Cnδn1v2=C1ω+2C2ω1δ+…+nCnω1δn-11a2=2C2ω21+6C3ω21δ1…+n(n-1)Cnω21δn-21同理得回程运动方程：s2＝h(

6、1-δ1/δh)v2＝-hω1/δha2＝0a2＝01.等速运动（一次多项式）运动规律东莞理工学院田君2.等加等减速（二次多项式）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：δ1=0，s2=0，v2＝0中间点：δ1=δt/2，s2=h/2求得：C0＝0，C1＝0，C2＝2h/δ2t加速段推程运动方程为：s2＝2hδ21/δ2tv2＝4hω1δ1/δ2ta2＝4hω21/δ2t东莞理工学院田君设计：潘存云δ1a2h/2δth/2推程减速上升段边界条件：终止点：δ1=δt，s2=h，v2＝0中间点：δ1=δt/2，s2=h/2求得

7、：C0＝－h，C1＝4h/δt，C2＝-2h/δ2t减速段推程运动方程为：s2＝h-2h(δt–δ1)2/δ2t1δ1s2v2＝-4hω1(δt-δ1)/δ2ta2＝-4hω21/δ2t235462hω/δt柔性冲击4hω2/δ2t3重写加速段推程运动方程为：s2＝2hδ21/δ2tv2＝4hω1δ1/δ2ta2＝4hω21/δ2tδ1v2东莞理工学院田君同理可得回程等加速段的运动方程为：s2＝h-2hδ21/δ2hv2＝-4hω1δ1/δ2ha2＝-4hω21/δ2h回程等减速段运动方程为：s2＝2h(δh-δ1)2/δ2hv2＝-4hω1(δh-δ1)/δ

8、2ha2＝4hω21/δ2h东莞理工学