《机械原理》课件第9章凸轮机构及其设计

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1、第9章凸轮机构及其设计§9－1凸轮机构的应用和分类§9－2推杆的运动规律§9－3凸轮轮廓曲线的设计§9－4凸轮机构基本尺寸的确定一、凸轮廓线设计方法的基本原理二、用图解法设计凸轮廓线1)对心直动尖顶推杆盘形凸轮2)对心直动滚子推杆盘形凸轮3)对心直动平底推杆盘形凸轮4)偏置直动尖顶推杆盘形凸轮5)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构6)直动推杆圆柱凸轮机构7)摆动推杆圆柱凸轮机构三、用解析法设计凸轮的轮廓曲线内燃机配气机构靠弹簧力封闭机床进给机构几何形状封闭12刀架o§9－1凸轮机构的应用和分类§9－1凸轮机构的应用和分类（续）1、结构特点：三个构件、盘（柱）状曲线轮廓、从动件

2、呈杆状。2、作用：将凸轮的连续回转转变为从动件直线移动或摆动。3、优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。4、缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。1)按凸轮形状分：盘形、移动、圆柱凸轮(端面)。5、应用：内燃机、牙膏生产等自动线、补鞋机、配钥匙机等。6、分类：2)按推杆形状分：尖顶、滚子、平底从动件。3).按推杆运动分：直动(对心、偏置)、摆动特点：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。4).按保持接触方式分：力封闭（重力、弹簧等）几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮)内燃机气门机构靠弹簧力封闭机

3、床进给机构几何形状封闭12刀架o§9－1凸轮机构的应用和分类（续）r1r2r1+r2=constW凹槽凸轮主回凸轮等宽凸轮等径凸轮§9－2推杆的运动规律凸轮机构设计的基本任务是根据工作要求选定凸轮机构的型式、推杆运动规律、合理确定结构尺寸、设计轮廓曲线。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。名词术语：运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S、速度V、和加速度a随时间t的变化规律。分类：多项式运动规律、三角函数运动规律。S=S(t)V=V(t)a=a(t)1.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

4、程。r0hB’otδsδ01δ01δ02δ02δ0δ0δ’0δ’0ωADCB远休、近休、边界条件：凸轮转过推程运动角δ0－从动件上升h凸轮转过回程运动角δ’0－从动件下降h1、多项式运动规律一般表达式：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。a)一次多项式（等速运动）运动规律在推程起始点：δ=0，s=0代入得：C0＝0，C1＝h/δ0推程运动方程：s＝hδ/δ0v＝h

5、ω/δ0a=0sδδ0vδaδh在推程终止点：δ=δ0，s=h+∞－∞刚性冲击=C1ω+2C2ωδ+…+nCnωδn-1同理得回程运动方程：s＝h(1-δ/δ’0)b)二次多项式（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求得：C0＝0，C1＝0，C2＝2h/δ02加速段推程运动方程为：s＝2hδ2/δ02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/δ0，C2＝-2h/δ02减速段推程运动方程

6、为：s＝h-2h(δ-δ0)2/δ021δsδvδav＝4hωδ/δ02a＝4hω2/δ02v＝-4hω(δ-δ0)/δ02a＝-4hω2/δ02235463h/2δ0h/22hω/δ0柔性冲击4hω2/δ02v＝-hω/δ’0a＝0c)五次多项式运动规律s=C0+C1δ+C2δ2+C3δ3+C4δ4+C5δ5v=ds/dt=C1ω+2C2ωδ+3C3ωδ2+4C4ωδ3+5C5ωδ4a=dv/dt=2C2ω2+6C3ω2δ+12C4ω2δ2+20C5ω2δ3边界条件：起始点：δ=0，s=0，v＝0，a＝0终止点：δ=δ0，s=h,v＝0，a＝0求得：C0＝C1＝C

7、2＝0,C3＝10h/δ03,C4＝15h/δ04,C5＝6h/δ05位移方程：s=10h(δ/δ0)3－15h(δ/δ0)4+6h(δ/δ0)5δsvahδ0无冲击，适用于高速凸轮。2、三角函数运动规律a)余弦加速度（简谐）运动规律推程：s＝h[1-cos(πδ/δ0)]/2v=πhωsin(πδ/δ0)δ/2δ0a=π2hω2cos(πδ/δ0)/2δ02回程：s＝h[1＋cos(πδ/δ0’)]/2v=-πhωsin(πδ/δ0’)δ/2δ0’a=-π2hω2cos(πδ/δ0’)/2δ’02123456δaδvδshδ0123456Vmax=1.57hω