自动化机构设计--凸轮机构

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1、自动化部5/20,09自动化机构设计——凸轮机构凸轮机构1凸轮机构的应用和分类2推杆的运动规律3凸轮轮廓曲线的设计4凸轮机构基本尺寸的确定一、凸轮机构的组成与应用内燃机配汽机构自动机床的进刀机构1凸轮机构的应用和分类内燃机动画小结：◆组成凸轮机构的基本构件凸轮、推杆（从动件）、机架◆凸轮机构的应用领域凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生产线中。◆凸轮机构的优点结构简单、紧凑，通过适当设计凸轮廓线可以使推杆实现各种预期运动规律，同时还可以实现间歇运动。◆凸轮机构的优点接触为高副，易于磨损，多用于传力不大的场合。1.按凸轮形状

2、分：二、凸轮机构的分类盘形凸轮机构移动凸轮机构圆柱凸轮机构2.按推杆的形状来分尖顶推杆滚子推杆平底推杆其优点是凸轮与平底接触面间容易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中。由于滚子与凸轮之间为滚动摩擦，所以磨损较小，故可用来传递较大的动力。构造简单，但易于磨损，所以只适用于作用力不大和速度较低的场合。3.按从动件的运动方式分摆动从动件：从动件绕某一固定轴摆动。直动从动件：从动件只能沿某一导路做往复移动；对心直动推杆偏置直动从动件◆力封闭方法：利用推杆的重力、弹簧力或其它外力使推杆始终与凸轮保持接触；◆几何封闭法：利用凸轮与推杆构成

3、的高副元素的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。常用的有如下几种：4.按凸轮与从动件保持接触的方法分槽凸轮机构等宽凸轮机构等径凸轮共轭凸轮一、基本术语2推杆的运动规律凸轮概念★基圆：以凸轮最小半径r0所作的圆，r0称为凸轮的基圆半径。★推程、推程运动角：d0★推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间变化的规律。★远休、远休止角：★回程、回程运动角：★近休、近休止角：★行程：h二、从动件常用运动规律◆多项式运动规律★一次多项式运动规律——等速运动★二次多项式运动规律——等加速等减速运动★五次多项式运动规律◆三

4、角函数运动规律★余弦加速度运动规律——简谐运动规律★正弦加速度运动——摆线运动规律◆组合运动规律重点：掌握各种运动规律的运动特性说明：明凸轮一般为等速运动，有推杆运动规律常表示为推杆运动参数随凸轮转角δ变化的规律。◆多项式运动规律1.一次多项式运动规律——等速运动★运动方程式一般表达式：★推程运动方程：运动始点：d=0,s=0运动终点：推程运动方程式：边界条件推程运动线图在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无穷大惯性力，引起刚性冲击。★回程运动方程回程运动方程式：运动始点：d=0,s=h运动终点：边界条件一次多

5、项式一般表达式：回程运动角δ是从回程起始位置计量的★等速运动规律运动特性推杆在运动起始和终止点会产生刚性冲击。1.一次多项式运动规律——等速运动为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，且加速度和减速度的绝对值相等。2.二次多项式运动规律——等加速等减速运动规律★运动方程式一般表达式：推杆的等加速等减速运动规律★注意：等减速段运动方程为2.等加速等减速运动规律推程等加速段边界条件：加速段运动方程式为：运动始点：d=0,s=0，v=0运动终点：运动方程式一般表达式：推程等减速段边界条件：

6、运动始点：运动终点：d=d0,s=h，v=0★推程运动方程在起点、中点和终点时，因加速度有突变而引起推杆惯性力的突变，且突变为有限值，在凸轮机构中由此会引起柔性冲击。★等加速等减速运动规律——回程运动方程★等加速等减速运动规律运动特性：回程加速段运动方程式：回程减速段运动方程式：d：0~d0/2d：d0/2~d02.等加速等减速运动规律3.五次多项式运动规律★五次多项式的一般表达式为★推程边界条件在始点处：d1=0,s1=0,v1=0,a1=0；在终点处：d2=d0,s2=h,v2=0,a2=0；★位移方程式为★解得待定系数为★五次

7、多项式运动规律的运动线图★五次多项式运动规律的运动特性即无刚性冲击也无柔性冲击3.五次多项式运动规律◆三角函数运动规律1.余弦加速度运动规律——简谐运动规律简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的投影的运动即为简谐运动。推杆推程运动方程式：推杆回程运动方程式：余弦加速度运动规律的运动特性：推杆加速度在起点和终点有突变，且数值有限，故有柔性冲击。余弦加速度运动规律推程运动线图1.余弦加速度运动规律——简谐运动规律推程运动方程式为2.正弦加速度运动规律——摆线运动规律回程运动方程为摆线运动：一圆在直线上作纯滚动时，其上任一点在直

8、线上的投影运动为摆线运动。正弦加速度运动规律运动特性：推杆作正弦加速度运动时，其加速度没有突变，因而将不产生冲击。适用于高速凸轮机构，推程运动线图2.正弦加速度运动规律——摆线运动规律★采用组合运动规律的目的：避免有些运动规律引起的冲