第09章+凸轮机构及其设计

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1、第九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§9－1凸轮机构的应用和分类结构：三个构件，盘（柱）状曲线轮廓的凸轮、从动件呈杆状，以及机架。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。一、概述1、按凸轮形状分：盘形、移动、圆柱凸轮（端面）。盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮二、凸轮机构的分类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――磨损小，应用广；平

2、底――受力好、润滑好，用于高速传动。二、凸轮机构的分类3、按推杆运动分：直动（对心、偏置）、摆动二、凸轮机构的分类4、按保持接触方式分：力封闭（重力、弹簧等）二、凸轮机构的分类几何形状封闭（凹槽、等宽、等径、主回凸轮）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。三、凸轮机构的应用进刀机构内燃机配气机构三、凸轮机构的应用§9－2推杆的运动规律1、名词术语：一、推杆的运动规律基圆、推程运动角、基圆半径、推程、远休止、远休止角、回程运动角、回程、近休止、近休止角、行程。一个循环2.从动

3、件的运动规律：当凸轮以等角速度转动时，从动件在推程或回程时，其位移s、速度v及加速度a随时间或凸轮转角变化的规律:从动件的运动规律完全取决于凸轮廓线的形状!S=S(t)V=V(t)a=a(t)运动规律的形式：多项式、三角函数。边界条件：凸轮转过推程运动角δt－从动件上升h多项式运动规律一般表达式：s=C0+C1δ+C2δ2+…+Cnδn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

4、+…+nCnωδn-1凸轮转过回程运动角δh－从动件下降h二、从动件常用的运动规律在推程起始点：δ=0，s=0代入得：C0＝0，C1＝h/δt推程运动方程：s＝hδ/δt，v＝hω/δt，a＝0在推程终止点：δ=δt，s=hs=C0+C1δv=C1ωa=0回程运动方程：s＝h(1+δt/δh-δ/δh)，v＝-hω/δh，a＝01.一次（对位移而言）多项式（等速运动）运动规律推程运动边界条件：回程运动边界条件：在回程起始点：δ=δt，s=h在回程终止点：δ=2π，s=0代入得：C0＝h+hδt/δh，C1＝-h/δhδth刚性冲击从加速度线上可以看

5、出，在从动件运动的始末两点，理论上加速度值由零突变为无穷大，致使从动件受的惯性力也由零变为无穷大。而实际上材料有弹性，加速度和推力不致无穷大，但仍将造成巨大的冲击，这种冲击称为刚性冲击。适用于低速轻载场合。δhsδvδaδ2π2π2π+∞－∞+∞推程运动方程：s＝hδ/δtv＝hω/δta＝0回程运动方程：s＝h(1+δt/δh-δ/δh)v＝-hω/δha＝02.二次多项式（等加等减速）运动规律位移曲线为一抛物线。推程和回程中，加、减速各占一半。加速段推程运动方程为：s＝2hδ2/δ2tv＝4hωδ/δ2ta＝4hω2/δ2t位移：s=C0+C1

6、δ+C2δ2v=C1ω+2C2ωδa=2C2ω推程加速上升段边界条件：起始点：δ=0，s=0，v＝0中间点：δ=δt/2，s=h/2求得：C0＝0，C1＝0，C2＝2h/δ2t推程减速上升段边界条件：终止点：δ=δt，s=h，v＝0中间点：δ=δt/2，s=h/2求得：C0＝－h，C1＝4h/δtC2＝-2h/δ2t减速段推程运动方程为：s＝h-2h(δt–δ)2/δ2tv＝-4hω(δt-δ)/δ2ta＝-4hω2/δ2t重写加速段推程运动方程为：s＝2hδ2/δ20v＝4hωδ/δ20a＝4hω2/δ20同理可得回程等加速段的运动方程为：s＝h

7、-2hδ2/δ2hv＝-4hωδ/δ2ha＝-4hω2/δ2h回程等减速段运动方程为：s＝2h(δh-δ)2/δ2hv＝-4hω(δh-δ)/δ2ha＝4hω2/δ2hδah/2δth/21δs235462hω/δt4hω2/δ2t3δvδh-2hω/δh-4hω2/δ2h这种运动规律在推程的始末两点及前半行程与后半行程的交界处，加速度存在有限值的突变，由此产生的惯性力及其冲击作用也是有限的，故称为柔性冲击。适用于中速轻载场合。3.五次多项式运动规律s=10h(δ/δt)3－15h(δ/δt)4+6h(δ/δt)5δsvahδt无冲击，适用于高速中

8、载场合。v=ds/dt=C1ω+2C2ωδ+3C3ωδ2+4C4ωδ3+5C5ωδ4a=dv/dt=2C2ω2+6C3ω2