机械设计基础教程 凸轮传动.ppt

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1、机械设计基础浙江大学机械原理与设计教研室浙江大学专用第十章凸轮传动§10－1凸轮机构的组成、应用和分类一、组成凸轮机构由三个基本构件组成1、机架2、凸轮3、从动件(杆)二、应用从理论上讲凸轮机构能完成任何运动规律(有的称凸轮机构为万能机构),特别是其他机构不能完成的运动规律,它都能完成,只要能设计出这种凸轮。由于凸轮机构结构简单、紧凑、设计方便，因此在实际工程中应用的十分广泛。如：内燃机、自动车床的进刀机构、上下料机构、印刷机、纺织机、插秧机、缝纫机等机械设备中得到广泛的应用。浙江大学专用第十章凸轮传动三、分

2、类1、按凸轮的形状分：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。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)浙江大学专用第十章凸轮传动内燃机气门机构靠弹簧力封闭机床进给机构几何形状封闭12刀架o浙江大学专用r1r2W等宽凸轮等径凸轮主回凸轮凹槽凸轮浙江大学专用第十章凸轮传动§10－2推杆(从动件)的运动规律所为推杆运动规律，是指从动件在推程或回程时，其运动参数(即位移S、速度V、加速度a)随凸轮转

3、角δ变化的规律。一、推杆的常用运动规律r0hB’otδsδSδSδs/δS/δtδtδt/δt/ωADCB名词术语：基圆、基圆半径r0、推程、推程运动角δt、远休止角δS、回程、回程运动角δt/、近休止角δS/、行程h。S—δ之间的关系可用运动线图来表示。浙江大学专用第十章凸轮传动分类：多项式、三角函数。（一）多项式运动规律一般表达式：S=C0+C1δ+C2δ2+…+Cnδn(1)sδδtvδaδh+∞－∞刚性冲击1、一次多项式（等速运动）运动规律推程运动方程：S＝hδ/δtV＝hω/δta=0同理得回程运动

4、方程：s＝h(1-δ/δ’t)v＝-hω/δ’ta＝0当：δ=0，s=0；δ=δt，s=h代入得：C0＝0，C1＝h/δt浙江大学专用第十章凸轮传动2、二次多项式（等加等减速）运动规律1δsδvδa235463h/2δth/22hω/δt柔性冲击4hω2/δt2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/δt2加速段推程运动方程为：s＝2hδ2/δt2V＝4hωδ/δt2a＝4hω2/δt2推程减速上升段边界条件：中间点：δ=δt

5、/2，S=h/2终止点：δ=δt，S=h，V＝0求得：C0＝－h，C1＝4h/δt，C2＝-2h/δt2减速段推程运动方程为：S＝h-2h(δt-δ)2/δt2V＝-4hω(δt-δ)/δt2a＝-4hω2/δt2123456浙江大学专用第十章凸轮传动(二)、三角函数运动规律1、余弦加速度（简谐）运动规律推程：S＝h[1-cos(πδ/δt)]/2V=πhωsin(πδ/δt)/2δta=π2hω2cos(πδ/δt)/2δt2123456δaδvδshδt123456Vmax=1.57hω/δt回程：S＝h

6、[1＋cos(πδ/δt’)]/2V=-πhωsin(πδ/δt’)/2δt’a=-π2hω2cos(πδ/δt’)/2δ’t2在起始和终止点，a有突变，所以会产生柔性冲击。浙江大学专用第十章凸轮传动二、选择运动规律等加等减速2.04.0柔性中速轻载五次多项式1.885.77无高速中载余弦加速度1.574.93柔性中速中载正弦加速度2.06.28无高速轻载改进正弦加速度1.765.53无高速重载从动件常用运动规律特性比较运动规律Vmaxamax冲击推荐应用范围(hω/δ0)×(hω/δ02)×等速1.0∞刚性

7、低速轻载浙江大学专用第十章凸轮传动§10-3凸轮轮廓曲线的设计一、凸轮廓线设计方法的基本原理反转原理：-ωω给整个凸轮机构施以-ω时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。根据这个原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线，例如：尖顶凸轮绘制动画滚子凸轮绘制动画二、按给定运动规律用图解法设计凸轮轮廓曲线浙江大学专用第十章凸轮传动1、尖底对心直动从动件盘形凸轮机构设计已知：凸轮的基圆半径r0，角速度ω和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。sδ60°120°9

8、0°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’Ar060°90°90°120°-ωω1’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’1876543214131211109设计步骤：1、选取位移比尺和角位移比尺作位移线图；2、选取长度比尺，以r0为半径作圆；3、将基圆沿－ω方向分与运动线图相对应的等分点，并过这些等分点作从动件的导路线；4、从基圆开