南京理工大学机械原理课件资料.ppt

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1、第九章凸轮机构及其设计本章重点：凸轮机构的分析；包括用反转法确定从动件的运动规律和机构压力角；凸轮机构设计：包括常用运动规律的特点及选择，盘状凸轮轮廓设计（图解法和解析法），以及凸轮机构基本尺寸的确定。本章难点：反转法思想的建立和应用。模型：各种凸轮机构模型。第31讲凸轮机构的应用和分类第32讲从动件的运动规律第33讲凸轮轮廓曲线的设计——图解法第34讲凸轮机构的基本尺寸第35讲凸轮轮廓曲线的设计——解析法第31讲凸轮机构的应用和分类§9-1凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构的组成二、凸轮机构的特点三、凸轮机构的分类一、凸轮机构的组成凸

2、轮机构由凸轮、从动件和机架组成,属于高副机构。凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，为主动构件；从动件是被凸轮直接驱动的构件，有作直线往复运动的推杆和作往复摆动的摆杆两种。凸轮机构可将凸轮的连续转动（除移动凸轮外）转变为从动件的往复运动。应用例子见图9-1和图9-2。图9-1图9-2巧克力送料机二、凸轮机构的特点与连杆机构相比，凸轮机构有下列优点和缺点。1、优点：1）可使从动件实现任意的运动规律，可用于运动控制；2）结构简单、紧凑；3）设计容易。2、缺点1）高副接触，传力小，易磨损；2）不易保持高副接触；3）加工较困难；4）从动件的行程

3、不能过大。三、凸轮机构的分类1、按凸轮形状分（见图9-3）1）盘状凸轮：应用广泛，但从动件行程不能太大；2）移动凸轮：可视为回转中心在无穷远处的盘状凸轮，凸轮作复直线移动；3）圆柱凸轮：可视为将移动凸轮卷在圆柱上形成，从动件的行程较大。另外，还有锥形凸轮。图9-32、按从动件与凸轮的接触形式分（见图9-4）1）尖顶从动件：点接触，易磨损；用于仪表中的低速凸轮机构，是理论分析的基础；2）滚子从动件：滚动摩擦，耐磨损，承载能力较大，应用广泛，用于中速场合；3）平底从动件：易形成油膜，传力性能好，用于高速场合。图9-43、按封闭形式（即保持

4、高副接触的形式）分（见图9-5）1）力封闭：弹簧力、重力等；2）几何封闭：槽凸轮，等宽凸轮，等径凸轮和共轭凸轮（又称主回凸轮）凸轮机构的命名：图9-3(a)图9-5对心（或偏置）+从动件运动形式+从动件接触形式+凸轮形状。如对图9-3(a)所示的凸轮机构，称为：对心直动尖顶从动件盘状凸轮机构。返回章九第32讲从动件的运动规律§9-2从动件的运动规律一、从动件的运动规律二、从动件的常用运动规律三、从动件运动规律的选择一、从动件的运动规律1、四个行程以图9-6所示的偏置直动尖顶从动件盘状凸轮机构为例。设O为凸轮的转动轴心，w为其匀角速度，

5、凸轮轮廓由四段曲线组成：曲线AB，O为圆心的圆弧，曲线CD和基圆的圆弧。图9-6一、从动件的运动规律基圆半径r0：凸轮轮廓上对O点的最短向径；基圆：以O为圆心，r0为半径的圆；偏距e：O点到导路中心线（指尖顶A的运动轨迹）的距离；偏距圆：以O为圆心，e为半径的圆。图9-6初始运动位置运动初始条件：t=0，d=0，s=0；推程：尖顶与凸轮接触点：A→B；推杆从最低位置A上升到最高位置A'，h=AA'称为推杆的行程；凸轮在推程运动过程中转过的角度d0称为推程运动角，d0=∠A'OB=∠AOB'，其中B'为过B点的偏距圆切线与基圆之交点。初

6、始运动位置：推杆尖顶A处于最低位置（与基圆接触）且只要凸轮转动，推杆就上升，如图9-6位置。远休：尖顶与凸轮轮廓接触点：B→C，推杆远停不动；在远休运动过程中凸轮转过的角度d01称为远休止角，d01=∠BOC=∠B'OC'，其中C'为过C点的偏距圆切线与基圆的交点。图9-6回程近休：尖顶与凸轮轮廓接触点：D→A，推杆近停不动；在近休运动过程中凸轮转过的角度d02称为近休止角，d02=∠DOA。显然，四大角的和等于2p。即d0+d01+d0'+d02=360°（1）回程：尖顶与凸轮轮廓接触点：C→D，推杆由最高位置A'下降到最低位置A，

7、在回程运动过程中凸轮转过的角度d0'称为回程运动角，d0'=∠C'OD。且四大角可用偏距圆的4条切线间的夹角表示，如图9-6所示。图9-62、从动件的位移曲线上述分析过程体现了反转法的思想：让凸轮固定不动，推杆一方面随同机架沿-w方向绕O反转，另一方面受凸轮轮廓所迫相对机架作往复运动，则推杆与凸轮间的相对运动不变。据反转法，易求得当尖顶与凸轮轮廓接触于任一点E的推杆位移s=E'E和凸轮转角d=∠AOE'，其中E'为过E点的偏距圆切线和基圆的交点。用同样的方法，求出许多对（d，s）值，然后在dOs平面内作出推杆的位移曲线s=s(d)。s

8、=s(d)称为从动件的运动规律。图9-6二、从动件的常用运动规律1、等速（直线）运动规律其中的常数c1和c2可由初始运动条件确定。1）推程段推程开始：推程结束：于是等速运动规律推程段的从动件运动方程为：（2）其运动线图如