精密机械设计 第5章 凸轮机构

第五章凸轮机构应用与分类从动件常用运动规律图解法设计凸轮轮廓凸轮机构基本尺寸的确定基本要求:了解凸轮机构的类型及特点掌握从动件常用运动规律的特点掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则熟练掌握反转法原理并进行凸轮机构设计一、组成由三个构件组成的一种高副机构凸轮：具有曲线轮廓或凹槽的构件从动件:机架二、特点①实现各种复杂的运动要求优点:②结构简单、紧凑③设计方便缺点:①点、线接触，易磨损，②不适合高速、重载凸轮机构的组成及分类按凸轮的形状分三、分类盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮按从动件的形状分尖顶从动件尖顶始终能够与凸轮轮廓保持接触，可实现复杂的运动规律易磨损，只宜用于轻载、低速滚子从动件耐磨、承载大，较常用平底从动件接触面易形成油膜，利于润滑，常用于高速运动配合的凸轮轮廓必须全部外凸尖顶从动件滚子从动件平底从动件平底从动件配气机构绕线机构四、应用一、基本概念基圆、基圆半径向径推程、推程运动角远休止角回程、回程运动角近休止角转角、位移行程(升程)从动件常用运动规律尖底直动从动件的位移曲线等速运动规律运动线图推程运动方程二、等速运动规律二、等速运动规律∞∞特点：设计简单、匀速进给始、末两点有刚性冲击适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求匀速的情况凸轮作等速运动→从动件也作等速运动=三、等加速等减速运动规律特点:为有限值的突变→惯性力小，运动的始、中、末点有柔性冲击，适于中低速、轻载。行程（推程或回程）的前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动三、余弦加速度运动规律(简谐运动位移运动规律)特点:加速度变化连续平缓始、末点有柔性冲击适于中低速、中轻载点在圆周上作匀速运动它在这个圆的直径上的投影所构成的运动。凸轮作匀速运动按余弦规律变化余弦加速度运动始点与终点有柔性冲击。简谐运动规律运动线图相对运动原理（解析法、作图法）反转法：给整个机构加ω运动凸轮不动，机架反转，推杆作复合运动按给定从动件运动规律设计凸轮轮廓一、设计原理已知:、、ω的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角凸轮转角从动杆运动规律～等速上升～上停程～等速下降～下停程解:以已知规律作位移曲线作凸轮廓线ω二、对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构例:尖底从动件盘形凸轮已知：凸轮以等角速度顺时针方向转动，凸轮基圆半径，导路与凸轮回转中心间的相对位置及偏距从动件的运动规律。直动从动件盘形凸轮廓线设计设计步骤１、作从动件的位移线图２、确定从动件尖底的初始位置３、确定导路在反转过程中的一系列位置４、确定尖底在反转过程中的一系列位置５、绘制凸轮廓线理论廓线工作廓线三、对心滚子直动从动件已知:、、、ω、从动杆运动规律滚子从动件盘形凸轮已知：凸轮以等角速度顺时针方向转动，凸轮基圆半径，导路与凸轮回转中心间的相对位置及偏距，滚子半径为从动件的运动规律。凸轮的理论廓线：根据滚子中心的运动轨迹设计出的廓线　凸轮的实际廓线：与滚子直接接触的廓线过程中的一系列位置平底从动件盘形凸轮与滚子从动件盘形凸轮廓线的设计方法相类似。将平底与导路中心线的交点作为假想的尖底从动件的尖端；应用反转法，根据平底从动件的运动规律，依次确定出假想的尖端在反转过程中所处的位置，并在这些位置点分别作出各平底的图形；作平底的内包络线，即为所要设计的凸轮廓线４平面凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构的压力角凸轮基园半径的确定滚子半径的选择凸轮机构基本尺寸↑→↓→↓当大于一定值→自锁压力角的确定驱动力与压力角原则[]″压力角：从动件与凸轮在接触点处的受力方向与其在该点绝对速度方向之间所夹的锐角基圆半径基圆越小结构紧凑压力角效率自锁一般：≥(～)（－）增大基圆半径，可使凸轮机构的压力角减小；但同时会使凸轮机构的整体尺寸增大；基圆越小，压力角越大；导致磨损加剧，甚至引起机构自锁。在压力角不超过许用值的原则下，应尽可能采用较小的基圆半径。滚子半径的确定=实际轮廓的曲率半径；理论轮廓的曲率半径；滚子半径。失真变尖过小→滚子及滚子销的强度会不够过大→凸轮工作廓线变尖或失真=≤且≤要求＜