当前位置: www.442.net > www.31442.com >

1 凸轮机构的事情道理战主动件的活动纪律

更新时间: 2019-07-07

  1 凸轮机构的工做道理和从动件的活动纪律_理学_高档教育_教育专区。第6 章 凸轮机构及其设想 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 一、凸轮机构的使用 ?定义:由具有曲线轮廓的构件,通过高副接触带 动从动件实现预期活动纪律的一种高副活动。 ?应

  第6 章 凸轮机构及其设想 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 一、凸轮机构的使用 ?定义:由具有曲线轮廓的构件,通过高副接触带 动从动件实现预期活动纪律的一种高副活动。 ?使用:正在设想机械时,当需要其从动件必需精确 地实现某种预期的活动纪律时,常采用凸轮机构 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 一、凸轮机构的使用 ?构成:凸轮、从动件和机架 机架 从动件 滚子 凸轮 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 一、凸轮机构的使用 ?使用范畴:凸轮机构普遍用于从动机械、从动节制 安拆和拆卸出产线中。 内 燃 机 配 汽 机 构 从动机床的进刀机构 ROAD ENERGY 卷带轮 2 1 1 放音键 放音键 录音机卷带机构 5 3 3 做者:潘存云传授 4 4 轮 轮 摩擦轮 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 一、凸轮机构的使用 盘形凸 轮机构 正在印刷 机中的 使用 操纵 分度 凸轮 机构 实现 转位 等径凸 轮机构 正在 机械加 工中的 使用 圆柱凸 轮机构 正在 机械加 工中的 使用 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 一、凸轮机构的使用 ?特点: ?凸轮是一个具有曲线轮廓的构件,当它活动时,通 过其上的曲线轮廓取从动件的高副接触,使从动件获 得预期的活动。 ?一般环境下,凸轮是原动件且做等速动弹,从动件 则按预定的活动做曲线挪动或摆动。 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 一、凸轮机构的使用 ?长处: ?布局简单、紧凑,通过恰当设想凸轮廓线能够使推 杆实现各类预期活动纪律,同时还能够实现间歇活动。 ?错误谬误: ?高副,易磨损,多用于传力不大的场所。 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 二、凸轮机构的根基名词术语 1) 基圆 (base circle) 、基圆半 径 r0 2) 推程 (rise): 由轴心向外的 行程 3)推程活动角δ0 4) 远 休 (rthest dwell) 、远 休 止角δ01 5)回程(return)、回程活动角δ’0 6) 近休(nearest dwell) 、近休止 角δ02 7)行程(lift): h C s B’ A h r0 δ0 δ’0 δ01 D δ02 o δ δ δ’ δ δ 0 02 01 0 ω B t ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 三、凸轮机构的分类 盘形凸轮 平面凸轮机构 1. 按凸轮外形分 凸 轮 机 构 分 类 挪动凸轮 空间凸轮机构:圆柱凸轮 尖顶从动件 2. 按从动件外形分 滚子从动件 平底从动件 几何封锁 3. 按凸轮取从动件保 持接触的体例分 力封锁 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 三、凸轮机构的分类—按凸轮外形分 凸轮是绕固定轴动弹且具有 变化向径的盘形构件,并且 从动件正在垂曲于凸轮轴线的 平面内活动,使用最广。 但从动件行程较大时,则凸 轮径向尺寸变化较大,而当 (1)盘形凸轮 推程活动角较小时会使压力 角增大。 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 三、凸轮机构的分类—按凸轮外形分 其凸轮能够看做是盘形凸轮 的动弹轴线正在无限远处,这 时凸轮做来去挪动,从动件 正在统一平面内活动。 盘形凸轮和挪动凸轮都是平 面凸轮机构。 (2)挪动凸轮 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 三、凸轮机构的分类—按凸轮外形分 (3)圆柱凸轮 其凸轮的轮廓曲线做正在圆柱体上,它可当作是将挪动凸轮卷成 一圆柱体而获得的,从动件的活动平面取凸轮轴线平行,故凸 轮取从动件之间的相对活动是空间活动,称为空间凸轮机构。 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 三、凸轮机构的分类—按从动件外形分 对心曲动尖顶从动件 偏置曲动尖顶从动件 (1)尖顶从动件 从动件的布局简单,能取肆意外形的凸轮轮廓连结接触,但因 尖顶易于磨损,故只适宜于传力不大的低速凸轮机构中 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 三、凸轮机构的分类—按从动件外形分 该从动件取凸轮轮廓之间为 滚动摩擦,耐磨损,可承受 较大的载荷,故使用最广。 (2)滚子从动件 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 三、凸轮机构的分类—按从动件外形分 该从动件长处正在于:凸轮对 从动件的感化力一直垂曲于 从动件的底部(不计摩擦 时),故受力比力平稳,而 且凸轮轮廓取平底的接触面 间容易构成楔形油膜,润滑 (3)平底从动件 环境优良,故常用于高速凸 轮机构中。 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 三、凸轮机构的分类—按从动件外形分 ?按照活动形式的分歧,以上三种从动件还可分为曲动 从动件,摆动从动件,平面复杂活动从动件。 摆动尖顶从动件 摆动滚子从动件 摆动平底从动件 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 三、凸轮机构的分类—按凸轮取从动件连结接触的体例分 (1)几何封锁 几何封锁操纵凸轮或从动件本身的特殊几何外形使从动件 取凸轮连结接触。( 凹槽、等宽、等径、从回凸轮) ROAD ENERGY 凹 槽 凸 轮 等 宽 凸 轮 W 等 径 凸 轮 r1 r2 从 回 凸 轮 r1+r2 =const ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 三、凸轮机构的分类—按凸轮取从动件连结接触的体例分 (2)力封锁 力封锁凸轮机构是指利 用沉力、弹簧力或其他 外力使从动件取凸轮保 持接触。 ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 四、凸轮机构的定名法则 名称 =“从动件的活动形式 +从动件外形 +凸轮外形 +机构” ROAD ENERGY 6.1 凸轮机构的使用和分类 五、凸轮机构设想的根基使命 1. 按照设想使命的要求选择凸轮的类型和从动件 活动纪律。 2. 确定凸轮的基圆半径。 3. 确定凸轮的轮廓。 4. 进行需要的阐发,如凸轮机构的静力阐发、效 率计较等。对于高速凸轮机构,有时需前进履 力阐发。 ROAD ENERGY 6.2 从动件的活动纪律 一、凸轮机构的根基名词术语 1) 基圆 (base circle) 、基圆 半径r0 2)推程(rise): 由轴心向外的 行程 3)推程活动角δ0: 4) 远休 (rthest dwell) 、远 休止角δ01 : 5) 回程 (return) 、回程活动角 δ’0 6)近休(nearest dwell)、近休 止角δ02 s B’ A h r0 δ0 δ’0 δ01 D δ02 o δ δ δ’ δ δ 0 02 01 0 ω B t 7)行程(lift): h C ROAD ENERGY 6.2 从动件的活动纪律 二、从动件的活动纪律 ?从动件活动纪律的定义:指从动件正在推程或回程 时,其位移、速度和加快度随时间t变化的纪律。 ?因绝大大都凸轮做等速动弹,其转角δ取时间t成 反比,所以从动件的活动纪律常暗示为从动件的上 述活动参数随凸角δ变化的纪律。 ?表白从动件的位移随凸角δ而变化的线图称为 从动件的位移线图。 ROAD ENERGY 6.2 从动件的活动纪律 二、从动件的活动纪律 从动件的活动纪律: 从动件正在活动过程中, 其位移、速度和加快 度随凸轮(时间)变化 的纪律。 s ? s ?? ? ? ? v ? v ?? ? ?? ? ?t a ? a ?? ?? ? ROAD ENERGY 6.2 从动件的活动纪律 二、从动件的活动纪律 ?从动件的位移曲线取决于凸轮轮廓曲线的外形, 即:从动件的活动纪律取凸轮轮廓曲线相对应。 ?设想凸轮时:起首按照工做要求确定从动件的运 动纪律,绘制从动件的位移线图,然后据其绘制凸 轮轮廓曲线。 ROAD ENERGY 6.2 从动件的活动纪律 二、从动件的根基活动纪律 ?多项式活动纪律 ?一次多项式活动纪律—等速活动 ?二次多项式活动纪律—等加快或等减速活动 ?五次多项式活动纪律 ?三角函数活动纪律 ?余弦加快度活动纪律—简谐活动纪律 ?正弦加快度活动纪律—摆线活动纪律 凸轮一般为等速活动, 有δ=ωt, 推杆活动规 律常暗示为推杆活动 参数随凸角δ变 化的纪律。 ?组合活动纪律 ROAD ENERGY 6.2 从动件的活动纪律 二、从动件的根基活动纪律 ?多项式活动纪律 s ? C0 ? C1? ? C2? ? ...? Cn? 2 n ? —凸角; s —从动件位移; Co , C1 , C2 ,...,Cn —待定系数,可操纵鸿沟前提来确定。 6.2 从动件的活动纪律—多项式活动纪律 1、一次多项式活动纪律—等速活动纪律 活动方程 式一般表 达式: ? ?s ? C0 ? C1? ? ds ? v ? ? C1? ? dt ? dv ? a ? ?0 ? dt ? ROAD ENERGY ? ? 0, s ? 0 鸿沟前提 ? ? ?0, s ? h 活动起点: 活动始点 推程活动 方程式: h ? s ? ? ? ? 0 ? ds h? ? v ? ? ? dt ? 0 ? ? dv ?0 ?a ? dt ? 正在起始和终止 点速度有突变, 使瞬时加快度 趋于无限大, 从而发生无限 大惯性力,引 起刚性冲击。 推程活动线 从动件的活动纪律—多项式活动纪律 1、一次多项式活动纪律—等速活动纪律 活动方程 式一般表 达式: ? ?s ? C0 ? C1? ? ds ? v ? ? C1? ? dt ? dv ? a ? ?0 ? dt ? ROAD ENERGY 回程活动角 推杆正在活动起 始和终止点会 发生刚性冲击。 因而等速活动 纪律,只宜用 于低速轻载的 场所。 鸿沟前提 活动始点 ? ? 0, s ? h ? ? 0 , s ? 0 δ是从回程起 活动起点: ? h?1 ? ? ? ? s ? ? ? 0 ? h? ? v ? ? ? ? 0 ? ? dv ?0 ?a ? dt ? 回程活动 方程式: 始计量的 6.2 从动件的活动纪律—多项式活动纪律 ROAD ENERGY 2、二次多项式活动纪律—等加快/等减速活动纪律 活动方程式一般表达式: ? ?s ? C0 ? C1? ? C2? 2 ? ds ? ? C1? ? 2C2?? ?v ? dt ? dv ? a? ? 2C2? ? dt ? 推杆的等加快等减速活动纪律:为凸轮机构活动平稳性, 常使推杆正在一个行程h中的前半段做等加快活动,后半段做等 减速活动,且加快度和减速度的绝对值相等。 6.2 从动件的活动纪律—多项式活动纪律 活动始点 ? ? 0, s ? 0, v ? 0 ?0 h ? ? , s ? 活动起点: 2 2 ?s ? 2h? 2 / ? 02 ? 2 ?v ? 4h?? / ? 0 ? 2 2 a ? 4 h ? / ? 0 ? ROAD ENERGY 2、二次多项式活动纪律—等加快/等减速活动纪律 推程等加快 段鸿沟前提 加快段运 动方程式: 推程等减速 段鸿沟前提 活动始点 ? ? ? 0 / 2, s ? h / 2 ? ? ? 0 , s ? h, v ? 0 活动起点: ?s ? h ? 2h / ? 02 (? 0 ? ? ) 2 等减速运 ? 2 ?v ? 4h? (? 0 ? ? ) / ? 0 动方程式:? 2 2 a ? ? 4 h ? / ? 0 ? 6.2 从动件的活动纪律—多项式活动纪律 ROAD ENERGY 2、二次多项式活动纪律—等加快/等减速活动纪律 特点:从动件的位移取凸轮 转角的平方成反比,位移曲 线为一抛物线,又称抛物线 活动纪律。 这种活动纪律的速度图是连 续的,不会发生刚性冲击, 但正在正在起点、中点和起点时, 因加快度有突变而惹起推杆 惯性力的突变,且突变为有 限值,正在凸轮机构中由此会 惹起柔性冲击。 合用于中速场所。 ?s ? h ? 2h? 2 / ? 2 0 ? 回程加快段 ?v ? ?4h?? / ? 2 ? 0 活动方程式: ? 2 2 a ? ? 4 h ? / ? ? 0 ? δ:0~δ0/2 ?s ? 2h(? ? ? ) 2 / ? 2 0 0 ? 回程减速段 ?v ? ?4h? (? ? ? ) / ? 2 ? 0 0 活动方程式: ? 2 2 a ? 4 h ? / ? ? 0 ? δ:δ0/2~δ0 6.2 从动件的活动纪律—多项式活动纪律 3、五次多项式活动纪律 ROAD ENERGY ? ? 0, s ? 0, v ? 0, a ? 0 推程鸿沟前提 ? ? ? 0 , s ? h, v ? 0, a ? 0 活动起点: 活动始点 ?s ? C0 ? C1? ? C2? 2 ? C3? 3 ? C4? 4 ? C5? 5 ? 2 3 4 v ? ds / dt ? C ? ? 2 C ?? ? 3 C ?? ? 4 C ?? ? 5 C ?? ? 1 2 3 4 5 ?a ? dv / dt ? 2C ? 2 ? 6C ? 2? ? 12C ? 2? 2 ? 20C ? 2? 3 2 3 4 5 ? 解得待定系数为: C0 ? 0,C1 ? 0,C2 ? 0,C3 ? 10h / ? 03 ,C4 ? ?15h / ? 04 ,C5 ? 6h / ? 05 位移方程式为: s? 10h ? 03 ? ? 3 15h ? 04 ? ? 4 6h ?0 5 ? 5 6.2 从动件的活动纪律—多项式活动纪律 3、五次多项式活动纪律 ROAD ENERGY 这种活动纪律既无刚性 冲击,也无柔性冲击, 活动平稳性好。 合用于高速场所。 6.2 从动件的活动纪律—三角函数活动纪律 1、余弦加快度活动纪律——简谐活动纪律 ROAD ENERGY 简谐活动:当一点正在圆周上等速活动时,其正在曲径上的投影的活动即 为简谐活动。指从动件的加快度按1/2个周期的余弦曲线变化,其加快 度一般方程为: a ? A cos B?t 推杆推程活动方程式: 推杆回程活动方程式: ? ? ?? ? h? s ? ?1 ? cos? ?? ? ? ? ? 2? ? ? 0 ?? ? ? ?? ? ? h? ? ? v? sin ? ? ? ?? ? 2? 0 ? 0 ? ? ?? ? ? ? 2 h? 2 a? cos? ?? 2 ? ? ? 2? 0 ? ? 0 ? ? ? ? ? ?? ? h? s ? ?1 ? cos? ?? ? ?? ? 2? ? ? 0 ?? ? ? h? ? ? ? ? ? ? v?? sin ? ? ??? ? ? ? 2? 0 ? 0 ? ? ? ? ?? ? 2 h? 2 a?? cos? ?? ? ? ? ? ? ?? 2? 0 ? ?0 ? 6.2 从动件的活动纪律—三角函数活动纪律 1、余弦加快度活动纪律——简谐活动纪律 ROAD ENERGY 推杆加快度正在起点 和起点有突变,且 数值无限,故有柔 性冲击。 余弦加快度活动纪律推 程活动线 从动件的活动纪律—三角函数活动纪律 2、正弦加快度活动纪律——摆线活动纪律 ROAD ENERGY 摆线活动:一圆正在曲线上做纯滚动时,其上任一点正在曲线上的投影运 动为摆线活动。 指从动件的加快度按整周期的正弦曲线变化,其加快 度一般方程为: a ? A sin B?t 推程活动方程式为 回程活动方程为 ?? ? 2? ?? ? 1 s ? h? ? sin ? ?? ?? ? ? ? ? 0 ?? ? ? ? 0 2? ? 2? ?? ? h? ? ? ? ? v? 1 ? cos ? ? ? ? ? ? ?0 ? ? ? 0 ?? ? ? 2? h 2 ? 2? ? a ? 2 ? sin ? ?? ? ? ? ?0 ? ? ?0 ? ? ? ? 1 ? 2? ?? ? s ? h ?1 ? ? sin ? ?? ?? ? ? ? ? ? 0 2? ? ? 0 ?? ? ? h? ? ? 2? ? ? ? ? ? v? cos ? ? 1 ? ? ? ? ? ? 0? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 2? h 2 ? 2? ? a ? ? 2 ? sin ? ?? ? ? ? ? ? ?0 ? ? ?0 ? ? 6.2 从动件的活动纪律—三角函数活动纪律 2、正弦加快度活动纪律——摆线活动纪律 ROAD ENERGY 推杆做正弦加快度 活动时,其加快度 没有突变,因此将 不发生冲击。合用 于高速凸轮机构。 正弦加快度活动纪律推 程活动线 从动件的活动纪律—三角函数活动纪律 3、组合型活动纪律 ROAD ENERGY ?目标:避免有些活动纪律惹起的冲击,改善推杆其活动 特征。 ?组合活动纪律的准绳: ?Ⅰ、按照工做要求选择从体活动纪律,然后用其它活动纪律组合; ?Ⅱ、各段活动纪律正在跟尾点上的活动参数是持续的; ?Ⅲ、正在活动始点和起点处,活动参数要满脚鸿沟前提。 6.2 从动件的活动纪律—三角函数活动纪律 3、组合型活动纪律—示例 ROAD ENERGY ?改良梯形加快度活动纪律 从活动:等加等减活动 纪律 组合活动:正在加快度突 变处以正弦加快度曲线 从动件的活动纪律—三角函数活动纪律 3、组合型活动纪律—示例 ROAD ENERGY 从活动:等速活动纪律 组合活动:等速活动的行 程两头取正弦加快度活动 纪律组合起来。 ROAD ENERGY 6.2 从动件的活动纪律 三、从动件的活动纪律的选用准绳 1. 选择推杆活动纪律的根基要求: ?满脚机械的工做要求; ?使凸轮机构具有优良的动力特征; ?使所设想的凸轮便于加工。 ROAD ENERGY 6.2 从动件的活动纪律 三、从动件的活动纪律的选用准绳 2. 按照工做前提确定推杆活动纪律几种常见环境: ?只对推杆工做行程有要求,而对活动纪律无特殊 要求;推杆必然纪律拔取应从便于加工和动力特征 来考虑; ?低速轻载凸轮机构:采用圆弧、曲线等易于加工的曲 线做为凸轮轮廓曲线。 ?高速凸轮机构:起首考虑动力特征,以避免发生过大 冲击。 ?机械工做过程对从动件的的活动纪律有特殊要求。 凸速不高,按工做要求选择活动纪律;凸 速较高时,选定从活动纪律后,进行组合改良。 ROAD ENERGY 6.2 从动件的活动纪律 三、从动件的活动纪律的选用准绳 3. 从动件纪律的设想准绳: ?从动件的最大速度vmax尽量小。由于vmax上将导致 动量mv添加,若机构俄然被卡住,则冲击力将很大 F=mv/t)。故应选用vmax较小的活动纪律。 ?从动件的最大加快度amax尽量小,且无突变。由于 amax上将导致惯性力F=-ma变大, 轮廓法向力Fn变大, 对强度和耐磨性要求提高。故但愿amax 愈小愈好。 ROAD ENERGY 6.2 从动件的活动纪律 三、从动件的活动纪律的选用准绳 4. 从动件纪律的选用准绳: ?对于沉载凸轮机构,应选择 vmax值较小的活动纪律; ?对于高速凸轮机构,宜选择 amax值较小的活动纪律。 ROAD ENERGY 6.2 从动件的活动纪律 四、若干种从动件活动纪律特征比力 ROAD ENERGY 6.3 凸轮轮廓曲线的设想 一、凸轮轮廓曲线的设想方式 ? 按照利用场所和工做要求选择凸轮机 构的类型和从动件活动纪律。 ? 确定凸轮的基圆半径。 设想方式 ? 图解法 ? 解析法 ? 进行凸轮轮廓曲线的设想。 ? 进行需要的阐发,如凸轮机构的静力 阐发、效率计较等。对于高速凸轮机 构,有时需前进履力阐发。 根基道理 ? 反转法 设想步调 ROAD ENERGY 6.3 凸轮轮廓曲线的设想 二、凸轮轮廓曲线设想的根基道理 反转法道理:当凸轮以等角速度ω绕轴心做逆时针动弹 时,从动件正在凸轮的鞭策下沿导上、下来去挪动实 现预期的活动。 现设想给整个凸轮机构施以 -ω 时,不影响各构件之间 的相对活动,此时,凸轮将静止,而从动件尖顶复合 活动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。 ROAD ENERGY 6.3 凸轮轮廓曲线的设想 二、凸轮轮廓曲线设想的根基道理 机架上的察看成果 凸轮上的察看个成果 对心曲动尖顶从动件盘形凸轮机构 ROAD ENERGY A1 A2 A 3 A4 -ω A1 A3 A2 A4 A4 S2 A1 A 2 A3 S3 A1 A2 A3 A4 S4 ω ω ω ω rb rb rb rb -ω -ω ω A1 A2 A3 A4 A1 A2 A3 A 4 -ω A1 A2 A3 A 4 ω ω rb rb rb 6.3 凸轮轮廓曲线、对心式曲动尖顶从动件盘形凸轮机构 ROAD ENERGY S ′ ′ 10 9 ′ 8 ′ ′7 6 ′ 5 ′ ′4 ′3 ′ 2 1 0 1234 5 6 7 8 9 10 -ω h δS δ′ 0 ′S δ δ δ0 已知前提:从动件活动纪律、 凸向和基圆半径 ′ 2 ′ 3 1 ′ ′ 4 1 2 3 ′ 5 4 ω ′ 6 5 δ0 6 ′ 7 7 8 rb ′ 8 δS 9 10 ′ 9 ′ 10 6.3 凸轮轮廓曲线、对心式曲动尖顶从动件盘形凸轮机构 已知前提:从动件活动纪律、凸轮 转向和基圆半径 设想步调: ① 标出- ω标的目的,并按此标的目的朋分出推程 活动角、远休止角、回程活动角和近休 止角 ② 正在基圆取位移线图配合将推程活动角和 远休止角进行N等分,并标注等分点 ③ 过位移线图中等分点做Y轴平行线交位 移线于I点,过基圆上做射线 ④ 正在射线上怀抱出响应推杆的位移,得尖 顶轨迹点 ⑤ 滑腻毗连各轨迹点得凸轮轮廓线 ROAD ENERGY -ω ′ 2 ′ 3 1 ′ ′ 4 1 2 3 ′ 5 4 ω ′ 6 5 δ0 6 ′ 7 7 8 rb ′ 8 δS 9 10 ′ 9 ′ 10 反转中导线 凸轮轮廓曲线、对心式曲动滚子从动件盘形凸轮机构 阐发: ROAD ENERGY ω ω ω 6.3 凸轮轮廓曲线、对心式曲动滚子从动件盘形凸轮机构 设想: -ω ′ 2 1 ′ ′ 3 1 ′ 4 2 3 ′ 5 4 5 ′ 6 δ0 6 ′ 7 7 8 ′ 8 9 10 ′ 9 ′ 10 ROAD ENERGY -ω ′ 2 1 ′ ′ 3 1 ′ 4 2 3 ′ 5 4 5 ′ 6 δ0 6 ′ 7 7 8 ′ 8 9 10 ′ 9 ′ 10 ω ω rb rb 包络线 现实廓线. 基圆半径为理论廓线. 先求理论廓线 凸轮轮廓曲线、对心式曲动平底从动件盘形凸轮机构 阐发: 尖顶轨迹线 ROAD ENERGY ω ω 6.3 凸轮轮廓曲线、对心式曲动平底从动件盘形凸轮机构 设想: ① 将基圆沿-ω标的目的将δ0和δ0‘取位移 ROAD ENERGY -ω ′ 2 1 ′ ′ 3 1 ′ 4 2 3 ′ 5 4 5 ′ 6 δ0 6 ′ 7 7 8 ′ 8 9 10 ′ 9 ′ 10 线图进行对应等分; ② 过等分点做射线;正在射线上怀抱出 响应推杆的位移,得尖顶轨迹点i ‘ ω ③ 滑腻毗连i ‘得凸轮理论廓线 ④ 做平底线的其包络线——现实廓线。 rb 理论廓线 凸轮轮廓曲线、偏置式曲动尖顶从动件盘形凸轮机构 阐发: -ω ROAD ENERGY 已知前提: 凸向、基圆半径偏置圆半径。 结论: ω 1 ′ 1 ′ 2 ′ 3 e 2 3 a. 偏置式凸轮机构中从动件 导线一直切于偏置圆; b. 导线取基圆交点为推杆 尖顶最低点——其始点。 rb 偏 置 圆 6.3 凸轮轮廓曲线、偏置式曲动尖顶从动件盘形凸轮机构 设想: -ω 导线 ROAD ENERGY ① 毗连反转展转核心取推杆其始点,将基 圆沿-ω标的目的将δ0和δ0‘取位移线图 进行对应等分; ② 过等分点做偏置圆切线;并正在其上 怀抱出响应推杆的位移,得尖顶轨 ′ 3 ω o 3 1 2 3 迹点I ③ 滑腻毗连i ‘得凸轮理论廓线 rb e 留意:也可正在偏置圆长进行活动角 等分,通过其等分点做偏置圆切线 以获得导线。 ROAD ENERGY 6.3 凸轮轮廓曲线的设想 三、做图法设想凸轮轮廓曲线. 确定基圆和推杆的起始; 2. 做出推杆正在反转活动中顺次占领的各线. 按照推杆活动纪律,确定推杆正在反转所占领的各 线中的尖顶,即复合活动后的; 4. 正在所占领的各尖顶做出推杆高副元素所构成的曲 线. 做推杆高副元素所构成的曲线族的包络线,便是所求 的凸轮轮廓曲线。 ROAD ENERGY 学问回首 一、凸轮机构设想的根基步调 ? 按照利用场所和工做要求选择凸轮机构的 类型和从动件活动纪律。 ? 凸轮机构根基参数简直定,包罗:基圆半 径、偏距、滚子半径等。 ? 进行凸轮轮廓曲线的设想。 ? 进行需要的阐发,如凸轮机构的静力阐发、 效率计较等。对于高速凸轮机构,有时需 前进履力阐发。 除应使从动件可以或许 精确地实现预期的活动 纪律外,还该当使机构 具有优良的受力形态和 紧凑的尺寸。 ROAD ENERGY 学问回首 二、平面四杆机构的压力角及传力角 (1) 定义 F γ 压力角a:力F的感化线取力感化点 绝对速度V所夹的锐角 V Fx = F * cos a Fy α Fx 传动角γ :压力角的余角 压力角a是权衡机构传力机能的一个主要目标。 ROAD ENERGY 学问回首 二、平面四杆机构的压力角及传力角 (2) 曲柄摇杆机构的压力角取传动角 Fn C γ F a Ft c a A φ d a:连杆对从动件力感化线取从动件上 被感化点绝对速度标的目的线所夹锐角 b B VC a ?? ? ?? Ft ? 将γ做为怀抱连杆机构传 力机能的一个主要目标。 明显:γ ≡ 90 °时最好。 D ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 根基尺寸简直定包罗: ? 凸轮机构的压力角 ? 凸轮机构基圆半径简直定 ? 滚子从动件中滚子半径简直定 ? 平底从动件中平底尺寸简直定 ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 G 一、凸轮机构的压力角及其校核 ? 凸轮机构的压力角:正压力取推杆 上B点速度标的目的之间的夹锐角α d FR2 φ2 ?F x ? 0, ? Fy ? 0, ? M B ? 0 FR1 φ2 v l ?? F sin(a ? ?1 ) ? ( FR1 ? FR 2 ) cos? 2 ? 0 ? ?? G ? F cos(a ? ?1 ) ? ( FR1 ? FR 2 ) sin ? 2 ? 0 ? F cos? (l ? b) ? F cos? b ? 0 2 R1 2 ? R2 n t F b B t ω G F? cos(a ? ?1 ) ? (1 ? 2b / l ) sin(a ? ?1 ) tan?2 α φ1 n 65 ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 一、凸轮机构的压力角及其校核 考虑摩擦时驱动力的表达式: G F? cos(a ? ?1 ) ? (1 ? 2b / l ) sin(a ? ?1 ) tan?2 a ?? F ? 若α大到使分母趋于0,则: F ? ? 最终,机构发生自锁 ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 一、凸轮机构的压力角及其校核 压力角越大,无害分力越大;当压力角增大到某一数值 时,无害分力所惹起的摩擦阻力将大于无效分力,这时 无论凸轮给从动件的感化力有多大,都不克不及鞭策从动件 活动,即机构发生自锁,此时的压力角为临界压力角。 ? a c ? arctan? ? 1?(1 ? 2b / l ) tan? ?? ? ?1 ? 2 ? 增大导轨长度l或减小悬臂尺寸b均可提高αc ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 一、凸轮机构的压力角及其校核 ?正在出产现实中,为提高机构效率、改善其受力环境,凡是规 定凸轮机构的最大压力角αmax应小于某一许用压力角[α] ,即: a max ? [a ] ?推程曲动从动件:[α]=30o ?摆动从动件:[α]=35o ~ 45o ?力锁合式凸轮机构的回程压力角: [α]=70o ~ 80o ?平底推杆:[α]=0o ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 二、凸轮基圆半径简直定 凸轮机构的压力角α取基圆半径r0间接相关。 P点为相对瞬心: n B D s v ds / dt ds OP ? ? ? ? d? / dt d? 由△BCP得: v ω O r0 e α C P v s0 OP ? e ds / d? ? e tana ? ? BC s0 ? s s0 ? r02 ? e 2 n ds/dδ ? tana ? ds / d? ? e s ? r02 ? e2 ? ?r0 ?? a ? ?? ? ?e ?? a ? ω逆时针,导位于左侧 ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 二、凸轮基圆半径简直定 ds / dt ds OP ? ? ? ? d? / dt d? 由△BCP得: v n s s0 B Dα ω r0 O P n OP ? e ds / d? ? e tana ? ? BC s0 ? s s0 ? r ? e 2 0 2 C ? tana ? ds / d? ? e s ? r02 ? e2 ? e ?? a ? e ds/dδ 对于曲动推杆凸轮机构存正在一 个准确偏置的问题! ω逆时针,导位于左侧 ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 二、凸轮基圆半径简直定 分析考虑两种环境: ? tana ? ds / d? ? e s ? r02 ? e2 ?“+” 用于导和瞬心位于凸转核心的两侧 ?“-” 用于导和瞬心位于凸转核心的同侧 ?导和瞬心位于核心同侧时,压力角将减小。 ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 二、凸轮基圆半径简直定 ?准确偏置:导位于取凸轮扭转标的目的ω相反的。 ?留意:用偏置法可减小推程压力角,但同时增大了回 程压力角,故偏距 e 不克不及太大。 错误偏置 准确偏置 n B ω 设凸轮正在E点的速度为VE: ?正偏置: VE沿推杆推程标的目的时 n B 称为正偏置,公式中取“-” 号。 ?负偏置: VE沿推杆回程标的目的时 称为负偏置,公式中取“+” 号。 α ω 设想:潘存云 α E o e P n 0E e P n ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 二、凸轮基圆半径简直定 设想时要求:α≤[α] ds / d? ? e r0 ? ( ? s) 2 ? e 2 tan[ a] 问题:正在设想一对心凸轮机构时,当呈现α≥[α] 的环境,正在不 改变活动纪律的前提下,可采纳哪些办法来进行改良? ds / d? ? e tana ? r02 ? e 2 ? s ① 加大基圆半径r0 :r0↑ →α↓ ② 将对心改为正偏置:e↑ →α↓ ③ 采用平底从动件:α=0 ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 二、凸轮基圆半径简直定 25 20 15 10 200 30 35 40 50 60 70 25 80 90 100 100 10 20 15 30 35 40 50 60 70 凸角δ 凸角δ 80 90 100 100 200 300 360 5.0 5.0 85 80 75 70 65 5 0.01 0.1 0.01 0.2 0.1 h/r0 等速活动 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 0.4 0.6 1.0 300 5 360 0.01 2.0 3.0 5.0 2.0 5.0 85 80 0.01 5 10 15 20 25 h/r0 正弦加快度活动 0.1 0.1 0.2 0.2 0.4 0.4 0.6 0.6 1.0 1.0 2.0 2.0 5 10 15 20 25 h/r0 等加等减速活动 最大压力角αmax 30 65 35 75 h/r0 余弦加快度活动 最大压力角αmax 30 35 40 45 50 55 70 40 45 50 55 60 60 诺模图:(合用于对心曲动滚子推杆盘形凸轮机构) ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 二、凸轮基圆半径简直定 25 20 15 10 5 0.01 0.01 5 10 15 20 25 30 35 40 50 60 70 凸角δ 80 90 100 100 200 300 360 5.0 5.0 85 80 75 70 65 h/r0 正弦加快度活动 0.1 0.1 0.2 0.2 0.4 0.4 0.6 0.6 1.0 1.0 2.0 2.0 使用实例:一对心曲动滚子 推杆盘形凸轮机构,δ0=45?, h=13 mm, 推杆以正弦加快度 活动, 要求:αmax ≦30?,试确定凸轮 的基圆半径r0 。 做图得:h/r0=0.26 r0 ≥ 50mm h/r0 余弦加快度活动 最大压力角αmax 30 35 40 45 50 55 60 ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 三、滚子从动件滚子半径简直定 ?滚子从动件盘形凸轮机构的现实轮廓曲线,是以理 论轮廓曲线上各点为圆心做一系列滚子圆,然后做该 圆族的包络线获得的。 ?凸轮现实轮廓曲线的外形受滚子半径大小的影响 ?滚子半径选择不妥,有时可能使从动件不克不及精确地 实现预期的活动纪律 ρa-工做轮廓的曲率半径 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定r -滚子半径 r ρ-理论轮廓的曲率半径 ROAD ENERGY 三、滚子从动件滚子半径简直定 rr 内凹 轮廓一般 ρa = ρ- r r ρ 外凸 轮廓一般 ρ a = ρ+ r r ρ ρa rr ρ a ρ rr ρ 轮廓变尖 ρ 轮廓失实 ρa = ρ- r r =0 rr ρa = ρ - r r ρ =rr 0 rr ρ rr ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 三、滚子从动件滚子半径简直定 ?凡是要求现实轮廓曲线的最小曲率半径满脚: ? a min ? ? min ? rr ? 3m m rr ? ? min ? 3m m 理论轮廓曲线上最 小曲率半径 rr ? (0.1 ~ 0.15)r0 按照基圆半径来选 ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 四、平底从动件平底尺寸简直定 ?做图法确定 ω 1’ 2’ 3 L ? 2Lmax ? (5 ~ 7)mm L—从动件平底长度 r0 1 2 3’ 4’ 4 5 6 7 8 5’ 6’ 7’ 8’ ω 14’ 15 Lmax—从动件平底核心至从 动件平底取凸轮轮廓曲线 的接触点间的最大距离 lmax 14 13’ 13 12 12’ 11’ 11 10 9 10’ 9’ ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 四、平底从动件平底尺寸简直定 ?计较法确定 y -ω v = OP · ω BC =OP= v/ω = [ds/dt] / [dδ/dt =[ds/dδ] lmax =[ds/dδ] max ω r0 δ B0 O P C v B v s0 s x l=2 [ds/dδ] max +(5~7) mm ds/dδ ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 四、平底从动件平底尺寸简直定 ?失实现象的处理方式 凸轮现实廓线不克不及取平 底所有相切,呈现 活动失实。 采纳办法:可适 当增大凸轮的基 圆半径。 r0 O r0 ROAD ENERGY 6.4 凸轮机构根基尺寸简直定 小结 ?正在进行凸轮廓线设想之前,需要先确定r0 ,而正在定r0 时,招考虑布局前提(不克不及太小)、压力角、工做轮廓 能否失实等要素。 ?正在前提答应时,应取较大的导轨长度l和较小的悬臂 尺寸b。 ?对滚子推杆,应得当拔取rr。 ?对平底推杆,应确定合适的平底长度l。 ?还要满脚强度和工艺性要求。 ROAD ENERGY 弥补:空间凸轮机构 圆柱凸轮机构 圆锥凸轮机构 空间圆柱分度凸轮机构 ROAD ENERGY 弥补:空间凸轮机构 弧面分度凸轮机构 弧面凸轮机构 球面凸轮机构 ROAD ENERGY 6.5 力封锁凸轮机构的动态静力阐发 一、感化正在从动件上的力 Fg Fr Fi Fs ? F ? ?F ? F ? ?F ?M ? F x y B R1 ? FR 2 ? Fd sin a ? 0 FR1 b G ? Fd cosa ? 0 R1 (b ? l ) ? FR 2l ? 0 FR 2 FG lFd sin a b lF FR 2 ? d sin a ? Fd sin a b Fd cosa ? FG FR1 ? 为削减从动件支承处的反感化力,削减 导轨处的磨损,应尽量增大支承处的长 度b和减小从动件的悬臂长度l Fdy Fdx y l Fd x M ? ROAD ENERGY 6.5 力封锁凸轮机构的动态静力阐发 一、感化正在从动件上的力 Fg Fr Fi Fs ? F ? ?F ? F ? ?F ?M ? F x y B R1 ? FR 2 ? Fd sin a ? 0 FR1 b G ? Fd cosa ? 0 R1 (b ? l ) ? FR 2l ? 0 FR 2 FG lFd sin a b lF FR 2 ? d sin a ? Fd sin a b Fd cosa ? FG FR1 ? 为削减从动件支承处的反感化力,削减 导轨处的磨损,应尽量增大支承处的长 度b和减小从动件的悬臂长度l Fdy Fdx y l Fd x M ? ROAD ENERGY 6.5 力封锁凸轮机构的动态静力阐发 二、凸轮机构的弹簧力 惯性力Fi和返位弹簧Fs的恢复力是从动件位移的函数: d 2s Fi ? ?m? d? 2 Fs ? ?k ( s0 ? s) 2 m—从动件系统的质量 k —弹簧刚度 s0 —弹簧的预紧变形量 s —从动件的位移 ROAD ENERGY 6.5 力封锁凸轮机构的动态静力阐发 二、凸轮机构的弹簧力 当从动件取凸轮离开接触时,凸轮对从动件的感化力Fd不 复兴感化。为力封锁一直无效,需要前提为: FG ? Fg ? Fr ? Fi ? Fs ? 0 2 d s ? Fg ? Fr ? m? 2 d? 2 k? s0 ? s 2 ? d s? 2 ? ? Fg ? Fr ? m? d? 2 ? ? kmin ? ? s0 ? s ? ? ? ? ? ? max ROAD ENERGY 本章小结 一、根基要求 ?从动件的活动纪律:特征及做图法 ?理论轮廓取现实轮廓的关系 ?凸轮机构的压力角α取基圆半径r0的关系 ?控制用图解法设想凸轮轮廓曲线的步调取方式 二、沉点难点 ?沉点:从动件的活动纪律,凸轮机构的压力角,图解 法设想凸轮轮廓曲线; ?难点:反转法的使用。