1.2分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓（课件）-《机械基础》同步教学（高教版）

任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 一、凸轮机构的组成 由凸轮、从动件和机架三个构件组成。 二、凸轮机构的运动特点 将凸轮连续匀速转动转变成从动件断续非匀速的直线运动或摆动。 具有构件数少，结构紧凑的特点，但点、线接触的压强大，不适于重载的工作条件。 三、凸轮机构的分类 1. 按凸轮的外部形状分类 （1）盘形凸轮 （2）移动凸轮 （3）圆柱凸轮 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 移动凸轮 圆柱凸轮 圆柱凸轮 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 三、凸轮机构的分类 2. 按从动件的端部形状分类 （1）尖顶从动件 从动件的顶部为尖形。 （2）滚子从动件 从动件的顶端装有滚子。 （3）平底从动件 从动件的顶端作成较大的平底。 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 尖顶从动件 滚子从动件 平底从动件 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 3.按照从动件的运动形式分类 （1）直动从动件 从动件作往复直线移动。 （2）摆动从动件 从动件作往复摆动。 四、凸轮机构的材料和结构 1. 凸轮和滚子的材料 凸轮和滚子的工作表面要有足够的硬度、耐磨性和接触强度，有冲击载荷的凸轮机构还要求凸轮心部有较好的韧性。 2. 凸轮的结构 （1）整体式凸轮轴 当凸轮的轮廓与轴的直径相差不大时，将凸轮和轴做成一体的凸轮轴。 （2）组合式凸轮 当凸轮的轮廓与轴的直径相差较大时，可将凸轮和轴分别做成零件，然后再紧固连接在一起。 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 整体式凸轮轴 组合式凸轮 在凸轮机构中，从动件的运动是由凸轮的轮廓曲线所决定，具有特定轮廓曲线的凸轮驱动从动轮按照预定的规律运动，不同运动规律的从动件，要求凸轮具有不同的运动曲线。 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 五、凸轮机构的运动分析 1.从动件的运动曲线 从动件的运动规律是指从动件的位移s随时间t而变化的规律。 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 2．盘形凸轮的运动分析 当凸轮以匀角速度ω顺时针转动时，凸轮轮廓AB段推动从动件以运动规律上升到最高位置B′，这个过程称为推程，从动件移动的距离h称为升程，对应的凸轮转角δ0称为升程角。 当凸轮继续转过δs时，凸轮轮廓BC段直径不变，从动件停在最远处不动，相应的凸轮转角δs称为远休止角；当凸轮继续转过δh时，凸轮轮廓CD段直径逐渐减小，从动件在重力或弹簧作用下，紧紧接触凸轮轮廓，以一定的运动规律，回到起始位置，这个过程称为回程，角δh称为回程角。 当凸轮继续转过δs′时，凸轮轮廓DA段直径不变，从动件停留在起始位置不动，凸轮转角δs′称为近休止角。 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 ３．从动件的常用运动规律曲线 （1）等速运动规律 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 （2）等加速等减速运动规律 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 ４.凸轮机构的传力特性 （1）压力角的选择 显然，α越小，F1越大，F2越小，传力性能越好；反之，α 越大，F1越小，F2越大，导路中的侧压力越大，摩擦阻力越大，凸轮转动越困难。当压力角α增大到一定程度，有效分力不足克服摩擦阻力时，无论凸轮对从动件的推力有多大，从动件都不能运动，这种现象称为自锁。 压力角的一般选用原则：在传力许可的条件下，尽量取较大的压力角。为了使机构能顺利工作，规定了压力角的许用值[α]，应使α≤[α]。根据实践经验，推程的许用压力角：移动从动件[α] ≤ 30º；摆动从动件[α]≤45º。回程时，传力已不是主要问题，而主要考虑减小凸轮尺寸，可取[α]≤70º～80º。 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 （2）基圆半径的选择 如图1-43所示，基圆半径较大的凸轮对应点的压力角较小，传力性能好些，但结构尺寸较大；基圆半径较小的凸轮结构尺寸比较紧凑，但对应点的压力角较大，传力性能较差些，容易引起自锁。 （1）确定凸轮回转方向和基圆半径。设ω为顺时针转动，基圆半径为rb。 （2）选长度比例尺μ（m/mm），作出从动件位移线图，如图1-44b所示。 （3）将位移曲线上的升角δ0和回程角δh各分成若干等分1、2、3…过各等分点作垂线，分别与位移曲线相交于1′、2′、3…，则11′、22′、33′…就是从动件对应于凸轮各转角的位移。 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 六、盘形凸轮的轮廓曲线绘制 （4）用同样的长度比例μ（m/mm），以O为圆心，rb为半径作基圆，如图1-41a所示，基圆与从动件导路的交点B0就是从动件尖顶的初始位置。 （5）从OB0开始，沿-ω的方向取角度δ0、δs、δh、δs′并将它们各分成与位移曲线相同的等份，得各等分点B1′、B2′、B3′…，连接O B1′、O B2′、O B3′…，并延长得各径向线。 （6）在各径向线上量取B1′B1=11′、B2′B2=22′、B3′B3=33′…，得B1、B2、B3…，将B0、B1、B2、B3…连接成光滑曲线，即得所要求的凸轮轮廓曲线。 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 任务2 分析凸轮机构的运动并设计凸轮轮廓 小结： 1.凸轮机构的组成、运动特点。 2.凸轮机构的类型、材料和结构。 3.凸轮机构的运动分析。 　 谢 谢 $$