凸轮设计4

凸轮机构§3-1慨述一.凸轮机构及其应用O1从动件2机架31滚轮凸轮机构内燃机凸轮组合机构O1123456789101112O2O3粉料压片机机构系统图13型腔（料斗）（上冲头）（下冲头）（1）移动料斗4至型腔上方，并使料斗振动，将粉料装入型腔。（2）下冲头6下沉，以防止上冲头12下压时将型腔内粉料抖出。（3）上、下冲头对粉料加压，并保压一定时间。（4）上冲头退出，下冲头顶出药片。二.凸轮机构的分类§3-1慨述一.凸轮机构及其应用（一）按凸轮的形状分：盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮滚轮凸轮机构移动凸轮副空间凸轮2二.凸轮机构的分类（一）按凸轮的形状分：（二）按从动件上高副元素的几何形状分：尖顶从动件滚子从动件平底从动件（三）按从动件的运动分：摆动从动件移动从动件偏置移动从动件对心移动从动件二.凸轮机构的分类（一）按凸轮的形状分：（二）按从动件上高副元素的几何形状分：摆杆凸轮尖顶凸轮机构尖顶凸轮机构（偏心）二.凸轮机构的分类（一）按凸轮的形状分：（二）按从动件上高副元素的几何形状分：（三）按从动件的运动分：（四）按凸轮与从动件维持接触（锁合）的方式分：力锁合形锁合沟槽凸轮等宽凸轮等径凸轮强制凸轮等宽凸轮三.凸轮机构的工作原理sCSSD2h行程推程运动角远休止角回程运动角近休止角Bos§3-1慨述DrbeABC凸轮的基圆该位置为初始位置摆动从动件凸轮机构AO1O2maxB1B从动件摆角推程运动角CSSD2远休止角回程运动角近休止角oBmax最大摆角最大摆角摆角四.凸轮机构的设计任务为满足凸轮机构的输出件提出的运动要求、动力要求等，凸轮机构的设计大致可分成以下四步：（1）从动件运动规律的设计（2）凸轮机构基本尺寸的设计（3）凸轮机构轮廓曲线的设计（4）绘制凸轮机构工作图§3-2从动件运动规律的设计sSO2sSSO2sSO2（1）升-停-回-停型（RDRD型）（2）升-回-停型（RRD型）（3）升-停-回型（RDR型）（4）升-回型（RR型）sO2按照从动见件在一个循环中是否需要停歇及停在何处等，可将凸轮机构从动件的位移曲线分成如下四种类型：§3-2从动件运动规律的设计主动件凸轮一般作匀速转动（角速度为），从动件的运动规律的数学方程式为位移)(fS速度ddsdtdddsdtdsv加速度222dsddtdddvdtdva跃动度333dsddtdddadtdaj类速度类加速度类跃动度一.基本运动规律.（一）多项式运动规律其位移方程的一般形式为nncccccs332210)432(1342321nnncccccv))1(1262(224322nncnnccca))2)(1(246(3433nncnnnccj式中，为凸轮的转角（rad)；c0，c1，c2，….cn为n+1个待定系数。1.n=1的运动规律（等速运动规律）10ccs1cv0a,0,0s,hs推程的运动方程：/hs/hv0ahOSvOvOa从动件在运动起始位置和终止两瞬时的加速度在理论上由零值突变为无穷大，惯性力也为无穷大。由此的冲击称为刚性冲击。适用于低速场合。一.基本运动规律.（一）多项式运动规律其推程的边界条件为：一.基本运动规律.（一）多项式运动规律2.n=2的运动规律（等加速等减速运动规律）2210cccs212ccv222ca推程等加速运动的边界条件为：,0,0s,2/2/hs0v推程等加速运动的方程式为：222hs24hv224ha1494101423560s0v2/0a2/0j2/在运动规律推程的始末点和前后半程的交接处，加速度虽为有限值，但加速度对时间的变化率理论上为无穷大。由此引起的冲击称为柔性冲击。适用于中、低速场合。3.的高次多项式运动规律3n适当增加多项式的幂次，就有可能获得性能良好的运动规律。但幂次越高，要求的加工精度也愈高。一.基本运动规律.（一）多项式运动规律（二）三角函数类基本运动规律1.余弦加速度运动规律)cos(1ca)22cos(2cos0111ttctTca21)sin(ccadtv322221)cos(cccvdts推程运动的边界条件：0;0vs0当时，hs当时，)]cos(1[2hs)sin(2hv)cos(2222ha1'2'3'4'5'6'0s123456对RDRD型运动循环，该运动规律在推程的开始和终止瞬时，从动件的加速度仍有突变，故存在柔性冲击。因此适用于中、低速场合。对RR型运动，若推程、回程均为余弦加速度规律，加速度曲线无突变，因而无冲击，可用于高速凸轮。a123456amax-amaxv123456cos22hhs，s（二）三角函数类基本运动规律1.余弦加速度运动规律2.正弦加速度运动规律推程阶段的正弦加速度方程为)2sin(2hhs)]2cos(1[hv)2sin(222ha12345678soS=S''-S'2'1'3'4'6'5'7'2sin2hs12345678ov12345678oa这种运动规律的速度及加速度曲线都是连续的，没有任何突变，因而既没有刚性冲击、又没有柔性冲击，可适用于高速凸轮机构。w二、组合运动规律简介运动规律组合时应遵循以下原则：（1）对于中、低速运动的凸轮机构，要求从动件的位移曲线在衔接处相切，以保证速度曲线的连续。即要求在衔接处的位移和速度应分别相等。（2）对于中、高速运动的凸轮机构，要求从动件的速度曲线在衔接处相切，以保证加速度曲线连续，即要求在衔接处的位移、速度和加速度应分别相等。一.基本运动规律.§3-2从动件运动规律的设计二、组合运动规律简介介绍两种典型的组合运动规律1.修正梯形组合运动规律a12345678oa0amax=(h2/2)×4.00amax=(h2/2)×6.28等加速等减速运动规律正弦加速度运动规律a=10.1250.50.875j=10.1250.50.875修正梯形组合运动规律amax=(h2/2)×4.8882.改进型等速运动规律Oa正弦加速度运动规律等速运动规律aos12av§3-2从动件运动规律的设计一.基本运动规律.二、组合运动规律简介三、从动件运动规律设计应考虑的问题（1）应满足机器工作的要求；（2）对于高速凸轮机构，应使凸轮机构具有良好的运动和动力性能；（3）设计从动件运动规律时，应考虑到凸轮轮廓的工艺性要好§3-3凸轮轮廓曲线的设计已知从动件的运动规律[s=s()、v=v()、a=a()]及凸轮机构的基本尺寸（如rb、e）及转向，求凸轮轮廓曲线上点的坐标值或作出凸轮的轮廓曲线。rbesB0B2osB1S--反转法原理假象给正在运动着的整个凸轮机构加上一个与凸轮角速度大小相等、方向相反的公共角速度（-），这样，各构件的相对运动关系并不改变，但原来以角速度转动的凸轮将处于静止状态；机架（从动件的导路）则以（-）的角速度围绕凸轮原来的转动轴线转动；而从动件一方面随机架转动，另一方面又按照给定的运动规律相对机架作往复运动。凸轮轮廓设计2凸轮的轮廓设计B1B-一、尖顶从动件盘型凸轮机构§3-3凸轮轮廓曲线的设计（一）尖顶移动从动件盘型凸轮机构已知:的转向，rb,e，s=s()，1.解析法-xyO(1)取定oxy坐标，x或y轴平行于导路线，且使初始位置在第一象限；（2）写出点B1的坐标；TTBBsseyx)(,,011cossinsincos)cos()sin()sin()cos(R（4）写出凸轮轮廓上点B的坐标。（3）写出平面旋转矩阵R；11cossinsincosBBBByxyx220ersbeB0rb注意：逆时针为正。求凸轮轮廓曲线上点的坐标值或作出凸轮的轮廓曲线。一、尖顶从动件盘型凸轮机构（一）尖顶移动从动件盘型凸轮机构（1）按已设计好的运动规律作出位移线图；2.几何法-（2）按基本尺寸作出凸轮机构的初始位置；（3）按-方向划分偏距圆得c0、c1、c2等点；并过这些点作偏距圆的切线，即为反转导路线；c1c2c3c4c5c6c7c0erbO180ºB1B3B4B2B5B8（4）在各反转导路线上量取与位移图相应的位移，得B1、B2、等点，即为凸轮轮廓上的点。oS2180º120º60º12345678910hB6c10c8c9B7120ºB9B1060ºB0（二）尖顶摆动从动件盘型凸轮机构已知：的转向，rb,中心距lOA=a，摆杆长L，，)(1.解析法B1B（1）取定oxy坐标，x或y轴在O1O2线上，且使初始位置在第一象限；（2）写出点B1的坐标；cossinsincosR（4）写出凸轮轮廓上点B的坐标。（3）写出平面旋转矩阵R；11cossinsincosBBBByxyx注意：逆时针为正。LB0O1O2arb0xyTTBBLLayx)sin(),cos(,0011-求凸轮轮廓曲线上点的坐标值或作出凸轮的轮廓曲线。（二）尖顶摆动从动件盘型凸轮机构2.几何法2max180º120º60ºo12345678910（1）作出角位移线图；（2）作初始位置；（4）找从动件反转后的一系列位置，得C1、C2、等点，即为凸轮轮廓上的点。A1A2A3A5A6A7A8A9A10A4（3）按-方向划分圆R得A0、A1、A2等点；即得机架反转的一系列位置；0rbB0L180°120°B1B2B4B5B6B7B8B9B101C12C23C3C4C5C6C7C8C9C10ROA0a-一、尖顶从动件盘型凸轮机构§3-3凸轮轮廓曲线的设计二、滚子从动件盘型凸轮机构凸轮轮廓设计2滚轮凸轮机构二、滚子从动件盘型凸轮机构nnBCxyrbB0轮廓曲线的设计步骤：理论轮廓曲线'实际轮廓曲线（1）求出滚子中心在固定坐标系oxy中的轨迹（称为理论轮廓）；（2）再求滚子从动件凸轮的工作轮廓曲线（称为实际轮廓曲线）。理论轮廓曲线上点B处的法线n-n的斜率：ddyddxdydxtgBBBB//实际轮廓曲线上对应点C点的坐标：rr注意：（1）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；xC=xBrrcosyC=yBrrsin（2）凸轮的基圆半径是指理论轮廓曲线的最小向径。§3-3凸轮轮廓曲线的设计三、平底移动从动件盘型凸轮机构B12SrbB1P（1）选定oxy坐标如图；xyOP为构件1、2的瞬心（2）写出点B1的坐标；TbTBBsropyx)(,,11cossinsincosR（4）写出凸轮轮廓上点B的坐标。（3）写出平面旋转矩阵R；11cossinsincosBBBByxyx注意：逆时针为正。v2=op.-平底凸轮机构对于平底移动从动件盘型凸轮，只要运动规律相同，偏置从动件和对心从动件具有相同的轮廓。B121三、平底移动从动件盘型凸轮机构作图法-sO2180º120º60º1234567891021180º1