凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu).ppt
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1、第7章 凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu),,7.1 概述,7.1.1 凸輪機(jī)構(gòu)的組成 一種高副機(jī)構(gòu),可將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件的移動(dòng)和擺動(dòng)。廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械,尤其是自動(dòng)機(jī)械中。,1.凸 輪具有曲線狀輪廓的構(gòu)件 2.從動(dòng)件作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)的構(gòu)件 往復(fù)移動(dòng)直動(dòng)從動(dòng)件 往復(fù)擺動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件 3.機(jī) 架機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件,凸輪機(jī)構(gòu)的組成,優(yōu)點(diǎn):,只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?,便可使從?dòng)件得到所需的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。,缺點(diǎn):,運(yùn)動(dòng)副為點(diǎn)接觸或線接觸,易磨損,所以,通常多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)。,凸輪傳動(dòng)特點(diǎn),7.1.2 凸輪機(jī)構(gòu)的分類,1按凸輪的形狀分類,(1)盤形凸輪,如圖所示。,(2)移
2、動(dòng)凸輪,如圖所示。,(3)圓柱凸輪,如圖所示。,,2. 按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方式分類 移動(dòng)從動(dòng)件 擺動(dòng)從動(dòng)件,3.按從動(dòng)件端部的結(jié)構(gòu)分類 1. 尖底從動(dòng)件 a) 2. 滾子從動(dòng)件 b) 3. 平底從動(dòng)件 c),(2)滾子從動(dòng)件:從動(dòng)件端部裝有可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾子,滾子與凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦,借以減小與凸輪輪廓接觸表面的磨損。,(3)平底從動(dòng)件:從動(dòng)件的端部是一平底,這種從動(dòng)件與凸輪輪廓接觸處在一定條件下易形成油膜,利于潤(rùn)滑,能傳動(dòng)較大的作用力。,(1)尖端從動(dòng)件:從動(dòng)件端部以尖頂與凸輪輪廓接觸,這種從動(dòng)件結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,尖頂能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸。,按從動(dòng)件分類的凸輪機(jī)構(gòu)
3、,當(dāng)位置要求準(zhǔn)確,當(dāng)受力較大時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí),從動(dòng)件使用的場(chǎng)合,鎖合保持從動(dòng)件與凸輪之間的高副接觸。 (1)力鎖合凸輪機(jī)構(gòu) : 依靠重力、彈簧力或其他外力來(lái)保證鎖合(內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)、刀架送給機(jī)構(gòu)等)。,4、按鎖合方式分:,內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu),依靠凸輪和從動(dòng)件幾何形狀來(lái)保證鎖合。,(2)形鎖合凸輪機(jī)構(gòu) :,7.2 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律,是指從動(dòng)件的位移S、速度v、加速度a、及加速度的變化率(躍度j)隨時(shí)間 t 或凸輪轉(zhuǎn)角( )變化的規(guī)律。這種變化的規(guī)律可以用線圖來(lái)表示,既運(yùn)動(dòng)線圖。,凸輪傳動(dòng)工作過程的有關(guān)名詞:,,,,,基圓以凸輪的最小向徑為半徑所作的圓稱為基圓,基圓半徑用r
4、b 表示。 凸輪轉(zhuǎn)角; 推程、回程、升程h、近停程、遠(yuǎn)停程; 推程運(yùn)動(dòng)角0; 回程運(yùn)動(dòng)角0 ; 遠(yuǎn)停角s ; 近停角s ; 一般推程是凸輪機(jī)構(gòu)的工作行程。,,,,,推程、遠(yuǎn)停程、回程,當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從動(dòng)件將重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過程。,,,0 s 0,,,,近停程,s ,7.2.1 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,推程的運(yùn)動(dòng)方程:,,,,從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的速度為常數(shù)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律(直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律)。,從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)起始位置和終止兩瞬時(shí)的速度有突變,故加速度在理論上由零值突變?yōu)闊o(wú)窮大,慣性力也為無(wú)窮大。由此的強(qiáng)烈沖擊稱為剛性沖擊。,實(shí)際上,由于構(gòu)件材料有彈性,加速度和慣性力不至于達(dá)到無(wú)窮大,但仍將造成強(qiáng)烈沖
5、擊。當(dāng)加速度為正時(shí),它將增大凸輪壓力,使凸輪輪廓嚴(yán)重磨損;加速度為負(fù)時(shí),可能會(huì)造成用力封閉的從動(dòng)件與凸輪輪廓瞬時(shí)脫離接觸,并加大力封閉彈簧的負(fù)荷。因此這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于低速,如自動(dòng)機(jī)床刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)以及在低速下工作的一些凸輪控制機(jī)構(gòu)。,7.2.2 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過程的前半程做等加速運(yùn)動(dòng),后半程做等減速運(yùn)動(dòng),兩部分加速度的絕對(duì)值相等,這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(余弦加速度) 點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),它在這個(gè)圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。加速度有變化柔性沖擊,只適于中速。,常用從動(dòng)見運(yùn)動(dòng)規(guī)律的比較,7.3 凸輪輪廓線的設(shè)計(jì),根據(jù)工作條件要求
6、,確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,選定凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、基圓半徑等,進(jìn)而對(duì)凸輪輪廓曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)方法: 1.圖解法。簡(jiǎn)便易行、直觀,但精度較低,可用于設(shè)計(jì)一般精度要求的凸輪機(jī)構(gòu)。 2.解析法:精度高,但計(jì)算量大,多用于設(shè)計(jì)精度要求較高的凸輪機(jī)構(gòu)。,7.3.1 尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪 已知:從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪的基圓半徑 方法:反轉(zhuǎn)法 原理:設(shè)想凸輪固定不 動(dòng),從動(dòng)件一方面隨導(dǎo)路繞凸輪軸心反方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)又按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在導(dǎo)路中作相對(duì)運(yùn)動(dòng),從動(dòng) 件尖底的運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的輪廓曲線。,(4)將B0、B1、B2、...連成 光滑的曲線,得要求凸輪輪廓(圖a)。,(1)按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位
7、移線圖 (圖b),并將橫坐標(biāo)等分分段。,(2)沿1反方向取角度t、h、 S,等分,得C1、C2、...點(diǎn)。連接OC1、OC2、...便是從動(dòng)件導(dǎo)路的各個(gè)位置。,(3)取B1C1=11、B2C2=22、 ...得反轉(zhuǎn)后尖頂位置 B1、B2、A3、...。,,,,,,,,,,,實(shí)際輪廓曲線,,理論輪廓曲線,7.3.2 對(duì)心滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪,7.3.3 擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪 已知: 凸輪軸心與從動(dòng)件的回轉(zhuǎn)中心距a 凸輪基圓半徑rb,從動(dòng)件長(zhǎng) L 凸輪以等角速度逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 從動(dòng)件的擺角-轉(zhuǎn)角曲線圖,,,繪制方法,7.3.4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題,設(shè)計(jì)滾子從動(dòng)件時(shí)若從強(qiáng)度和
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