凸轮轮廓曲线的设计教材
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第三节 盘形凸轮廓线的设计当根据工作要求和结构条件选定了凸轮机构的类型、从动件的运动规律和凸轮的基圆半径(其确定将在下节中介绍)等结构参数后,就可以设计凸轮的轮廓曲线。
凸轮廓线的设计方法有图解法和解析法,其设计原理基本相同。
本节先简要介绍图解法,后重点介绍解析法设计凸轮廓线。
一、凸轮廓线设计的基本原理图4-13 反转法设计凸轮廓线基本原理图4-13所示为一尖顶对心盘形凸轮机构,设凸轮以等角速度ω逆时针转动,推动从动件2在导路中上、下往复移动。
当从动件处于最低位置时,凸轮轮廓曲线与从动件在A 点接触,当凸轮转过1ϕ角时,凸轮的向径A A 0将转到A A '0位置,而凸轮轮廓将转到图中虚线所示的位置。
从动件尖端从最低位置A 上升至B ',上升的位移为B A S '=1,这是从动件的运动位移。
若设凸轮不动,从动件及其运动的导路一起绕A 0点以等角速度-ω转过1ϕ角,从动件将随导路一起以角速度-ω转动,同时又在导路中作相对导路的移动,如图中的虚线位置,此时从动件向上移动的位移为B A 1。
而且,11S B A B A ='=,即在上述两种情况下,从动件移动的距离不变。
由于从动件尖端在运动过程中始终与凸轮轮廓曲线保持接触,所以从动件尖端的运动轨迹即为凸轮轮廓。
设计凸轮廓线时,可由从动件运动位移先定出一系列的B 点,将其连接成光滑曲线,即为凸轮廓线。
由于这种方法是假设凸轮固定不动而使从动件连同导路一起反转,故称为反转法。
对其它类型的凸轮机构,也可利用反转法进行分析和凸轮廓线设计。
二、图解法设计凸轮廓线1. 移动从动件盘形凸轮廓线的设计(1)尖端从动件 图4-14a 所示为一偏置移动尖端从动件盘形凸轮机构。
设已知凸轮的基圆半径为b r ,从动件导路偏于凸轮轴心A 0的左侧,偏距为e ,凸轮以等角速度ω顺时针方向转动。
从动件的位移曲线如图4-14b 所示,试设计凸轮的轮廓曲线。
图4-14 尖端从动件盘形凸轮廓线设计依据反转法原理,具体设计步骤如下。
授课教案No任务3.1 凸轮机构的认识一、复习10分钟复习上次课学习内容二、教师导课与课程学习:(1)学习提示,教师介绍本任务的学习内容。
15分钟本项目以直动从动件的盘形凸轮机构为例,在从动件等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动(简谐运动)规律条件下,分析了凸轮机构中存在的柔性冲击与刚性冲击。
教师介绍本任务的学习内容:凸轮机构的分类;常用术语;从动件的运动规律;凸轮机构的结构形式;常用材料及热处理(2)分小组学习: 40分钟3.1.1常用设备中的凸轮机构1. 凸轮机构的组成如图所示的凸轮机构是由凸轮、从动件和机架等三个基本构件组成的机构。
2.凸轮机构应用实例自动钻床进给机构、冲床凸轮机构等。
3.1.2凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多,按凸轮和从动件的形状及其运动形式的不同,凸轮机构的分类方法有以下几种:1.按凸轮形状分类(1)盘形凸轮(2)移动凸轮。
(3)圆柱凸轮2.按从动件形式分类(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件从动件的结构形式3.按从动件的运动形式分类学生发言汇报、记录学习笔记学生发言汇报并记录学习笔记阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报,课,记录学习笔记No(1)直动从动件直动从动件指相对于机架作直线往复移动的从动件,如图3.1.1中所示。
直动从动件又分为对心直动从动件和偏置直动从动件。
(2)摆动从动件:绕某一固定转动中心摆动的从动件。
4.按凸轮与从动件的锁合方式分类 (1)力锁合利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮轮廓保持接触,(2)形锁合利用从动件和凸轮特殊的几何形状来维持接触,例如圆柱凸轮机构是利用滚子与凸轮凹槽两侧面的配合来实现形锁合。
3.1.3凸轮机构的常用术语如下:1.凸轮基圆与基圆半径b r2.凸轮的转角δ凸轮相对于某一位置转过的角度,称为凸轮转角δ。
具体包括推程运动角0δ、远停程运动角S δ回程运动角0′δ和近停程运动角Sδ'。
章节名称盘形凸轮轮廓曲线的设计
授课
形式
讲授
课
时
2
班
级
教学目的根据工作要求已经选定从动件的运动规律,并已知凸轮的转向和基圆半径,就可以进行轮廓曲线的设计
教学
重点
反转法
教学
难点
滚子凸轮机构的反转法画图
辅助手段课外作业
课后
体会
通过再度的讲解和分析,学生对前节课的内容进行拆分化解,有所提高。
一、作图原理
反转法:在整个机构上加上一个反转的角速度,机构中的各件的相对运动不变,凸轮不动,从动件一方面绕圆心作–ω,另一方面在自己的导路中按预定的规律运动。
尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓。
二、作图
1、尖顶对心移动从动件盘形凸轮
(1)、选取适当比例尺作位移线图和基圆
(2)、作位移线图和基圆取分点保持等分角度一致
(3)、沿导路方向量取各点的位移量
(4)、光滑连接各点,形成轮廓曲线
2、滚子移动从动件盘形凸轮
(1)、同前
对心移动从动件盘形凸轮轮
(2)、在已画出的理论轮廓曲线上选一系列点为圆心,以滚子半径为半径作若干个滚子圆,此圆族的内包络线即为所求的凸轮轮廓曲线。
它是实际与滚子接触的凸轮轮廓,所以称为凸轮的实际轮廓。
第十一讲
学时:2学时
课题:3.3 盘形凸轮轮廓曲线的确定目的任务:掌握凸轮廓线的设计方法。
重点:凸轮廓线的设计方法
难点:反转法原理
教学方法:利用动画演示反转法原理。
盘形凸轮轮廓的设计方法
反转法原理
在设计凸轮廓线时,可假设凸轮静止不动,而使推杆相对于凸轮作反转运动;同时又在其导轨内作预期运动,作出推杆在这种复合运动中的一系列位置,则其尖顶的轨迹就是所要求的凸轮廓线。
这就是凸轮廓线设计方法的反转法原理。
图解法设计凸轮轮廓曲线
一、尖顶对心移动从动件盘形凸轮轮廓的设计
二、滚子对心移动从动件盘形凸轮轮廓的设计
思考题:上述凸轮的实际廓线能否通过由理论廓线沿径向减去滚子半径得到?(即等距线)
小结
作业:P87 3-7 3-8。