7第七章 凸轮机构
- 格式:ppt
- 大小:1.61 MB
- 文档页数:7
凸轮机构的工作原理
凸轮机构是一种将圆周运动转变为直线运动的机构,它由凸轮、滚柱(或滚子)和随动件(如推杆或摇臂)组成。
凸轮是一个圆周形状的轮子,可以是圆形、椭圆形或其他特殊形状,其轴心位于旋转中心。
滚柱或滚子安装在凸轮的外围,并与随动件连接。
凸轮以一定的速度旋转,滚柱或滚子因凸轮形状的不同而产生上下运动,从而带动随动件做直线运动。
当凸轮旋转时,凸轮的曲线轮廓会使滚柱或滚子在某些位置与凸轮的接触线上有一个较大的接触点,这时滚柱或滚子受到较大的压力,并向上或向下运动。
而在其他位置,滚柱或滚子与凸轮的接触点相对较小,受到较小的力或无力,不发生运动。
通过调整凸轮形状和滚柱(或滚子)的安装位置,可以控制随动件的运动轨迹、速度和加速度。
因此,凸轮机构在机械传动和控制系统中有着广泛应用,例如发动机中的气门控制系统、纺织设备中的曲线运动传动等。
凸轮间歇机构原理
凸轮间歇机构是一种通过凸轮运动来控制机械装置的工作的机构。
其原理是利用凸轮的几何形状和运动来实现间歇动作。
其结构包括凸轮、摇杆、推杆、活导杆等部件。
凸轮通常呈圆柱体形状,并固定在轴上。
凸轮的中心轴线与某一特定的点称为基准点,通过凸轮的旋转运动,基准点与凸轮的接触点会随着凸轮的旋转而改变。
摇杆是凸轮间歇机构中的重要组成部分,其一端与推杆相连,另一端与凸轮接触。
摇杆的作用是将凸轮的旋转运动转化为推杆的线性运动。
推杆是连接摇杆和活导杆的部件,其运动由摇杆的运动决定。
当凸轮旋转时,通过摇杆和推杆的传动,使得活导杆执行特定的间歇动作。
活导杆则负责在凸轮和工作装置之间传递动力或执行具体的工作。
凸轮的运动使得活导杆在不同的时间间隔内执行不同的运动,从而实现间歇动作的控制。
通过调整凸轮的形状和摆动角度,可以使得凸轮间歇机构实现不同的运动规律和间歇动作。
凸轮间歇机构广泛应用于各种机械装置中,如自动化生产线、机床等领域,实现不同工序的协调和控制。
第七章凸轮机构1、填充题1)凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时,在运动开始和终止的位置,加速度有突变,会产生柔性冲击。
2)根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同,凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。
写出两种几何形状封闭的凸轮机构槽道凸轮和等径凸轮。
3)为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触,可以利用从动件自身的重力,弹簧力,或依靠凸轮上的几何形状来实现。
4)凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线,就可以是从动件可以各种预期的运动规律。
主要缺点为从动件与凸轮之间是高副(点接触、线接触),易磨损,所以凸轮机构多用在传力不大的场合。
5)为减小凸轮机构的推程压力角,可将从动杆由对心改为偏置,正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的正偏置侧。
6)凸轮机构的从动件按等加速等减速运动规律运动,在运动过程中,加速度将发生突变,从而引起柔性冲击。
7)当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时,可采取以下措施来减小压力角增大基圆半径、改变偏置方向。
8)凸轮基圆半径是从凸轮转动中心到理论廓线的最短距离。
9)平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构,其压力角等于 0 。
10)在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中,等速运动运动规律有刚性冲击;等加速等减速、余弦加速度运动规律有柔性冲击;正弦加速度运动规律无冲击。
11)凸轮机构推杆运动规律的选择原则为首先要满足机器的工作要求,同时还应使机器具有良好的动力特性和使所设计的凸轮便于加工。
12)设计滚子推杆盘形凸轮机构凸轮廓线时,若发现工作廓线有变尖现象时,则尺寸参数上应采取的措施是适当增大基圆半径或适当减小滚子半径。
2、选择题及简答1)滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间的关系为()a)两条廓线相似 b)两条廓线相同c)两条廓线之间的径向距离相等 d)两条廓线之间的法向距离相等2)何谓凸轮机构的压力角?其在凸轮机构的设计中有何重要意义?一般是怎样处理的?3)设计直动推杆盘形凸轮机构时,在推杆运动规律不变的条件下,要减小推程压力角,可采用哪两种措施?4)图1中两图均为工作廓线为圆的偏心凸轮机构,试分别指出它们的理论廓线是圆还是非圆,运动规律是否相同。
机械基础凸轮机构教案第一章:凸轮机构概述1.1 凸轮机构的定义凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的机械传动机构。
凸轮是具有曲线轮廓或凹槽的旋转构件,用于转换转动运动为线性或其他形式的运动。
1.2 凸轮的分类按形状分类:盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮等。
按工作原理分类:正凸轮、逆凸轮、复合凸轮等。
1.3 凸轮机构的特点和应用特点:简单、紧凑、易于控制和调节。
应用:印刷机械、包装机械、机床、汽车等。
第二章:凸轮的轮廓设计2.1 凸轮轮廓的基本参数基圆半径:凸轮与从动件接触点的圆的半径。
顶圆半径:凸轮最高点或最低点的圆的半径。
工作圆半径:凸轮轮廓的最小圆的半径。
2.2 凸轮轮廓的计算按运动规律计算:正弦、余弦、直线等运动规律。
按压力角计算:凸轮轮廓的压力角与基圆压力角的关系。
2.3 凸轮轮廓的设计方法按运动要求设计:确定凸轮的升程、降程和回程。
按力学要求设计:计算凸轮的强度和刚度。
按加工要求设计:选择合适的加工方法和刀具。
第三章:凸轮机构的从动件设计3.1 从动件的分类和特点按形状分类:摆动从动件、直线从动件、滚子从动件等。
按驱动方式分类:曲柄摇杆机构、摆线机构、蜗轮蜗杆机构等。
3.2 从动件的设计要点确定从动件的运动规律和运动要求。
选择合适的从动件形状和尺寸,满足力学和运动要求。
考虑从动件与凸轮的接触条件和磨损情况。
3.3 从动件的设计实例以摆动从动件为例,介绍其设计步骤和注意事项。
分析不同形状和尺寸的从动件对凸轮机构性能的影响。
第四章:凸轮机构的动力特性4.1 凸轮机构的压力角和啮合角压力角:凸轮和从动件接触点处的压力角。
啮合角:凸轮和从动件啮合点处的啮合角。
4.2 凸轮机构的动态特性冲击和振动:凸轮和从动件的接触冲击和振动。
传动误差:凸轮和从动件的啮合误差。
4.3 凸轮机构的动力分析和优化分析凸轮机构的动力特性对整个机械系统的影响。
优化凸轮的形状和参数,减小冲击和振动,提高传动效率。
第五章:凸轮机构的应用实例5.1 印刷机械中的凸轮机构介绍印刷机械中凸轮机构的作用和应用。
机械基础凸轮机构教案第一章:凸轮机构概述教学目标:1. 了解凸轮机构的定义、分类和应用。
2. 掌握凸轮的形状、尺寸和运动特性的基本知识。
教学内容:1. 凸轮机构的定义和分类。
2. 凸轮的形状和尺寸。
3. 凸轮的运动特性和曲线。
4. 凸轮机构在实际应用中的例子。
教学方法:1. 采用多媒体课件进行讲解。
2. 展示凸轮机构的实物模型或图片。
3. 分析凸轮的运动特性和曲线。
教学活动:1. 引入凸轮机构的定义和分类。
2. 展示凸轮的形状和尺寸的图片。
3. 分析凸轮的运动特性和曲线。
4. 举例说明凸轮机构在实际应用中的例子。
作业与练习:1. 复习凸轮机构的定义和分类。
2. 练习分析凸轮的形状和尺寸。
3. 练习分析凸轮的运动特性和曲线。
第二章:凸轮的设计与制造教学目标:1. 掌握凸轮的设计原则和方法。
2. 了解凸轮制造的工艺和设备。
教学内容:1. 凸轮的设计原则和方法。
2. 凸轮制造的工艺和设备。
教学方法:1. 采用多媒体课件进行讲解。
2. 展示凸轮设计的实例。
3. 分析凸轮制造的工艺和设备。
教学活动:1. 介绍凸轮的设计原则和方法。
2. 展示凸轮设计的实例。
3. 分析凸轮制造的工艺和设备。
作业与练习:1. 复习凸轮的设计原则和方法。
2. 练习分析凸轮制造的工艺和设备。
第三章:凸轮机构的工作原理与分析教学目标:1. 掌握凸轮机构的工作原理。
2. 学会分析凸轮机构的运动特性和性能。
教学内容:1. 凸轮机构的工作原理。
2. 凸轮机构的运动特性和性能分析。
教学方法:1. 采用多媒体课件进行讲解。
2. 演示凸轮机构的运动。
3. 分析凸轮机构的运动特性和性能。
教学活动:1. 介绍凸轮机构的工作原理。
2. 演示凸轮机构的运动。
3. 分析凸轮机构的运动特性和性能。
作业与练习:1. 复习凸轮机构的工作原理。
2. 练习分析凸轮机构的运动特性和性能。
第四章:凸轮机构的应用与实例教学目标:1. 了解凸轮机构在实际应用中的例子。
2. 学会分析凸轮机构的优缺点和适用场合。
凸轮机构种类认识及选用目录1.凸轮机构认识2.常见凸轮机构约束方法3.凸轮机构简要说明4.凸轮曲线5.凸轮机构的设计6.凸轮材料7.凸轮加工8.凸轮应用9.凸轮的设计要点FollowerPressure anglePitch curveCam profile Base circle 1、凸轮机构的相关术语一、凸轮机构认识凸轮机构的相关术语说明1.凸轮理论廓线:从动件(推杆)对凸轮作相对运动时,从动件上的参考点(尖端从动件的尖端和滚子从动件的滚子中心等)在凸轮平面上所面的曲线.2.凸轮工作廓线:与从动件直接接触的凸轮轮廓曲线,也称凸轮实际廓线.3.压力角:凸轮给从动件的正压力方向(即接触点的公法线nn 方向)与从动件受力点速度v方向间所夹的锐角.4.基圆及其半径:以凸轮转动中心o为圆心,凸轮理论廓线的最小半径为半径所画的圆称为基圆,其半径称为基圆半径,以Rb表示.a)圆端直动从动杆移动凸轮b)圆端直动从动杆移动凸轮(从动型)c)圆端摆动从动杆移动凸轮d)圆端直动从动杆平面凸轮e)圆端摆动从动杆平面凸轮f )平端直动从动杆平面凸轮一、凸轮机构认识2、凸轮机构的简介一、凸轮机构认识g)平端摆动从动杆平面凸轮h)圆端直动从动杆沟槽凸轮i)圆端摆动从动杆沟槽凸轮j)等幅凸轮k)共轭凸轮(摆动从动件)l)共轭凸轮(直动从动件)一、凸轮机构认识m)平行分度凸轮n)圆端直动从动杆端面凸轮o)圆端摆动从动杆端面凸轮p)圆端直动从动杆圆柱凸轮q)圆端直动从动杆凸缘凸轮r)筒形凸轮s)弧面凸轮三.凸轮机构简要说明基圆指从动件在停留角的状态下走过的凸轮轮廓的最小半径所在的圆.φ从动件运动方向凸轮法向方向压力角指运动接触点的凸轮法向方向与从动件运动方向的夹角压力角越小越好,设计时直动的压力角应<20 °,摆动从动件可以略大四.凸轮曲线凸轮曲线指凸轮驱动的从动件的运动曲线,横轴为时间,纵轴为位移.四.凸轮曲线目前常用的2种凸轮曲线:修正梯形修正正弦四.凸轮曲线由此根据时间和位移的比例关系来确定有量纲的s,v,a,j值.例n=200rpm,stroke=3mm,MS凸轮曲线,升程角60°,圆端直动从动杆平面凸轮机构,根据无量纲参数可以求出v m,a m,j m1.凸轮转速(200/60)*360=1200°/s2.升程时间t h=60/1200=0.05s3.v m=(stroke/t h)*V m=(3/0.05)*1.76=105.6mm/s4.a m=(stroke/t h2)*A m=(3/0.052)*5.528=6633.6mm/s25.j m=(stroke/t h3)*J m=(3/0.053)*69.47=1667280mm/s3(j m是反映加速度变化快慢的参数,可以理解为接触点受力变化的程度.)五.凸轮机构设计1.顶切2.浮起凸轮设计时应注意凸轮的曲率半径的问题.1.顶切,在设计中先确定cam follower 中心的运动曲线,然后再决定凸轮的轮廓曲线时若ρ凸min <r cam follower ,发生顶切现象.2.浮起,在设计中如果ρ凹min <r cam follower , cam follower 不能到达最低段,发生浮起现象.曲率半径影响凸轮表面的接触应力,曲率半径一般取ρ凹min >2r cam follower ,越大越好.平滑的样式Rc作为设计计算时的基圆半径Rcθ*Rc可以将此凸轮曲线转化为平面凸轮圆半径五.凸轮机构设计以端子插针机为例介绍凸轮机构设计步骤:1.分析插针动作确定使用凸轮数量目前厂内端子插针有下列三个动作a.端子裁切端子与料带分离,与Holder夹紧端子b.端子插入端子插入HSGc.Holder回位holder张开保证端子脱离上述三个动作是按时间配合的独立动作,因此需要三个凸轮来完成.五.凸轮机构设计2.时序确定Punchholderinsertcam曲线的类型45 °时从动件的位置凸轮旋转方向(正时针,逆时针)凸轮基圆半径strokevAJθR10deg五.凸轮机构设计5.草图设计根据速度,加速度,跳动,求出凸轮机构所需要的动力,以裁切凸轮为例计算.a.量纲转换n=600rpm=10*2*3.14rad/sV max=6.72*10-3*3.14*10*2=0.42m/s, 裁切时的速度约为最大速度a max=26.9*10-3*(3.14*10*2)2=106m/s2b.裁切工作负载F=t*L*σ=0.2*4*53=42kgfc.惯性负载F=m*a max=0.1*106=1kgfd.裁切功率P=F*v=43*9.8*0.42=180we.裁切扭矩T=P/ω=180/(3.14*2*10)=2.9N*mf.马达选取Panasonic MSMD042G1U 400w未考虑凸轮机构约束弹簧的力,阻尼等因子,因此有必要在马达前加减速机,确保能提供所需的扭矩..五.凸轮机构设计345k=4N/mmF0=2*3*4=24N五.凸轮机构设计6.凸轮机构约束弹簧的选定约束弹簧的选定可以根据计算,也可以根据图解法得出,以裁切凸轮为例.•计算法:假设滚子刚好脱离凸轮便力平衡的方程m从动件质量a从动件加速度k弹簧系数y从动件位移F0弹簧初始张力α=F0/(k*y h)ma+ky+F0=0 (未考虑粘性阻力系数,摩擦力)0.3*106-k*1.5-2*3*k=0K=4.2N/mm 与图解法相近.Punchholderinsertcam五.凸轮机构设计7.凸轮图面图面中应该注明的要素有a.凸轮的外形尺寸b.时序c.stroked.cam follower 尺寸e.凸轮从动件运动的方式f.凸轮曲线类型g.凸轮旋转方向h.凸轮加工的技术要求i.凸轮材料,表面处理的方式六.凸轮材料凸轮和滚子的材料应该由足够的接触强度和良好的耐磨性.1.提高表面硬度可以提高接触强度2.耐磨性与材料的表面硬度有关,硬度越高,耐磨性越好.3.耐磨性与凸轮和滚子材料的搭配业有关.淬硬钢与磷青铜耐磨性好,但未淬硬钢与青铜之间的耐磨性就差.凸轮的材料有很多,目前使用的有SKD11,SCM440等,它们都应做表面处理,高频表面淬火,渗氮等.滚子一般都是外购标准品.七.凸轮加工1.直动凸轮X,Y联动工作台可以实现直动凸轮加工,刀具的直径可以比滚子直径小.七.凸轮加工2.平面凸轮X,Y轴联动加工刀具直动,凸轮旋转联动加工加工平面的沟槽凸轮时,精加工的阶段采用立铣刀的直径与滚子相同.七.凸轮加工3.圆柱凸轮直动从动件圆柱凸轮采用刀具直动,凸轮旋转联动加工,精加工的阶段采用立铣刀的直径与滚子相同.摆动从动件圆柱凸轮采用刀具X,Y联动,凸轮旋转联动加工,精加工的阶段采用立铣刀的直径与滚子相同.4. 双滚子空间凸轮实际运用:裁切.插针.夹持八.凸轮应用5. 盘形槽式凸轮实际运用:压入.辅助定位.植入一般槽凸轮均会有接触点不再同一侧的问题,这使滚子在沟槽内的运动时而正转、时而逆转,使滚子与沟槽产生相互撞击影响凸轮与滚子的寿命。