作图法设计对心盘形凸轮轮廓曲线讲稿

作图法设计对心盘形凸轮轮廓曲线讲稿
一、教学目标：
掌握作图法设计对心盘形凸轮轮廓曲线的原理
二、课程知识点讲解
问题引入：
一对心尖顶直动从动件盘形凸轮，其基圆半径为r b，凸轮以等角速度ω逆时针方向回转，从动件的运动规律如下，试设计此凸轮的轮廓曲线。

0-90度匀速上升，90-180度静止，180到360度匀速下降，回到原点。

当凸轮机构从动件的运动规律及凸轮基圆半径确定后，就可以用作图法绘制出凸轮轮廓曲线，该方法适用于低速或对运动规律要求不严的一般机械传动机构。

作图法利用了反转法的基本原理，什么是反转法呢？就是假想给整个凸轮机构加上一个与凸轮转速ω相同，方向相反的转速“-ω”，这样凸轮就变成静止不动，而从动件则以“-ω”绕基圆中心转动的同时又按着给定的从动件运动规律进行运动。

（反转法动画慢）。

从动画中看到凸轮变成静止不动，而从动件则以“-ω”绕基圆中心转动的同时又按着给定的从动件运动规律进行运动。

三、知识点总结
作图法设计对心盘形凸轮的条件是已知运动规律曲线和基圆半径，且是低速运动规律不严格的场合。

四、作业布置:
1、作图法的前提条件是什么？
2、什么是反转法？
拓展思考：
偏置从动件可以用反转法吗？
不同从动件的端部形式不同设计方法有何区别？。

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。

-ω
3’ 2’ 1’ ω O 1 2
1
2
3
3
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
1.对心直动尖顶从动件盘形凸轮 已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω 和从 动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
4’ 5’ 6’
-ω ω
3’ 2’ 1’
7’
8’ 5 6 7 8
1 2 3 4
设计步骤: ①作基圆r0。
②反向等分各运动角，得到一系列与基圆的交点。
7’ 5’ 3’ 1’ 1 3 5 78 8’ 9’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
e
-ω
ω 15’ 15 14’14
k12 k11 k10 k9 k15 k14 k13
A
13’
12’
k1 13 k 12 k32 k8 k7k6 k5k4 11 10 9
O
注意：与前不同的是——过 各等分点作偏距圆的一系列 切线，即是从动件导路在反 转过程中的一系列位置线。
11’
10’ 9’
直动平底从动件盘形凸轮轮廓的绘制

直动平底从动件盘形凸轮轮廓的绘制
-

实际廓线
直动平底从动件盘形凸轮轮廓的绘制
-

实际廓线
③过各交点作从动件导路线，确定反转后从动件尖顶在各等分点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
2.对心直动滚子从动件盘形凸轮 已知凸轮的基圆半径r0，滚子半径 rT ，角速度ω 和从动件的运动规 律，设计该凸轮轮廓曲线。
3’ 2’ 1’ 7’ 8’ 1 2 3 4 5 6 7 8 4’
-ω
理论轮廓
ω
5’ 6’

不同点 线位移 角位移
问题的关键：以 哪点作为研究对 象来切入
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
一、偏置尖顶推杆盘形凸轮轮廓线设计
1、问题导入：案例剖析 2、训练项目：
用CAD技术设计一盘形凸轮轮廓曲线
2、训练项目：
工程实例：
已知送料机构凸轮的基圆半径r0=15mm， 偏距e=7.5mm，凸轮以等角速度ω沿逆时 针方向回 转，推杆行程h=16mm,运动规律：
δ=0~120°，推杆等速上升h δ=120~180°，推杆远休 δ=180~270°，推杆正弦加速度下降h δ= 270~360°，推杆近休
试设计此尖顶直动推杆盘形凸轮轮廓线。
工作要求：
1、采用计算机 辅助设计。
2、课堂仅设计
推程段凸轮轮廓 线，其它课后完 成。
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
判断下面的设计正确否 提示：1、反转法使用正确否
2、从动件运动轨迹确定正确否
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
二、其它类型从动件盘形凸轮轮廓曲线设计
结论：反转法把凸轮轮廓线的设计转化成求从动 件端部的运动轨迹。
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
主要内容
偏置尖顶推杆
盘形凸轮
轮廓曲线的设计
重点、难点
重点：
掌握用图解法设计偏置 尖顶推杆盘形凸 轮轮廓 曲线的方法
难点
1、深化对反转法的认识。 2、根据工程上给定的运动
规律，在设计图纸上确 定从动件与凸轮接触的 瞬时位置
机电与汽车工程系 程荷枝
图解法Байду номын сангаас
设计盘形凸轮轮廓曲线
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
✓ 反转法原理 图解法设计盘形凸轮轮廓曲线