凸轮机构教学课件PPT

中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
3).按推杆运动分：直动(对心、偏置)、 摆动
4).按保持接触方式分： 力封闭（重力、弹簧等）
几何形状封闭(凹槽、等宽、等径、主回凸轮)
刀架
o 2
1
内燃机气门机构
中国地质大学专用
机床进给机构
作者： 潘存云教授
凹 槽 凸 轮
等
宽
凸
W
轮
等
径
r1
凸
主
轮
r2
wk.baidu.com
r1+r2 =const
5 4
6
s2
推程： s2＝h[1-cos(πδ1/δt)]/2
3
2 1
设计：潘存云
1 2 34 5
h δ1 6
v2 ＝πhω1sin(πδ1/δt)/2δt a2 ＝π2hω21 cos(πδ1/δt)/2δ2t
δt
v2 Vmax=1.57hω /2δ 0
δ1
回程：
s2＝h[1＋cos(πδ1/δh)]/2
回 凸 轮
作者：潘存云教授
优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得
任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。
缺点：线接触，容易磨损。
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作者： 潘存云教授
应用实例：
3
线 2 A 设计：潘存云 1
中国地质大学专用
绕线机构
作者： 潘存云教授
卷带轮
12 1 放 放音 音键 键
设计：潘存云
a2 ＝-4hω21 /δ2t
重写加速段推程运动方程为：
s2 ＝2hδ2 1 /δ2t v2 ＝4hω1δ1 /δ2t a2 ＝4hω21 /δ2t
中国地质大学专用
s2
设计：潘存云
1 23 4 5 δt
v2 2hω /δ t
h/2
h/2 6δ 1
δ1
a2
4hω 2/δ
2 t
δ1
柔性冲击
作者： 潘存云教授
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
推程减速上升段边界条件：
中间点：δ 1=δ t/2，s2=h/2 终止点：δ 1=δ t ，s2=h，v2＝0
求得：C0＝－h， C1＝4h/δt ， C2＝-2h/δ2t
减速段推程运动方程为：
s2 v2
＝＝h-4-2hhω(1δ(tδ–t-δδ11))2//δδ22tt
1.等速运动（一次多项式）运动规律 s2
在推程起始点：δ 1=0， s2=0
在推程终止点：δ 1=δ t ，s2=h 代推入程得运： 动方C0＝程0：， C1＝h/δ t
δt v2
s2 ＝hδ1/δt
v2 a2
＝ ＝
hω1 0
/δt
同理得回程运动方程：
a2 刚性冲击 +∞
s2＝h(1-δ1/δh ) v2＝-hω1 /δh a ＝0 2 中国地质大学专用
一、推杆的常用运动规律 名词术语：
基圆、基圆半径、 推程、 推程运动角、远休止角、
h
A
D δ rmin
o δt δs
’s
δt
δh
ω1
δs
设计：潘存云
B
回程、回 程 运 动 角 、
近休止角、 行程。一个循环
C
t δh δ δ1
’
s
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作者： 潘存云教授
运动规律：推杆在推程或回程时，其位移S2、速度V2、
1+
C2δ
21+…+Cnδ
n
1
(1)
求一阶导数得速度方程：
v2 =
ds2/dt
= C1ω 1+ 2C2ω 1δ
1+…+nCnω 1δ
n-1
1
求二阶导数得加速度方程：
a2
=dv2/dt
=2
C2ω 21+
6C3ω 21δ
1…+n(n-1)Cnω 21δ
n-2
1
其中：δ 1－凸轮转角，dδ 1/dt=ω 1－凸轮角速度, Ci－待定系数。
第3章 凸轮机构
§3－1 凸轮机构的应用和类型 §3－2 从动件的常用运动规律 §3－3 凸轮机构的压力角 §3－4 图解法设计凸轮的轮廓
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作者： 潘存云教授
§3－1 凸轮机构的应用和类型
结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。
作用：将连续回转 从动件直线移动或摆动。
优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。
h δ1
δ1
δ1
－∞
作者： 潘存云教授
2. 等加等减速（二次多项式）运动规律 位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。
推程加速上升段边界条件：
起始点：δ 1=0， s2=0， v2＝0 中间点：δ 1=δ t /2，s2=h/2
求得：C0＝0， C1＝0，C2＝2h/δ2t
加速段推程运动方程为：
s2 ＝2hδ21 /δ2t v2 ＝4hω1δ1 /δ2t a2 ＝4hω21 /δ2t
缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。
应用：内燃机 、牙膏生产等自动线、补 鞋机、配钥匙机等。 分类：1)按凸轮形状分：盘形、 移动、
圆柱凸轮 ( 端面 ) 。 2)按推杆形状分：尖顶、 滚子、 特点： 平底从动件。 尖顶——构造简单、易磨损、用于仪表机构； 滚子——磨损小，应用广； 平底——受力好、润滑好，用于高速传动。
a2
v2＝-πhω1sin(πδ1/δh)/2δh
δ1
a2＝-π2hω21 cos(πδ1/δh)/2δ2h
和加速度a2 随时间t 的变化规律。
S2=S2(t)
V2=V2(t)
a2=a2(t)
s2 位移曲线
B’
形式：多项式、三角函数。
h
A
t
D δ’s rmin
o δt δs δh δ’sδ1
δ 设计：t 潘存云
δh
ω1
δs
B
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C
作者： 潘存云教授
一、多项式运动规律
一般表达式：s2=C0+
C1δ
5
3
3
摩擦轮
4 4
录音机卷带机构
皮皮带带轮轮
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
2
设计：潘存云
3
中国地质大学专用
1 送料机构
作者： 潘存云教授
§3－2 推杆的运动规律
凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式;
2)推杆运动规律; 3)合理确定结构尺寸;
4)设计轮廓曲线。
s2
’ 而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。 B
同理可得回程等加速段的运动方程为：
s2 ＝h-2hδ21/δ2h v2 ＝-4hω1δ1/δ2h a2 ＝-4hω21/δ2h
回程等减速段运动方程为：
s2 ＝2h(δh-δ1)2/δ2h v2 ＝-4hω1(δh-δ1)/δ2h a2 ＝4hω21/δ2h
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作者： 潘存云教授
二、三角函数运动规律 1.余弦加速度(简谐)运动规律
边界条件：
凸轮转过推程运动角δ t－从动件上升h 凸轮转过回程运动角δ h－从动件下降h
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
s2
=
C0+ C1δ
1+ C2δ
21+…+Cnδ
n
1
v2
=
C1ω + 2C2ω 1δ
+…+nCnω 1δ
n-1
1
a2 = 2 C2ω21+ 6C3ω21δ1…+n(n-1)Cnω21δn-21