1、舊課回顧,按照給定條件設計平面四桿機構,1、 按預定的連桿位置設計四桿機構,2、 按兩連架桿的預定位置設計四桿機構,3、按連桿上任意標志線的三組對應位置設計四桿機構,4、按給定的行程速比系數(shù)K設計四桿機構,第十三章 凸輪機構,本章重點學習內(nèi)容：,1、凸輪機構的應用和分類（了解）,4、凸輪機構基本尺寸的確定,3、凸輪輪廓曲線的設計,2、從動件的運動規(guī)律,熟知從動件常用的運動規(guī)律及從動件運動規(guī)律的選擇原則。,重點掌握凸輪機構設計的基本知識，能根據(jù)選定的凸輪類型和從動件的運動規(guī)律設計出凸輪的輪廓曲線,重點掌握凸輪機構基本尺寸確定的原則。,本節(jié)重點,第十三章 凸輪機構,第一節(jié) 凸輪機構的應用和分類,第

2、二節(jié) 從動件的常用運動規(guī)律,第三節(jié) 凸輪輪廓曲線的設計,第四節(jié) 凸輪機構基本尺寸的確定,首鋼礦業(yè)公司 培訓中心,第一節(jié) 凸輪機構的應用和分類,二、凸輪機構的組成,三、凸輪機構的特點,四、凸輪機構的分類,2、按從動件的形狀來分,3、按從動件的運動方式分,4、按凸輪與從動件保持接觸的方法分,一、凸輪機構的應用,1、按凸輪形狀分,返回本章,內(nèi)燃機配氣凸輪機構,自動機床進刀凸輪機構,凸輪機構的應用,凸輪機構是一種常用的高副機構，廣泛用于自動機械、自動控制裝置和裝配生產(chǎn)線中。例如,返回本節(jié),3、機架 支承活動構件的構件。,2、從動件 由凸輪控制并按預定的運動規(guī)律作移動或擺動運動的構件。,1、凸輪 具有曲

3、線輪廓或凹槽的構件,凸輪通常是主動件, 做等速轉(zhuǎn)動。,凸輪機構的組成,返回本節(jié),凸輪機構的優(yōu)缺點,2、缺點：,結(jié)構簡單、緊湊，工作可靠，通過適當設計凸輪廓線可以使從動件實現(xiàn)各種預期運動規(guī)律，同時還可以實現(xiàn)間歇運動。,1、優(yōu)點：,凸輪工作輪廓的加工較為復雜，而且凸輪工作輪廓與從動件之間的接觸為高副（點接觸或線接觸），易于磨損，多用于傳力不大的控制機構和調(diào)節(jié)機構中。,返回本節(jié),圓柱凸輪：圓柱凸輪可以看成將移動凸輪卷在一個圓柱體上而得到的。可以看出，圓柱凸輪是一個空間凸輪機構,移動凸輪：當盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠時，凸輪相對機架作直線運動，這種凸輪稱為移動凸輪,盤形凸輪：是一個繞固定軸轉(zhuǎn)動且具有

4、變化半徑的盤形零件，最基本的形式，結(jié)構簡單，應用最為廣泛,按凸輪形狀分,返回本節(jié),尖頂從動件,滾子從動件,平底從動件,其優(yōu)點是凸輪與平底接觸面間容易形成油膜，潤滑較好，所以常用于高速傳動中。,由于滾子與凸輪之間為滾動摩擦，所以磨損較小，故可用來傳遞較大的動力。,構造簡單，但易于磨損，所以只適用于作用力不大和速度較低的場合。,按從動件的形狀來分,返回本節(jié),擺動從動件：從動件繞某一固定軸擺動,直動從動件：從動件只能沿某一導路做往復移動,對心直動從動件 偏置直動從動件,按從動件的運動方式分,返回本節(jié),力封閉凸輪機構： 利用從動件的重力、彈簧力或其它外力使從動件始終與凸輪保持接觸；,幾何封閉凸輪機構：

5、 利用凸輪與從動件構成的高副元素的特殊幾何結(jié)構使凸輪與從動件始終保持接觸。,槽凸輪機構,等寬凸輪機構,等徑凸輪,共軛凸輪,常用的有如下幾種：,槽凸輪機構,等寬凸輪機構,等徑凸輪,共軛凸輪,按凸輪與從動件保持接觸的方法分,返回本節(jié),課間休息,第二節(jié) 從動件的常用運動規(guī)律,返回本章,從動件隨主動件的運動變化規(guī)律叫從動件的運動規(guī)律。凸輪輪廓曲線是從動件運動規(guī)律決定的。,一、基本術語,二、從動件常用運動規(guī)律,凸輪一般為等速運動，有=t , 從動件的運動規(guī)律常表示為從動件運動參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律。即從動件的位移、速度和加速度隨變化的規(guī)律。,三、從動件運動規(guī)律的選擇,重點：掌握各種運動規(guī)律的運動特性,

6、1、基圓：以凸輪最小半徑r0所作的圓，r0稱為凸輪的基圓半徑。,基本術語,2、推程、推程運動角：d0,3、遠休止、遠休止角：d01,4、回程、回程運動角： d0,5、近休止、近休止角： d02,6、行程：h,返回本節(jié),返回本節(jié),3、組合運動規(guī)律,2）正弦加速度運動規(guī)律擺線運動規(guī)律,1）余弦加速度運動規(guī)律簡諧運動規(guī)律,2、三角函數(shù)運動規(guī)律,3）五次多項式運動規(guī)律,2）二次多項式運動規(guī)律等加速等減速運動,1）一次多項式運動規(guī)律等速運動,1、多項式運動規(guī)律,從動件常用運動規(guī)律,運動方程式一般表達式：,推程運動方程,等速運動,回程運動方程,等速運動規(guī)律運動特性,從動件在運動起始和終止點會產(chǎn)生剛性沖擊。

7、故等速運動規(guī)律適用于低速凸輪機構。,返回,運動始點：d=0, s=0,運動終點：,推程運動方程式：,邊界條件,在起始和終止點速度有突變，使瞬時加速度趨于無窮大，從而產(chǎn)生無窮大慣性力，引起剛性沖擊。,推程運動方程,返回,運動方程式一般表達式：,回程運動方程式：,運動始點：d=0, s=h,運動終點：,邊界條件,回程運動方程,在起始和終止點速度有突變，從而產(chǎn)生剛性沖擊。,返回,運動方程式一般表達式：,為保證凸輪機構運動平穩(wěn)性，常使從動件在一個行程h中的前半段作等加速運動，后半段作等減速運動，且加速度和減速度的絕對值相等。這種運動規(guī)律稱為從動件的等加速等減速運動規(guī)律,等加速等減速運動規(guī)律,推程運動方

8、程,回程運動方程,返回,等加速等減速運動規(guī)律的運動特性,運動方程式一般表達式：,等減速段運動方程為,推程等加速段邊界條件：,等加速段運動方程式為：,運動始點：d=0, s=0，v=0,運動終點：,運動方程式一般表達式：,推程等減速段邊界條件：,運動始點：,運動終點： d= d 0, s=h，v=0,推程運動方程,返回,等加速等減速運動規(guī)律的運動特性,返回,在運動的始點、中間和終點時，因加速度有突變而引起從動件慣性力的突變，且突變?yōu)橛邢拗担谕馆啓C構中由此會引起柔性沖擊。因此等加速等減速運動規(guī)律適用于中速、輕載的場合。,回程加速段運動方程式：,回程減速段運動方程式：,回程運動方程,返回,=0 0

9、/2,=0/2 0,五次多項式的一般表達式為,推程邊界條件：在始點處：d1=0, s1=0, v1=0, a1=0； 在終點處：d2=d0, s2=h, v2=0, a2=0；,位移方程式為,解得待定系數(shù)為,五次多項式運動規(guī)律,五次多項式運動規(guī)律的運動線圖,五次多項式運動規(guī)律的運動特性 即無剛性沖擊也無柔性沖擊，適用于高速中載的場合,返回,五次多項式運動規(guī)律的運動線圖,返回,簡諧運動：當一點在圓周上等速運動時，其在直徑上的投影的運動即為簡諧運動。,從動件的加速度在起點和終點有突變，且數(shù)值有限，故有柔性沖擊。適用中低速重載的場合,簡諧運動規(guī)律,返回,簡諧運動規(guī)律的運動特性：,得，從動件運動方程式

10、,從動件運動方程式,推程運動方程式：,回程運動方程式：,返回,得，從動件運動方程式,擺線運動：一圓在直線上作純滾動時，其上任一點在直線上的投影運動為擺線運動。,擺線運動規(guī)律運動特性：,擺線運動規(guī)律,返回,從動件作擺線運動時，其加速度沒有突變，因而將不產(chǎn)生沖擊。適用于高速輕載凸輪機構。,回程運動方程式為,推程運動方程式為,從動件運動方程式,返回,組合運動規(guī)律,1、采用組合運動規(guī)律的目的：,避免有些運動規(guī)律引起的沖擊，改善從動件的運動特性。,2、構造組合運動規(guī)律的原則：,1）根據(jù)工作要求選擇主體運動規(guī)律，然后用其它運動規(guī)律組合； 2）保證各段運動規(guī)律在銜接點上的運動參數(shù)是連續(xù)的； 3） 在運動始點

11、和終點處，運動參數(shù)要滿足邊界條件。,3、組合運動規(guī)律示例,例1：改進梯形加速度運動規(guī)律,例2：改進等速運動規(guī)律,返回,例1：改進梯形加速度運動規(guī)律,主運動：等加等減運動規(guī)律,組合運動：在加速度突變處以正弦加速度曲線過渡,返回,例2：改進等速運動規(guī)律,組合運動：等速運動的行程兩端與正弦加速度運動規(guī)律組合起來。,組合方式：,主運動：等速運動規(guī)律,返回,1、 選擇從動件運動規(guī)律的基本要求,2、 根據(jù)工作條件確定從動件運動規(guī)律的幾種常見情況,從動件運動規(guī)律的選擇,1）只對從動件工作行程有要求，而對運動規(guī)律無特殊要求,從動件運動規(guī)律選取應從便于加工和動力特性來考慮。 低速輕載凸輪機構：采用圓弧、直線等易

12、于加工的曲線作為凸輪輪廓曲線； 高速凸輪機構：首先考慮動力特性，以避免產(chǎn)生過大的沖擊。,2）機器工作過程對從動件的的運動規(guī)律有特殊要求,凸輪轉(zhuǎn)速不高，按工作要求選擇運動規(guī)律；凸輪轉(zhuǎn)速較高時，選定主運動規(guī)律后，進行組合改進。,3）使所設計的凸輪便于加工。,2）使凸輪機構具有良好的動力特性；,1）滿足機器的工作要求；,返回本節(jié),第三節(jié) 凸輪輪廓曲線的設計,返回本章,假想給整個機構加一公共角速度-,則凸輪相對靜止不動，而從動件一方面隨導軌以-繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動，另一方面又沿導軌作預期的往復移動。 從動件尖頂在這種復合運動中的運動軌跡即為凸輪輪廓曲線。,1、圖解法 2、解析法,反轉(zhuǎn)法原理,二、凸輪廓線設計方法的基本原理,一、凸輪廓線的設計方法,課間休息,首鋼礦業(yè)公司 培訓中心,按預定的連桿位置設計四桿機構,設計方法：,返回首頁,按兩連架桿的預定位置設計四桿機構,設計方法：指根據(jù)機構的倒置理論，通過取不同構件為機架，可以將按連架桿預定位置設計四桿機構的問題轉(zhuǎn)化為按連桿預定位置設計四桿機構的問題。這種方法稱為機構轉(zhuǎn)化法或反轉(zhuǎn)法。,返回首頁,鉸鏈A、D相對于鉸