第9章 凸轮机构及其设计 · 机械原理知识点整理 |
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第9章 凸轮机构及其设计
9-1凸轮机构的应用及分类
凸轮(cam):通常作主动件作等速转动
推杆(从动件,follower):被凸轮直接推动的构件
反凸轮机构(inverse cam mechanism):凸轮为从动件
凸轮机构的分类: 按凸轮形状 盘形凸轮:一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转 圆柱凸轮:在圆柱面上开有曲线凹槽,或在圆柱端面上作出曲线轮廓按推杆形状 尖顶推杆:构造最简单,但易磨损 滚子推杆:摩擦较小,可用来传递较大的动力 平底推杆:凸轮与平底的接触面间易形成油膜,润滑性好,常用于高速传动按推杆运动形式 直动推杆 对心直动推杆 偏置直动推杆 摆动推杆按凸轮与推杆保持接触的方法不同 力封闭:利用推杆的重力、弹簧力来使推杆与凸轮保持接触 几何封闭:利用凸轮或推杆的特殊几何结构使保持接触 沟槽凸轮、 等宽凸轮机构![]() ![]() 推杆运动规律: 推杆的位移 sss 、速度 vvv和加速度 aaa 随凸轮转角 δ\deltaδ 变化的规律 刚性冲击: 速度突变,推杆理论上将出现无穷大的加速度和惯性力 柔性冲击: 加速度有突变,但为有限值,引起的冲击较小 多项式运动规律: 一般表达式:s=C0+C1δ1+C2δ2+...+Cnδn s = C_0 + C_1 \delta ^1 + C_2 \delta ^2 +... + C_n \delta ^n s=C0+C1δ1+C2δ2+...+Cnδn δ\deltaδ —— 凸轮转角sss —— 推杆位移 C0C_0C0 、C1C_1C1、 C2C_2C2、… 、 CnC_nCn —— 待定系数,利用边界条件等来确定 一次多项式运动规律: 等速运动规律 有刚性冲击二次多项式运动规律: 等加速等减速运动规律 有柔性冲击五次多项式运动规律: 无刚性冲击、无柔性冲击三角函数运动规律 余弦加速度运动规律/简谐运动规律 有柔性冲击、无刚性冲击 正弦加速度运动规律/摆线运动规律 无刚性冲击、无柔性冲击 加速度最大值最大 9-3凸轮轮廓曲线的设计设计方法所依据的基本原理:反转法 设计方法:图解法、解析法 理论廓线(cam pitch curve): 滚子中心A在推杆复合运动中的轨迹 凸轮的基圆半径若未指明,通常系指理论廓线的最小半径 实际廓线(cam contour): 又称工作廓线 以理论廓线上一系列点为圆形,以滚子半径 rrr_rrr 为半径,作一系列的圆,再作此圆族的包络线,即为凸轮的实际廓线 理论廓线向外延伸一个滚子半径长度得到的廓线 9-4凸轮机构基本尺寸的确定基圆半径、滚子半径、平底尺寸、压力角 压力角 推杆沿凸轮廓线接触点的法线方向与推杆速度方向之间所夹的锐角 临界压力角αc\alpha_cαc αc=arctan[1/(1+2bltanφ2)]−φ1 \alpha_c = \arctan[1/(1+\frac{2b}{l}\tan\varphi_2)] - \varphi_1 αc=arctan[1/(1+l2btanφ2)]−φ1 通过增大导轨长度l,减小悬臂尺寸b,可以提高临界压力角 许用压力角[a] 推程时: 直动推杆[α][\alpha][α] = 30° 摆动推杆[α][\alpha][α] = 30° ~ 45° 回程时:70° ~ 80°基圆半径的确定: 在偏距一定、推杆的运动规律已知的条件下,加大基圆半径 r0r_0r0 可以减小压力角 α\alphaα ,从而改善机构的传力特性,但此时机构的尺寸将会增大。 变尖与失真: 理论廓线曲率半径 ρ\rhoρ ;滚子半径 rrr_rrr;工作廓线曲率半径 ρa\rho_aρa;ρa=ρ+rr\rho_a = \rho + r_rρa=ρ+rr 如果 ρ=rr\rho = r_rρ=rr ,ρa\rho_aρa = 0,工作廓线出现尖点,称为变尖现象 当 ρ |
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