模具_07第九章__凸轮机构

v
2 3 4 5 6 7 8


2 0
2 sin 0
0
• 冲击特性：无冲击 • 适用场合：高速轻载
a
0


表９－１给出了常用运动规律的速度、加速度和跃度的最大值
三、运动规律的组合
• • •
a
s
满足工作对从动件的特 殊运动要求 避免刚性、柔性冲击 尽可能降低vmax和amax
偏置从动件凸轮机构： 偏距 e 、偏距圆
1. 推杆常用运动规律
• 1.1 多项式运动规律
• 一般表达式
s C0 C1 C2 2 C3 3 Cn n
– 一次多项式运动规律——等速运动规律 – 二次多项式运动规律——等加速等减速运动规 律 – 五次多项式运动规律 • 1.2 三角函数运动规律 – 余弦加速度运动规律——简谐运动规律
凹槽凸轮
• 一般凸轮机构的命名原则:
– 布置形式+运动形式+推杆形状+凸轮形状
对心直动尖 顶推杆盘形 凸轮机构 偏置直动滚 子推杆盘形 凸轮机构 摆动平底推杆 盘形凸轮机构
§9-2 推杆的运动规律
推杆的运动规律:推杆的位移、速度、加速度随时间的变化规律 运动线图: 推杆的位移、速度、加速度随时间t或凸轮转角 变化关系图
1. 凸轮廓线设计的基本原理
§9-3 凸轮廓线曲线的设计
相对运动原理法:(运动学反转法): 对整个系统施加(-)运动• 凸轮保持不动 • 推杆作复合运动:反转运动(-) +往复移动(s)
-
A A A A A A A A A
r0
r0
2. 作图法设计凸轮廓廓线
(1)、对心尖顶移动从动杆凸轮机构 例: 已知 r0、h、 的方向（逆）、从动杆运动规律如下： 凸轮转角 0～180 180 ～210 210 ～300 300 ～360 推杆运动规律 等速上升 h 远休 等速下降 h 近休
组 成
凸轮: 具有曲线轮廓或凹槽的构件 从动杆: 运动规律受凸轮限制 机架
特点:
优点: 可实现各种预期的运动规律,且结构简单、紧凑。 缺点：点、线接触，易磨损，不适合传递太大动力。
２、凸轮机构的分类
（1）. 按凸轮的形状分：
盘形凸轮机构 移动凸轮机构 圆柱凸轮机构
（2）. 按从动杆形状分：尖顶、滚子、平底
1
(4)、偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构
s
已知：r0， (逆时针), 偏距e，运动规律 设计：凸轮廓线
h

0
120
600
900
900
步骤： 1. 取比例尺ml , 画基圆和偏距圆; 2.按（-）等份偏心圆或基圆 3.作一系列切线 4.在切线上从基圆开始 量相应位移
作图法：
S
H
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1800 0 3000 3600 210
位移方程：s h
02 D 0' A’ A
ds ds d h 速度方程： dt d dt 0
加速度方程：a d 0 dt
C
0

0
r0
0
01

(1) 一次多项式运动规律（等速运动规律）（续）
s
位移方程：s
h
0

0 v
h 0 0 a +

•无冲击
1.2 三角函数运动规律
(1)余弦加速度运动——简谐运动
质点在圆周上作匀速运动时, 它在直径上的投影点的运动即为 简谐运动。
S R R cos h R 0 2 S v a
0
h (1 cos ) 2 0
h sin( ) 2 0 0 2 h 2 cos( ) 2 2 0 0
(1)余弦加速度运动——简谐运动(续）
s
推程(00) 运动方程：
s
v
a
6 5 4 3
7 8
h
h 1 cos 2 0
s2
0
1 0 1 v
2 3 4 5 6 7 8

h sin 2 0 0
注意：
n
n
实际廓线β
理论廓线β0
基圆半径指的是理论廓线上的最小向径 .
(3)、平底(对心直动)从动件
已知：r0，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动 设计：凸轮廓线
s
将平底中心看成尖顶作 理论轮廓线一系列点
h

0
120
600
90
0
90
0
→过各点作作各位置 的平底 →作这些平底的包络线 →实际轮廓
注意：平底左右侧的长度
2h
a
4h 2

2 0
02
(2)二次多项式运动规律 (等加速等减速运动规律)（续）
s
h/2
h
• 推程运动方程:
加速段 减速段 0
0/2
0 0/2
h/2

(00/2)
位移方程
s
v
(0/20)
02 4h ( 0 ) v 02
a 4h 2
2h 2
位移方程
s
2h 2
02
速度方程 v
4 h
推程 h
推程加速段 :
h/2 等加速上升
02
h/2 等减速上升
加速度方程
的变化范围为0 0 / 2
边界条件: δ = 0 , s = 0, 0; C0 0, C1 0
δ = δ0 / 2, s = h / 2 C2
尖顶推杆 • 尖顶始终能够与凸轮轮 廓保持接触，可实现复 杂的运动规律 • 易磨损，只宜用于轻载、 低速 滚子推杆 • 耐磨、承载大，较常用 平底推杆 • 接触面易形成油膜，利于润 滑，常用于高速运动 • 配合的凸轮轮廓必须全部外 凸
尖顶推杆 滚子推杆
平底推杆
（3）.按从动杆运动形式分: 移动（直动）、摆动
边界条件:
δ = 0 , s = 0, 0, a 0 δ = δ0 , s = h, 0, a 0
0 v
, C5 6h
0 h

C0 C1 C 2 0, C3 10h

3 0
, C4
15h

4 0
05
0 a 0

4 5 3 s h 10 15 6 0 0 0

2 0
s h
2h( 0 )2
v

速度方程
加速度方程
4 h
02
4h 2
0
a
02
02
a
0
柔性冲 击

s
9
h h/2
4
10

δ0
s
2h 2
02
(3)五次多项式运动规律 推程段(00)运动方程:
s
s C0 C1 C2 2 C3 3 C4 4 C5 5 ds / dt C1 2C2 3C3 2 4C4 3 5C5 4 a dv / dt 2C22 6C32 12C42 2 20C52 3
S BA0 R sin R
s
h
h
2

B
0 1
A
s
2 3 4 5 6 7 8
0
BA0 BA R
A０

h 2 : 0 2 2
0
2 1 s h sin 0 2 0
1.2 三角函数运动规律
2 h 2 cos 2 2 0 0
0
a
0

• 冲击特性：始、末点有柔性冲击 • 但当从动件作无停歇的升、降、 升的运动时，无冲击 • 适用场合：中速中载
柔性冲击
1.2 三角函数运动规律
（２）正弦加速度运动——摆线运动 当滚圆沿纵轴匀速滚动 时，圆周上一点的轨迹 为一条摆线，此时该点 在纵轴上的投影即为摆 线运动规律
y ym
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
L2
y1
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1800 0 3000 3600 210
5
y2
y3
4
3 2
1
2. 以 mL = ¨¨ 作凸轮廓线
3、解析法设计凸轮廓线
(1). 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构
• 理论廓线方程:B(x, y) x ( s0 s) sin e cos y ( s0 s) cos e sin
第9章 凸轮机构及其设计
本章内容 §9-1 凸轮机构的应用和分类
§9-2 推杆的运动规律
§9-3 凸轮轮廓曲线的设计 §9-4 凸轮机构基本尺寸的确定 本章重点
常用运动规律的特点 盘形凸轮廓线曲线的设计
§9-1凸轮机构的应用与分类
１、凸轮机构的应用 内燃机配气机构 自动机床的进刀机构
靠模机构
绕线机构中的凸轮机构
h o 0 v
等速运动
+
正弦曲线过渡
0
o
a
正弦曲线修正

等加速等减速 改进梯形加速度
o -
四、选择运动规律应注意的问题
1. 当机械的工作过程只要求推杆实现一定的工作行程，而对运动规律无特殊要 求时: 可考虑选择圆弧、直线等简单的曲线, 便于加工；
2. 当机械的工作过程对推杆运动规律有确定要求时： 无选择余地； 3. 对速度较高的凸轮机构，应考虑速度、加速度、跃度的最大值vmax 、amax、jmax • vmax直接影响从动件系统的最大动能mvmax,若从动件突然被阻止,过大的动量会 导致极大的冲击力,危及人身和设备安全； • amax直接影响从动件系统的最大惯性力mamax , amax愈大,惯性力愈大,作用在高 副处的压力也愈大,机构的强度和耐磨性要求也愈高; • jmax与惯性力变化相关，直接影响从动件系统的振动和工作平稳性;