《北京交通大学机械原理第9讲课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京交通大学机械原理第9讲课件.ppt（26页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、北京交通大学机械原理第9讲,1,第五章 凸轮机构,凸轮机构的应用和分类 推杆的运动规律 凸轮轮廓曲线的设计 凸轮机构基本尺寸的确定,本章教学内容,推杆常用运动规律的特点及其选择原则 盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计,本讲内容,本章教学内容的重点,北京交通大学机械原理第9讲,2,了解凸轮机构的分类及应用。 了解推杆常用的运动规律及推杆运动规律的选择原则。 使学生掌握凸轮机构设计的基本知识，能根据选定的凸轮类型和推杆的运动规律设计出凸轮的轮廓曲线。 掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则。,本章教学目的,第五章 凸轮机构,北京交通大学机械原理第9讲,3,一、凸轮机构的组成与应用,5-1凸轮机构的应用和分类,
2、北京交通大学机械原理第9讲,4,一、凸轮机构的组成与应用（续）,内燃机配汽机构,自动机床的进刀机构,5-1凸轮机构的应用和分类,内燃机动画,北京交通大学机械原理第9讲,5,小结：,组成凸轮机构的基本构件 凸轮、推杆（从动件）、机架 凸轮机构的应用领域 凸轮机构广泛用于自动机械、自动控制装置和装配生产线中。 凸轮机构的优点 结构简单、紧凑，通过适当设计凸轮廓线可以使推杆实现各种预期运动规律，同时还可以实现间歇运动。 凸轮机构的优点 接触为高副，易于磨损，多用于传力不大的场合。,北京交通大学机械原理第9讲,6,1. 按凸轮形状分：,二、凸轮机构的分类,盘形凸轮机构,移动凸轮机构,圆柱凸轮机构,北京
3、交通大学机械原理第9讲,7,2. 按推杆的形状来分,尖顶推杆,滚子推杆,平底推杆,其优点是凸轮与平底接触面间容易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中。,由于滚子与凸轮之间为滚动摩擦，所以磨损较小，故可用来传递较大的动力。,构造简单，但易于磨损，所以只适用于作用力不大和速度较低的场合。,北京交通大学机械原理第9讲,8,3. 按从动件的运动方式分,摆动从动件：从动件绕某一固定轴摆动。,直动从动件：从动件只能沿某一导路做往复移动；,对心直动推杆 偏置直动从动件,北京交通大学机械原理第9讲,9,力封闭方法： 利用推杆的重力、弹簧力或其它外力使推杆始终与凸轮保持接触；,几何封闭法： 利用凸轮与推杆构
4、成的高副元素的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。 常用的有如下几种：,4. 按凸轮与从动件保持接触的方法分,槽凸轮机构,等宽凸轮机构,等径凸轮,共轭凸轮,北京交通大学机械原理第9讲,10,一、基本术语,5-2 推杆的运动规律,凸轮概念,基圆：以凸轮最小半径r0所作的圆，r0称为凸轮的基圆半径。 推程、推程运动角：d0,推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间变化的规律。,远休、远休止角：,回程、回程运动角：,近休、近休止角：,行程：h,北京交通大学机械原理第9讲,11,二、从动件常用运动规律,多项式运动规律 一次多项式运动规律等速运动 二次多项式运动规律等加速等减速
5、运动 五次多项式运动规律 三角函数运动规律 余弦加速度运动规律简谐运动规律 正弦加速度运动摆线运动规律 组合运动规律,重点： 掌握各种运动规律的运动特性,说明：,凸轮一般为等速运动，有 推杆运动规律常表示为推杆运动参数随凸轮转角变化的规律。,北京交通大学机械原理第9讲,12,多项式运动规律,1. 一次多项式运动规律等速运动,运动方程式一般表达式：,推程运动方程：,运动始点：d=0, s=0,运动终点：,推程运动方程式：,推程运动线图,在起始和终止点速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无穷大惯性力，引起刚性冲击。,北京交通大学机械原理第9讲,13,回程运动方程,回程运动方程式：,运动始点
6、：d=0, s=h,运动终点：,一次多项式一般表达式：,回程运动角,是从回程起始位置计量的,等速运动规律运动特性 推杆在运动起始和终止点会产生刚性冲击。,1. 一次多项式运动规律等速运动（续）,北京交通大学机械原理第9讲,14,为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，且加速度和减速度的绝对值相等。,2. 二次多项式运动规律等加速等减速运动规律,运动方程式一般表达式：,推杆的等加速等减速运动规律,注意：,北京交通大学机械原理第9讲,15,等减速段运动方程为,2. 等加速等减速运动规律（续）,推程等加速段边界条件：,加速段运动方程式为：,运动始点：
7、d=0, s=0，v=0,运动终点：,运动方程式一般表达式：,推程等减速段边界条件：,运动始点：,运动终点： d= d 0, s=h，v=0,推程运动方程,北京交通大学机械原理第9讲,16,在起点、中点和终点时，因加速度有突变而引起推杆惯性力的突变，且突变为有限值，在凸轮机构中由此会引起柔性冲击。,等加速等减速运动规律回程运动方程,等加速等减速运动规律运动特性：,回程加速段运动方程式：,回程减速段运动方程式：,d：0 d 0/2,d： d 0/2 d 0,2. 等加速等减速运动规律（续）,北京交通大学机械原理第9讲,17,3. 五次多项式运动规律,五次多项式的一般表达式为,推程边界条件 在始点
8、处：d1=0, s1=0, v1=0, a1=0； 在终点处：d2=d0, s2=h, v2=0, a2=0；,位移方程式为,解得待定系数为,北京交通大学机械原理第9讲,18,五次多项式运动规律的运动线图,五次多项式运动规律的运动特性 即无刚性冲击也无柔性冲击,3. 五次多项式运动规律（续）,北京交通大学机械原理第9讲,19,三角函数运动规律,1. 余弦加速度运动规律简谐运动规律,简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的投影的运动即为简谐运动。,推杆推程运动方程式：,推杆回程运动方程式：,北京交通大学机械原理第9讲,20,余弦加速度运动规律的运动特性： 推杆加速度在起点和终点有突变，且
9、数值有限，故有柔性冲击。,余弦加速度运动规律推程运动线图,1. 余弦加速度运动规律简谐运动规律（续）,北京交通大学机械原理第9讲,21,推程运动方程式为,2. 正弦加速度运动规律摆线运动规律,回程运动方程为,摆线运动：一圆在直线上作纯滚动时，其上任一点在直线上的投影运动为摆线运动。,北京交通大学机械原理第9讲,22,正弦加速度运动规律运动特性： 推杆作正弦加速度运动时，其加速度没有突变，因而将不产生冲击。适用于高速凸轮机构，,推程运动线图,2. 正弦加速度运动规律摆线运动规律（续）,北京交通大学机械原理第9讲,23,采用组合运动规律的目的： 避免有些运动规律引起的冲击，改善推杆其运动特性。 构
10、造组合运动规律的原则：,组合运动规律,组合运动规律示例,主运动：等加等减运动规律 组合运动：在加速度突变处以正弦加速度曲线过渡。,例1：改进梯形加速度运动规律,、根据工作要求选择主体运动规律，然后用其它运动规律组合； 、保证各段运动规律在衔接点上的运动参数是连续的； 、 在运动始点和终点处，运动参数要满足边界条件。,北京交通大学机械原理第9讲,24,组合方式： 主运动：等速运动规律 组合运动：等速运动的行程两端与正弦加速度运动规律组合起来。,组合运动规律示例2：,组合运动规律（续）,北京交通大学机械原理第9讲,25,三、推杆运动规律的选择, 只对推杆工作行程有要求，而对运动规律无特殊要求 推杆
11、一定规律选取应从便于加工和动力特性来考虑。 低速轻载凸轮机构：采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓曲线。 高速凸轮机构：首先考虑动力特性，以避免产生过大的冲击。,1. 选择推杆运动规律的基本要求,满足机器的工作要求； 使凸轮机构具有良好的动力特性； 使所设计的凸轮便于加工。,2. 根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况,北京交通大学机械原理第9讲,26, 机器工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求 凸轮转速不高，按工作要求选择运动规律；凸轮转速较高时，选定主运动规律后，进行组合改进。,2. 根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况,小结：,等速运动规律： 有刚性冲击 低速轻载,等加速等减速运动： 柔性冲击 中速轻载,余弦加速度运动规律：柔性冲击 中低速重载,正弦加速度运动规律：无冲击 中高速轻载,五次多项式运动规律：无冲击 高速中载,运动规律 运动特性 适用场合,