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第十节-凸轮从动件运动规律及凸轮轮廓形状设计


滚子半径:r0
内凹轮廓:
外凸轮廓: ra=rrT
r0 0.8r min 结论:外凸的凸轮轮廓曲线, 应使r0<ρmin,通常取 同时ρa>=1-5mm,另外滚子半径还受强度、结构等的限制,因而也 不能做得太小,通常取滚子半径rr=0.4r0。
理论轮廓曲线最小曲率半径的求法:
设计方法:图解法,解析法 二、图解法设计凸轮轮廓曲线 (一)、图解法的原理
假想给整个机构加一公 共角速度-w,
凸轮:相对静止不动
推杆:一方面随导轨以-w绕 凸轮轴心转动
另一方面又沿导轨作预期的 往复移动 推杆尖顶在这种复合运动中 的运动轨迹即为凸轮轮廓曲 线。
(二)、图解法的方法和步骤
设计凸轮廓线的图解法是根据反转法原理作出从动件推杆尖顶在反 转运动中依次占据的各位置,然后作出其高副元素所形成的曲线族; 并作从动件高副元素所形成的曲线族的包络线,即是所求的凸轮轮 廓曲线。
3、对心直动平底从动件盘形凸轮机构 已知条件: 凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。推 杆的运动规律如图所示。试设计对心直动平底从动件盘形凸轮机构 的凸轮廓线。
4、偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构 已知条件:已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。 从动画中看,从动件 而推杆的运动规律已知,已知偏距e。试设计。
(1)、凸轮机构的压力角定义 凸轮机构从动件作用力的方向线与从动件上力 作用点的速度方向之间所夹的锐角,用α表示。
(2)、压力角与作用力以及机构尺寸的关系 将凸轮对从动件的作用力F分解为F1和F2。 F1为有效分力,F2为有害分力,当压力角α 越大,有害分力F2越大,如果压力角增大, 有害分力所引起的摩擦阻力也将增大,摩擦 功耗增大,效率降低。
在反转运动中依次占 据的位置将不在是以 凸轮回转中心作出的 径向线,而是始终与O 保持一偏距e的直线, 因此若以凸轮回转中 心O为圆心,以偏距e 为半径作圆(称为偏 距圆),则从动件在 反转运动中依次占据 的位置必然都是偏距 圆的切线,(图 中 …)从 动件的位移 ( …) 也应沿切线量取。然 后将 …等点 用光滑的曲线连接起 来,既得偏置直动尖 顶从动件盘形凸轮轮
§3-3 用图解法设计盘形凸轮轮廓曲线
一、凸轮机构的一般设计步骤
1、根据工作要求,合理选择凸轮的形式和从动件形式, 确定从动件的运动规律。 2、根据容许的空间、从动件行程、凸轮形式等情况, 合理确定凸轮的基圆半径。 3、根据从动件的运动规律,用图解法设计凸轮轮廓。 4、检查凸轮轮廓设计是否合理。 5、设计结构和选择材料。
1、对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构 设计要求:已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。 而推杆的运动规律如图所示。试设计该对心直动尖顶从动件盘形凸 轮机构的凸轮廓线。
2、对心直动滚子从动件盘形凸轮机构 已知条件: 凸轮的基圆半径为r0,滚子半径rr,凸轮沿逆时针方向等 速回转。推杆的运动规律如图所示。试设计对心直动滚子从动件盘 形凸轮机构的凸轮廓线。
如果压力角大到一定值时,有害分力所引起 的摩擦阻力将大于有效分力F‘,这时无论 凸轮对从动件的作用力F有多大,都不能使 从动件运动,机构将发生自锁。
(3)、许用压力角 为了提高机构的效率、改善其受力情况,通常 规 定 一 许 用 压 力 角 [α] , 。 推 程 : 直 动 推 杆 取 [α] = 300 ; 摆 动 推 杆 [α] = 300 ~ 450 ; 回程:通常不会引起自锁问题,但为了使推杆不至产生过大的加速 度从而引起不良后果,通常取 [α]= 700~800。 (4)、压力角校核 αmax一般出现在 1)从动件的起点位置 2)从动件最大速度位置 3)凸轮轮廓向径变化最大部分 滚子从动件按理论轮廓校核 平底从动件一般α=0,不需校核 若αmax > [α]: 增大基圆半径 偏置从动件
二、凸轮基圆半径的确定
r0
tan
2
s
r0越小,凸轮机构紧凑,但α越大,会 造成 αmax > [α],所以r0不能过小 r0越大, α越小,凸轮机构传力性能越 好,但机构不紧凑
r0 (1.6 2)dd:Biblioteka 装凸轮处轴径三、滚子半径的选取
理论廓线的曲率半径:r 实际廓线的曲率半径:ra
4、偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构 已知条件:已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮转动方向。凸轮转动中心 与从动件摆动中心的距离,摆动从动件的长度,已知从动件的运动 规律,试设计。(从动件的位移是角位移 )
§4-4设计凸轮机构应注意的问题
凸轮机构设计 实现预定运动规律 受力良好,效率高,结构紧凑
一、凸轮压力角的校核
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