机械设计基础第四版第3章

避免失真办法 避免失真办法
a 2 = a0 v2 = a0t
1 s2 = a0t 2 2
在起始点及等加等减的交结点加速 度发生突变，发生柔性冲击 柔性冲击， 度发生突变，发生柔性冲击，适宜 于中、低速， 于中、低速，轻载场合
从动件常用运动规律
3.余弦加速度 简谐)运动规律 余弦加速度(简谐 运动规律 余弦加速度 简谐 (Law of Cosine Acceleration Motion) 简谐运动——质点在圆周上作 质点在圆周上作 简谐运动 匀速运动， 匀速运动，它在该圆直径 上的 投影所构成的运动
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从动件常用运动规律
二、从动件运动规律(Law of Motion of Follower ) 从动件运动规律(Law 以推程为例进行分析) (以推程为例进行分析) 等速运动规律(Law 1. 等速运动规律(Law of Constant Velocity Motion) 从动件运动的速度为常数称为等速运动规律 v2=v0=常数 s2=v0t
2. 按从动件形式分 1）尖顶从动件 (Tip Follower) ） 2）滚子从动件 (Roller Follower) ） 3）平底从动件 (Flat-faced Follower) ）
凸轮机构的应用及分类
3. 按从动件 运动形式分 1）移动从动件 ） (Translating Follower)
v0 − 0 开始a 开始a2= ∆t → 0 ∆t = +∞ lim
dv2 a2 = =0 dt
0 − v0 = −∞ 停止a 停止a2= ∆t → 0 ∆t lim
开始、停止时加速度无穷大，惯性力也无穷大， 开始、停止时加速度无穷大，惯性力也无穷大， 我们把加速度无穷大引起的冲击称刚性冲击 刚性冲击. 我们把加速度无穷大引起的冲击称刚性冲击.只 适用于低速和从动件质量较小的凸轮机构
F ⋅ cos α
F " = F ⋅ sin α
α ↑ F"↑ F '↓
时发生自锁。 当F’’f ＞ F’ 时发生自锁。
一般要求[α 一般要求 α] =30°～38° ° °
凸轮设计中应注意的问题
二、压力角与基圆半径的关系
复习： 复习：点的合成运动 动点相对于定参考系的运动， 动点相对于定参考系的运动，称为绝对运动a 动点相对于动参考系的运动，称为相对运动. 动点相对于动参考系的运动，称为相对运动. 动参考系相对于定参考系的运动， 动参考系相对于定参考系的运动，称为牵连运 动, 点的速度合成定理： 点的速度合成定理：动点在某瞬时的绝对速度 等于瞬时牵连速度与相对速度的矢量和。 等于瞬时牵连速度与相对速度的矢量和。
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盘状凸轮轮廓的设计
三、移动滚子从动件凸轮机构(Translating Roller 移动滚子从动件凸轮机构(Translating Follwer Disk Cams)
四、平底从动件凸轮机构
§3-4 凸轮设计中应注意的问题
设计中要求受力良好，结构紧凑。 设计中要求受力良好，结构紧凑。 一、凸轮机构的压力角和自锁(Pressure Angle And Self Lock) 凸轮机构的压力角和自锁 驱动力F与从动件绝对速度所夹锐角 称为压力角。 与从动件绝对速度所夹锐角α 驱动力 与从动件绝对速度所夹锐角α称为压力角。 沿导路方向(有用 沿导路方向 有用) F ' = 有用 力F可分解为 ： 可分解为 对导路的压力(有害 对导路的压力 有害 )
从动件常ห้องสมุดไป่ตู้运动规律
2.等加速等减速运动规律 2.等加速等减速运动规律 (Law of Constant Acceleration and Deceleration Motion)
从动件在前半推程（回程） 从动件在前半推程（回程）作等加速 运动，在后半推程（回程） 运动，在后半推程（回程）作等减速 运动，通常加速度和减速度绝对值相 运动， 等。
三、滚子半径的选择 (Selection of Roller Radius) 1. 凸轮理论轮廓为内凹
ρ s min = ρ min + rs
2. 凸轮理论轮廓为外凸时
ρ s min = ρ min − rs
1)当 ρmin > rs 时,ρmin>0； 当 ； 2)当ρmin= rs 时,ρmin= 0, 工 当 作轮廓上出现尖点； 作轮廓上出现尖点； 3)当ρmin< rs 时,ρmin< 0， 当 ， 出现“失真”现象。 出现“失真”现象。
§3-3 盘状凸轮轮廓的设计 一、 反转法
凸轮机构的相对运动情况： 凸轮机构的相对运动情况： 凸轮ω 方向转 凸轮ω1方向转+ 从动件移
凸轮静止 从动件移 +从动件以- ω1 从动件以-
方向绕凸轮回中心转动 方向绕凸轮回中心转动 从动件始终与凸轮保持接触， 从动件始终与凸轮保持接触，从动件尖顶 的一系列位置——凸轮轮廓 的一系列位置 凸轮轮廓
第三章 凸轮机构 CAMS
§3-1 凸轮机构的类型及应用 一、凸轮机构 的应用 凸轮机构——高副机构，可方便实现各种复杂的预期的运动规律 高副机构， 凸轮机构 高副机构
凸轮机构的应用及分类
的分类(Classification of Cams） 二、凸轮机构 的分类 ） 1. 按凸轮形状分 1）盘形凸轮 (Disk Cam) ） 2）移动凸轮 (Translating Cam) ） 3）空间凸轮(Spatial Cam) ）空间凸轮
盘状凸轮轮廓的设计
二、对心尖顶直动从动件凸轮轮廓的设计(Line 对心尖顶直动从动件凸轮轮廓的设计 对心尖顶直动从动件凸轮轮廓的设计 Translating Tip Follower Cams) 1.已知条件：基圆半径 0 , 凸轮的转动方向，从动件 已知条件： 已知条件 基圆半径r 凸轮的转动方向， 的位移线图s 的位移线图 2 = f(δ1) 2. 设计步骤 （1）按同一比例尺绘制 从动件位移线图和基圆。 从动件位移线图和基圆。 （2）等分从动件位移 线图和基圆。 线图和基圆。 量取11 11’=C （3）量取11 =C1B1, 22’=C2B2,… 22 =C 得B1 ，B2 ，… 以光滑曲线连C （4）以光滑曲线连C0，B1，B2，…得凸轮轮廓曲线 得凸轮轮廓曲线
v B 2 = v B1 + v B 2 B1
其中 VB2=V2 VB1=ω(r0+s2) V2=ω(r0+s2)tgα
运动规律给定
ds2 dδ = (r0 + s2 )tgα dt dt
α ↓ r0 ↑
结构不紧凑,它们成反比关系 结构不紧凑 它们成反比关系 它们成反比关系.
凸轮设计中应注意的问题
s2=R-R
cosθ
θ δ1 δ1 = (θ = π ) π δt δt
h 其中R= 其中 2
即位移方程： 即位移方程： 速度曲线方程： 速度曲线方程：
ds2 h π π dδ 1 hπw π v2 = = sin δ 1. . = sin δ 1 δ t δt dt δt dt 2 2δt
dv 2 hπw π π dδ 1 hπ 2ω π a= = cos δ 1 . . = cos δ 1 2 dt 2δ t δ t δt dt 2δt δt
h π s 2 = (1 − cos δ 1 ) 2 δt
从动件常用运动规律
加速度曲线方程： 加速度曲线方程：
行程始末会引起柔性冲击，只适于中速场合， 行程始末会引起柔性冲击，只适于中速场合， 此外，还有其它的加速度运动规律。 此外，还有其它的加速度运动规律。为了获得更好的运动 特性，可以把各种运动规律组合起来应用， 特性，可以把各种运动规律组合起来应用，组合时应保证 加速度线图始终保持连续。 三、从动件运动规律的选择 选择考虑因素： 选择考虑因素：刚性冲击和柔性冲击 vmax和amax
2）摆动从动件 Oscillating ）
§3- 2从动件常用运动规律 从动件常用运动规律
一、基本术语 凸轮基圆 ： 以凸轮轴心 为圆心,以其轮廓最小向径 为圆心 以其轮廓最小向径 r0为半径的圆； 为半径的圆； 推程运动角：与从动件推 推程运动角： 程相对应的凸轮转角， 程相对应的凸轮转角， δt 远休止角 ： 与从动件远休 程相对应的凸轮转角， ； 程相对应的凸轮转角，δ s； 回程运动角：与从动件回程相对应的凸轮转角， 回程运动角：与从动件回程相对应的凸轮转角， δ h ； 与从动件近休程相对应的凸轮转角， 近休止角 ： 与从动件近休程相对应的凸轮转角， δ s' ； 从动件行程: 在推程或回程中从动件的最大位移,用 表示； 从动件行程 在推程或回程中从动件的最大位移 用 h 表示； 凸轮回转中心与从动件导路间的偏置距离,用 表示。 偏 距 : 凸轮回转中心与从动件导路间的偏置距离 用 e 表示。