凸輪機構(gòu)教案

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1、凸輪機構(gòu) 4.1凸輪機構(gòu)的類型及應用 4.1.1凸輪機構(gòu)的組成和應用 組成：由凸輪、從動件和機架三部分組成 特點： 1） 只要設(shè)計出適當?shù)耐馆嗇喞€，就可以使從動件實現(xiàn)任何預期的運動規(guī)律。 2） 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。 3） 凸輪機構(gòu)是高副機構(gòu)，易于磨損。 4） 凸輪輪廓加工比較困難。 應用：只適用于傳遞動力不大的場合。 應用實例：內(nèi)燃機配氣機構(gòu) 繞線機的凸輪機構(gòu) 凸輪自動送料機構(gòu) 結(jié)論：從動桿的運動規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線或凹槽曲線的形狀 二、凸輪機構(gòu)的分類 （一）按凸輪的形狀分 1 ?盤形凸輪（盤形凸輪是一個具有變化向徑的盤形構(gòu)件繞固定軸線回轉(zhuǎn) ） 尖頂移動

2、從動桿盤形凸輪機構(gòu) 滾子移動從動桿盤形凸輪機構(gòu) 平底移動從動桿盤形凸輪機構(gòu) 尖頂擺動從動桿盤形凸輪機構(gòu) 滾子擺動從動桿盤形凸輪機構(gòu) 平底擺動從動桿盤形凸輪機構(gòu) 特點：結(jié)構(gòu)簡單，但是從動件行程不能太大，否則凸輪運轉(zhuǎn)沉重 2 ?移動凸輪（移動凸輪可看作是轉(zhuǎn)軸在無窮 遠處的盤形凸輪的一部分，它 作往復直線移動。） 特點：凸輪和從動件都可作往復移動。 3. 圓柱凸輪（圓柱凸輪是一個在圓 柱面上開有曲線凹槽，或是在圓柱端 面上作出曲線輪廓的構(gòu)件，它可看作 是將移動凸輪卷于圓柱體上形成的。） 特點：從動件可獲得較大的行程。 （二）按從動桿的端部型式分 1尖頂從動件凸輪機構(gòu) 特

3、點： （1） 傳動靈敏。 （2） 從動桿的構(gòu)造最簡單，但易磨損。 應用：只適用于作用力不大和速度較低的場合 （如用于儀表等機構(gòu)中） 2 ?滾子從動件凸輪機構(gòu) 特點：磨損較小，可用來傳遞較大的動力，但結(jié)構(gòu)復雜 應用：常用于速度不高、載荷較大的場合。 3 ?平底從動件凸輪機構(gòu) 特點：傳動平穩(wěn)，潤滑較好，傳動效率高 應用：常用于高速傳動中。但平底從動件不能用于具有內(nèi)凹輪廓曲線的凸輪 4 # Y——. # # （三）按推桿的運動形式分 移動從動桿凸輪機構(gòu) 擺動

4、從動桿凸輪機構(gòu) 4.2凸輪機構(gòu)的從動件常用運動規(guī)律 （町 4.2.1基本概念 1、 基圓：以凸輪輪廓最小半徑r b所作的圓 2、 推程：從動件經(jīng)過輪廓AB段，從動件被推到最高位置 3、 推程角：角So,這個行程稱為，S 2稱為 4、 回程：經(jīng)過輪廓CD段，從動件由最高位置回到最低位置； 5、 回程角：角S 2 6、 遠停程角：角S 1 7、 近停程角：角S 3 凸輪與從動件的關(guān)系： 從動件的運動規(guī)律取決于凸輪的輪廓曲線形狀。 4.2.2從動件的運動規(guī)律 1 ?等速運動規(guī)律 等速運動規(guī)律：當凸輪作等角速度旋轉(zhuǎn)時，從動件上升或下降的速度為一 常數(shù)，這種運動規(guī)律

5、稱之。 （1）位移曲線（S — S曲線） 若從動件在整個升程中的總位移為 h，凸輪上對應的升程角為S ,那么由運動 學可知，在等速運動中，從動件的位移 S與時間t的關(guān)系為: S= v ? t 凸輪轉(zhuǎn)角S與時間t的關(guān)系為：S = t 則從動件的位移S與凸輪轉(zhuǎn)角S之間的關(guān)系為: S =— co v和3都是常數(shù)，所以位移和轉(zhuǎn)角成正比關(guān)系。因 此，從動件作等速運動的位移曲線是一條向上的 斜直 從動件在回程時的位移曲線則與下圖相反，是 條向下的斜直線 (2) 等速運動凸輪機構(gòu)的工作特點 由于從動件在推程和回程中的速度不變，加速度為零，故運動平穩(wěn)；但在運動 開始和終止時；從動件

6、的速度從零突然增大到 V或由V突然減為零，此時，理論上 的加速度為無窮大，從動件將產(chǎn)生很大的慣性力，使凸輪機構(gòu)受到很大沖擊，這種 沖擊稱剛性沖擊。隨著凸輪的不斷轉(zhuǎn)動，從動件對凸輪機構(gòu)將產(chǎn)生連續(xù)的周期性沖 擊，引起強烈振動，對凸輪機構(gòu)的工作十分不利。因此，這種凸輪機構(gòu)一般只適用 于低速轉(zhuǎn)動和從動件質(zhì)量不大的場合。 2 ?等加速等減速運動規(guī)律 等加速等減速運動規(guī)律：當凸輪作等角速度旋轉(zhuǎn)時，從動件在升程 (或回程)的 前半程作等加速運動，后半程作等減速運動。這種運動規(guī)律稱為。 (1)位移曲線(S 曲線) 1 s at 2 由運動學可知，當物體作初速度為零的等加速度直線運動時，物體的位

7、移方程: 在凸輪機構(gòu)中，凸輪按等角速度3旋轉(zhuǎn)，凸輪轉(zhuǎn)角S與時間t之間的關(guān)系為： D v A, 2r 1 2 3 T 等加速等減速運動規(guī)律位移曲線 則從動件的位移S與凸輪轉(zhuǎn)角S之間的關(guān)系為： s_ a?， 式中a和3都是常數(shù)，所以位移s和轉(zhuǎn)角S成二次函數(shù) 2 的關(guān)系，所以，從動件作等加速等減速運動的位移曲線是拋物線。因此，從動件在 推程和回程中的位移曲線是由兩段曲率方向相反的拋物線連成。 (2)等加速等減速運動凸輪機構(gòu)的工作特點 從動件按等加速等減速規(guī)律運動時，速度由零逐漸增至最大，而后又逐步

8、減小趨近零，這樣就避免了剛性沖擊，改善了凸輪機構(gòu)的工作平穩(wěn)性。因此，這種 凸輪機構(gòu)適合在中、低速條件下工作。 4.3盤形凸輪機構(gòu)的輪廓設(shè)計簡介 一、作圖原理 反轉(zhuǎn)法：在整個機構(gòu)上加上一個反轉(zhuǎn)的角速度，機構(gòu)中的各件的相對運動不變， 凸輪不動，從動件一方面繞圓心作- 3,另一方面在自己的導路中按預定的規(guī) 律運動。尖頂?shù)能壽E就是凸輪的輪廓。 二、作圖 1、尖頂對心移動從動件盤形凸輪 (1) 選取適當比例尺作位移線圖和基圓 (2) 作位移線圖和基圓取分點 保持等分角度一致 (3) 沿導路方向量取各點的位移量 (4) 光滑連接各點，形成輪廓曲線 認 對心移動從動件盤形凸輪輪廓

9、的繪制 2、滾子移動從動件盤形凸輪 (1)同前 (2)在已畫出的理論輪廓曲線上選一系列點為圓心， 以滾子半徑為半徑作若干 個滾子圓，此圓族的內(nèi)包絡線即為所求的凸輪輪廓曲線。它是實際與滾子 接觸的凸輪輪廓，所以稱為凸輪的實際輪廓。 4.4凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 441滾子半徑的選擇 (1)內(nèi)凹凸輪廓線 無論滾子半徑多大，總能由理論廓線求出實際輪廓 (2)外凸凸輪廓線 光滑曲線 出現(xiàn)尖點 出現(xiàn)交叉 運動失真：當滾子半徑小于等于理論輪廓上的最小曲率半徑時，實際輪廓出現(xiàn) 尖點或交叉，在進行加工時，尖點以外的部分將被刀具切去，凸輪輪廓出現(xiàn)過度切 割，使從動件不能準

10、確實現(xiàn)預期的運動規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為運動失真。 避免運動失真的措施: ① 減小滾子半徑rT ② 增大基圓半徑rb 滾子半徑的選擇原則： 根據(jù)結(jié)構(gòu)、強度等方面的限制，選擇滾子半徑大小。若利用該滾子半徑使從動件 產(chǎn)生運動失真，則增大基圓半徑。 442壓力角的校核 壓力角——凸輪機構(gòu)從動件速度方向與該點受力方向的夾角稱為壓力角 :-o F— 『F^Fcosa 有用力 F — Fsin 有害力 :? T— F’J, F機構(gòu)傳動不利。所以壓力角越小越好。 :-t im,則機構(gòu)自鎖，所謂自鎖即無論凸輪施加多大的力都無法使機構(gòu)運動, 這種現(xiàn)象必須避免。 在其它條件不變的情況下，壓力角越小，基圓半徑越大，即凸輪的尺寸越大。 從使結(jié)構(gòu)緊湊的觀點看，壓力角二越大越好。 兼顧以上二者，必須規(guī)定一個許用的［〉］o 對直動從動件凸輪機構(gòu)［〉］=30?38 擺動從動件凸輪機構(gòu)［:］=40?50 工作行程 ［］=70?80 回程 443基圓半徑的選擇 凸輪基圓半徑選擇的前提是：:< [:?] 由于壓力角隨凸輪轉(zhuǎn)角變化，因此需求最大壓力角 :-max。 (1) 令 :ma>= [CC ]來確定r bmin (2) 令凸輪基圓半徑大于等于1.6?2倍的軸徑，檢驗:-是否小于[〉]，若不 滿足則增大基圓半徑。 13