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第四章 第四章 凸轮机构及其设计 4.1?凸轮机构的组成、类型、特点与应用 4.2?凸轮机构的运动分析与力分析 4.3?从动件常用运动规律 4.4?用作图法设计凸轮廓线 4.5?用解析法设计盘形凸轮廓线 4.6?凸轮机构基本尺寸的确定 4.7?凸轮机构的计算机辅助设计实例 4.1?凸轮机构的组成、类型、特点与应用 凸轮机构的组成与功能 凸轮机构的类型 凸轮机构的特点与应用 2 按照从动件的形状分类 （1） 尖顶从动件 从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。这种从动件结构最简单，但尖端处易磨损，故只适用于速度较低和传力不大的场合。 2 按照从动件的形状分类 （2） 滚子从动件 为减小摩擦磨损，在从动件端部安装一个滚轮，把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，可用来传递较大的动力，故这种形式的从动件应用很广。 2 按照从动件的形状分类 （3） 平底从动件 从动件与凸轮轮廓之间为线接触，接触处易形成油膜，润滑状况好。此外，在不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终垂直于从动件的平底，受力平稳，传动效率高，常用于高速场合。缺点是与之配合的凸轮轮廓必须全部为外凸形状。 3．按照从动件的运动形式分类 ??? 按照从动件的运动形式分为移动（直动）从动件和摆动从动件凸轮机构。移动从动件凸轮机构又可根据其从动件轴线与凸轮回转轴心的相对位置分成对心和偏置两种。 两种典型等宽凸轮 1 等距曲线 2 圆 凸轮的命名规律 （对心/偏心）+推杆的运动形式+推杆的形式+凸轮的形式 命名：摆动滚子从动件盘形凸轮 直动滚子从动件移动凸轮 对心直动滚子从动件盘形凸轮 对心直动平底从动件盘形凸轮 偏置直动滚子从动件盘形凸轮 凸轮机构的应用（功能） 凸轮机构在生产实际中应用广泛。概括地讲，其功能主要有以下几个方面：? ?? ?1．实现无特定运动规律要求的工作行程? ?????在一些控制装置中，只需要从动件实现一定的工作行程，而对从动件的运动规律及运动和动力特性并无特殊要求，采用凸轮机构可以很方便地实现从动件的这类工作行程。 图示为某车床床头箱中用以改变主轴转速的变速操纵机构。?图中1为手柄，2，7为摆杆，3，6为拨叉，4，5分别为三联和双联滑移齿轮，8为圆柱凸轮，其上有两条曲线凹槽（即凸轮廓线）。 2．实现有特定运动规律要求的工作行程 自动机床上的进刀机构，就是利用凸轮机构实现复杂运动规律的一个实例。通常刀具的进给运动包括以下几个动作： ?到位行程：即刀具以较快的速度接近工件的过程； ?工作行程：即刀具等速前进切削工件的过程； ?返回行程：即刀具完成切削动作后快速退回的过程； ?停歇行程：即刀具复位后停留一段时间，以便进行更换工件等动作，然后开始下一个运动循环。 这样一个复杂的运动规律，就是由一摆动从动件圆柱凸轮机构来实现的。 3．实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程 船用柴油机的配气机构。当凸轮1转动时，推动从动件2和2上下往复移动，通过摆臂3使气阀4开启或关闭，以控制可燃物质在适当的时间进入气缸或排出废气。由于曲轴的工作速度很高，阀门必须在很短的时间内完成起闭动作，因此要求机构必须具备有良好的动力学性能。而凸轮机构只要设计得当，就完全能胜任这一工作。 ??? 除上述功能外，凸轮机构经过适当组合，还可以实现复杂的运动轨迹。 第四章 凸轮机构及其设计 4.1?凸轮机构的组成、类型、特点与应用 4.2?凸轮机构的运动分析与力分析 4.3?从动件常用运动规律 4.4?用作图法设计凸轮廓线 4.5?用解析法设计盘形凸轮廓线 4.6?凸轮机构基本尺寸的确定 4.7?凸轮机构的计算机辅助设计实例 4.2 凸轮机构的运动分析与力分析 凸轮机构的工作循环与从动件的位移线图 凸轮机构的运动分析 凸轮机构的力分析与压力角 思考题 4.2.1? 凸轮机构的工作循环与从动件的位移线图 1 从动件位移线图????以横坐标代表凸轮的转角ψ，以纵坐标代表从动件位移S（两坐标均应取一适当的比例尺）,在凸轮转一周的工作循环中所画出的曲线S=S(ψ)就称为从动件的位移线图。 4.2.3 凸轮机构的力分析与压力角 凸轮机构的力分析? 1 高副处考虑滑动摩擦时凸轮给予从动件的作用力P的方向如何确定？ P力的方向自接触点处的公法线方向逆时针偏转摩擦角ψ1 2 考虑摩擦时移动副处机架给予从动件的全反力的合力R1和R2的方向如何确定？ 从动件相对机架的速度方向向上，所以全反力R1和R2向下偏转摩擦角ψ2。 凸轮机构的压力角 ? ??? 不计摩擦时凸轮对从动件作用力的方向(高副接触点的法线