5凸轮机构详解.ppt

§5－l 凸轮机构的应用及分类 §5－2 常用的从动件运动规律 §5－3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法 §5－4 凸轮机构基本尺寸的确定 §5－5 凸轮机构的结构和精度 凸轮机构是含有凸轮的一种高副机构，在自动机械和半自动机械中得到了广泛的应用。 凸轮是一具有曲面轮廓的构件，一般多为原动件（有时为机架）；当凸轮为原动件时，通常作等速连续转动或移动，而从动件则按预期输出特性要求作连续或间歇的往复摆动、移动或平面复杂运动。 一、凸轮机构的应用 凸轮机构具有结构简单，可以准确实现要求的运动规律等优点，因而在工业生产中得到广泛的应用。 如图5－1所示的内燃机配气凸轮机构，原动凸轮1连续等速转动，通过凸轮高副驱动从动件2（阀杆）按预期的输出特性启闭阀门，使阀门既能充分开启，又具有较小的惯性力。 图5-2所示为绕线机排线凸轮机构 绕线轴3连续快速转动，经蜗杆传动带动凸轮1缓慢转动，通过凸轮高副驱动从动件2往复摆动，从而使线均匀地缠绕在绕线轴上。 冲床装卸料凸轮机构 原动凸轮1固定于冲头上，当其随冲头往复上下运动时，通过凸轮高副驱动从动件2以一定规律往复水平移动，从而使机械手按预期的输出特性装卸工件。 罐头盒封盖机构 图4－4所示的罐头盒封盖机构，亦为一凸轮机构。 原动件1连续等速转动，通过带有凹槽的固定凸轮3的高副导引从动件2上的端点C沿预期的轨迹——接合缝S运动，从而完成罐头盒的封盖任务。 在图5－5所示的巧克力输送凸轮机构中，当带有凹槽的圆柱凸轮1连续等速转动时，通过嵌于其槽中的滚子驱动从动件2往复移动，凸轮1每转动一周，从动件2即从喂料器中推出一块巧克力并将其送至待包装位置。 从以上诸例可以看出： 凸轮机构一般是由三个构件、两个低副和一个高副组成的单自由度机构。 二、凸轮机构的分类 在凸轮机构中，凸轮可为原动件也可为机架；但多数情况下，凸轮为原动件。 从不同角度出发，凸轮机构可作如下分类。 ㈠按两活动构件间的相对运动特性分类 (1)平面凸轮机构：两活动构件之间的相对运动为平面运动的凸轮机构 . (2)空间凸轮机构：两活动构件之间的相对运动为空间运动的凸轮机构， 下列凸轮机构哪些是平面凸轮机构？哪些是空间凸轮机构？ 1.平面凸轮机构 2.空间凸轮机构(Spatial Cam) 曲面凸轮机构 ㈡按从动件运动副元素形状分类 1.尖顶从动件：尖顶能与任意复杂凸轮轮廓保持接触，因而能实现任意预期的运动规律。尖顶与凸轮呈点接触，易磨损，故只宜用于受力不大的场合。 2.滚子从动件：为克服尖顶从动件的缺点，在尖顶处安装一个滚子，即成为滚子从动件。它改善了从动件与凸轮轮廓间的接触条件，耐磨损，可承受较大载荷，故在工程实际中应用最为广泛。 3.平底从动件：平底从动件与凸轮轮廓接触为一平面，显然它只能与全部外凸的凸轮轮廓作用。其优点是：压力角小，效率高，润滑好，故常用于高速运动场合。 根据运动形式的不同 以上三种从动件还可分为： 1.直动从动件； 2.摆动从动件； 3.作平面复杂运动从动件。 三、凸轮机构的特点 优点：只要设计出适当的凸轮轮廓，即可使从动件实现任意预期的运动规律，并且结构简单、紧凑、工作可靠。 缺点：凸轮为高副接触（点或线），压强较大，容易磨损，凸轮轮廓加工比较困难，费用较高。所以通常用于传力不大的控制机构 推程运动角：与从动件推程相对应的凸轮转角，φ0； 远休止角 ：与从动件远休程相对应的凸轮转角，φs； 回程运动角：与从动件回程相对应的凸轮转角，φ0； 近休止角 ：与从动件近休程相对应的凸轮转角，φs； 凸轮基圆 ：以凸轮轴心为圆心,以其轮廓最小向径 ro 为半径的圆； 从动件行程: 在推程或回程中从动件的最大位移,用 h 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。 二、从动件运动规律 从动件的位移s、速度v和加速度a随凸轮转角φ（或时间t）的变化规律称为从动件运动规律。 从动件运动规律又可分为基本运动规律和组合运动规律 1、基本运动规律 (1)等速运动规律 从动件在运动过程中速度为常数，而在运动的始、末点处速度产生突变，理论上加速度为无穷大，产生无穷大的惯性力，机构将产生极大的冲击，称为刚性冲击，此类运动规律只适用于低速运动的场合。 (2)等加速等减速运动规律 从动件在运动过程中加速度为常数。而在运动的始末点处加速度有突变，产生较大的加速度和惯性力，由此而引起的冲击称为柔性冲击，这种运动规律只适用于中速运动的场合。 (3)余弦加速度(简谐)运动规律 又名简谐运动规律。从动件在整个运动过程中速度皆连续，但在运动的始、末点处加速度有突变，产生柔性冲击，因而也只适用于中速