第三章凸轮机构.ppt

3.3.2.3 对心直动平底从动件盘形凸轮机构 如图3-14所示，设计平底从动件盘形凸轮时，首先在平底上选一个固定点A。视为尖顶，按照尖顶从动件凸轮轮廓的设计方法，求出从动件在运动中依次所占据的位置点A1、A2、A3…。其次，过这些点画出一系列代表平底的直线A1B1、A2B2、A3B3…然后作这些直线的包络线，便得到凸轮的轮廓曲线。 图3-14 平底直动从动件凸轮机构 3.3.2.4 偏置直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 设计偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线。已知偏距e=4mm，基圆半径rb=20mm，从动件的行程h=12mm，其运动规律如图3-15(a)所示。 偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计方法与前述相似。但由于从动件导路的中心线不通过凸轮的转动中心O，存在一个偏距e，因此从动件在反转过程中的各个位置上，导路中心线始终与凸轮中心O保持偏距e。所以，以凸轮中心O为圆心，偏距e为半径画一个圆，这个圆就称为偏距圆，如图3-15所示。导路中心线与所作的偏距圆处处相切，从动件的位移应沿这些切线量取。具体设计步骤如下。 (1) 根据给定的从动件的运动规律，将φ轴各运动角分段等分，如图3-15(a)所示。 (2) 取同样的长度比例尺，以O为圆心，分别以rb和e为半径作基圆和偏距圆。 (3) 在基圆上任取一点B0作为从动件推程的起始点。过B0作偏距圆的切线，该切线即是从动件位于推程起始位置时其导路的中心线。 (4) 由B0点开始，沿与ω相反的方向将基圆分成与位移线图相同的等份，得各等分点Cl、C2、C3…。过Cl、C2、C3…作偏距圆的切线，这些切线即为在反转中从动件导路依次占据的位置。 (5) 在各切线上自Cl、C2、C3…起截取C1B1=11′，C2B2=22′，B3C3=33′…得B1、B2、B3…。将Bl、B2、B3…各点连接成光滑的曲线，即为所要求的凸轮轮廓曲线，如图4-15(b)所示。 当偏距e=0时，偏置直动从动件盘形凸轮机构就变为对心直动从动件盘形凸轮机构。 其他类型的凸轮机构，其轮廓线的作图方法和步骤与前述方法相同。 图3-15 偏置直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 3.4 凸轮机构设计中的几个问题 3.4.1 滚子半径的选择 由于滚子从动件与凸轮的摩擦力小，磨损小，因而得到了广泛应用。设计时，为了提高滚子的强度和耐磨性，一般宜选用较大的滚子直径。但滚子半径的大小，要受到凸轮轮廓最小曲率半径的限制。 (1) 当rTρmin时，实际廓线为一光滑曲线，如图3-16(a)所示。ρmin为外凸的理论轮廓线的最小曲率半径，rT为滚子半径。 (2) 当rTρmin，时，按包络原理画出的实际轮廓线即出现交叉现象，如图3-16(b)所示。加工制造该凸轮时，这个交叉部位将被切掉。因此，凸轮工作时从动件不能实现所需的运动规律，即运动失真。 图3-16 滚子半径的选择 (3) 若rT=ρmin，凸轮的实际轮廓线就会产生尖点，如图3-16(c)所示，这样的凸轮在工作时，尖点的接触应力很大，易于磨损，当凸轮工作一段时间后也会引起运动的失真。 设计时通常取rT≤0.8ρmin，或ρbmin=ρmin-rT≥3~5mm。若按此条件选择的滚子半径太小而不能满足安装和强度要求时，应加大凸轮的基圆半径，重新设计凸轮轮廓曲线。 如图3-16(d)所示为内凹的凸轮轮廓线，可以看出，该凸轮的实际轮廓线的曲率半径ρbmin等于理论轮廓线的曲率半径ρ与滚子半径rT之和，因此，无论滚子半径的大小如何，实际轮廓线总不会变尖，更不会交叉。 3.4.2 凸轮机构的压力角及其校核 3.4.2.1 压力角及许用值 如图3-17所示为对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。若不计摩擦，凸轮给予从动件的力F将沿接触点的轮廓法线n-n方向，从动件的运动方向与力F之间所夹的锐角α称为压力角。将凸轮对从动件的作用力F分解为F1和F2，可得F1=Fcosα，F2=Fsinα。 F1是推动从动件上升的驱动力，为有效分力；F2将使从动件在导路中产生侧压力而增大摩擦，为有害分力。压力角α越大，有害分力F2越大，有效分力F1越小，使得机构的受力情况越差，传动效率越低。当压力角α增大到一定值时，有害分力F2所引起的摩擦阻力将大于有效分力F1，这时，无论凸轮对从动件的作用力F1有多大，都不能使从动件运动，机构处于静止的状态，这种现象称为机构的自锁。 因此，为了保证凸轮机构正常地工作和具有良好的传力性能，压力角越小越好。压力角的大小反映了机构传力性能的好坏，是机构设计的一个重要参数，设计时必须对压力角α加以限制。由于凸轮轮廓上各点的压力角通常是变化的，因此应使最大压力角不超过许用值，即 αmax≤[α] (3-6) 式中