凸轮机构教案.doc

凸轮机构 4.1 凸轮机构的类型及应用 4.1.1 凸轮机构的组成和应用 组成：由凸轮、从动件和机架三部分组成 只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律结构简单凸轮机构是高副机构，易于磨损只适用于传递动力不大的场合。应用实例：内燃机配气机构 绕线机的凸轮机构 凸轮自动送料机构 结论：从动杆的运动规律取决于凸轮轮廓曲线或凹槽曲线的形状。 二、凸轮机构的分类 ()按凸轮的形状分1．盘形凸轮(盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转) 尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构滚子移动从动杆盘形凸轮机构 滚子摆动从动杆盘形凸轮机构平底移动从动杆盘形凸轮机构平底摆动从动杆盘形凸轮机构2．移动凸轮(移动凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动) 特点：凸轮和从动件都可作往复移动。 3. 圆柱凸轮圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。）(二)按从动杆的端部分1．尖顶从动杆的构造最简单，但易磨损只适用于作用力不大和速度较低的场合(如用于仪表等机构中)。2．滚子磨损较小，可用来传递较大的动力，3．平底润滑较好，常用于高速传动中。 （三）按推杆的运动形式分移动从动杆凸轮摆动从动杆凸轮 4.2.1 基本概念 1、基圆：以凸轮轮廓最小半径 rb所作的圆 2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置 3、推程角：角δ0，这个行程称为，δ2称为 4、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置； 5、回程角：角δ2 6、远停程角：角δ1 7、近停程角：角δ3 凸轮与从动件的关系： 从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓曲线形状。 4.2.2 从动件的运动规律 1． 若从动件在整个升程中的总位移为 h，凸轮上对应的升程角为δ0，那么由运动学可知，在等速运动中，从动件的位移S与时间t的关系为： S＝v·t 凸轮转角δ与时间t的关系为：δ＝ω·t 则从动件的位移S与凸轮转角δ之间的关系为： v和ω都是常数，所以位移和转角成正比关系。因此，从动件作等速运动的位移曲线是一条向上的斜直线。 从动件在回程时的位移曲线则与下图相反，是一条向下的斜直线。 （2）等速运动凸轮机构的工作特点 由于从动件在推程和回程中的速度不变，加速度为零，故运动平稳；但在运动开始和终止时；从动件的速度从零突然增大到v或由v突然减为零，此时，理论上的加速度为无穷大，从动件将产生很大的惯性力，使凸轮机构受到很大冲击，这种冲击称刚性冲击。随着凸轮的不断转动，从动件对凸轮机构将产生连续的周期性冲击，引起强烈振动，对凸轮机构的工作十分不利。因此，这种凸轮机构一般只适用于低速转动和从动件质量不大的场合。 2． (1)位移曲线(S—δ曲线) 由运动学可知，当物体作初速度为零的等加速度直线运动时，物体的位移方程： 在凸轮机构中，凸轮按等角速度ω旋转，凸轮转角δ与时间t之间的关系为： t=δ/ω 则从动件的位移S与凸轮转角δ之间的关系为： 式中a和ω都是常数，所以位移s和转角δ成二次函数的关系，所以，从动件作等加速等减速运动的位移曲线是抛物线。因此，从动件在推程和回程中的位移曲线是由两段曲率方向相反的抛物线连成。 (2)等加速等减速运动凸轮机构的工作特点 从动件按等加速等减速规律运动时，速度由零逐渐增至最大，而后又逐步减小趋近零，这样就避免了刚性冲击，改善了凸轮机构的工作平稳性。因此，这种凸轮机构适合在中、低速条件下工作。 4.3 盘形凸轮机构的轮廓设计简介 一、作图原理 反转法：在整个机构上加上一个反转的角速度，机构中的各件的相对运动不变，凸轮不动，从动件一方面绕圆心作–ω，另一方面在自己的导路中按预定的规律运动。尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓。 二、作图 1、尖顶对心移动从动件盘形凸轮 （1）选取适当比例尺作位移线图和基圆 （2）作位移线图和基圆取分点 保持等分角度一致 （3）沿导路方向量取各点的位移量 （4）光滑连接各点，形成轮廓曲线 2、滚子移动从动件盘形凸轮 （1）同前 （2）在已画出的理论轮廓曲线上选一系列点为圆心，以滚子半径为半径作若干个滚子圆，此圆族的内包络线即为所求的凸轮轮廓曲线。它是实际与滚子接触的凸轮轮廓，所以称为凸轮的实际轮廓。 4.4 凸轮机构的结构设计 4.4.1 滚子半径的选择 （1）内凹凸轮廓线 无论滚子半径多大，总能由理论廓线求出实际轮廓。 （2）外凸凸轮廓线 光滑曲线 出现尖点 出现交叉 运动失真：当滚子半径小于等于理论轮廓上的最小曲率