凸轮_机械原理汇总.ppt

凸轮机构 本章要求了解凸轮机构的组成、分类、应用；从动件常用的运动规律；凸轮轮廓的设计方法。 重点：推杆常用运动规律的特点及其选择原则；盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计。 难点：凸轮基圆半径与压力角的关系。 凸轮是由一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，多为主动件，通常作等速连续转动，从动件作连续或间歇往复摆动、移动或平面复杂运动。从动件的运动规律完全取决于凸轮轮廓或沟槽的形状。 凸轮机构是含有凸轮的一种高副机构，由凸轮、从动件和机架三个构件、两个低副和一个高副组成的单自由度机构。 实际上，由于构件材料有弹性，加速度和惯性力不至于达到无穷大，但仍将造成强烈冲击。当加速度为正时，它将增大凸轮压力，使凸轮轮廓严重磨损；加速度为负时，可能会造成用力封闭的从动件与凸轮轮廓瞬时脱离接触，并加大力封闭弹簧的负荷。因此这种运动规律只适用于低速，如自动机床刀具进给机构以及在低速下工作的一些凸轮控制机构。 （2）当机械的工作过程只要求从动件实现一定的工作行程，而对其运动规律无特殊要求时，低速时考虑使凸轮机构具有较好的动力特性和便于加工。高速时主要考虑以减小惯性力和冲击为依据来选择从动件的运动规律。 例如，用于机床操纵机构中的凸轮机构，主要是要求凸轮转过一定角度，从动件摆动一定角度。至于从动件按什么规律运动并不重要。所以从动件运动规律的选择是在满足位移要求的前提下，尽可能使凸轮便于加工，例如，用圆弧和直线组成凸轮的轮廓曲线。 （3） 对于高速轻载的凸轮机构，当凸轮高速转动时，将使从动件产生很大的惯性力从而增大运动副中的动压力和摩擦力，加剧磨损、降低使用寿命。因此，使其最大加速度不要太大，以减小惯性力，改善其动力性能，就成为选择从动件运动规律的主要依据。 对于大质量的从动件，由于其动量mv较大，当从动件突然被阻止时，将出现很大的冲击力。因此对这类从动件应注意最大速度不宜太大。 三、从动件运动规律的选择 1. 选择推杆运动规律的基本要求 ◆满足机器的工作要求； ◆使凸轮机构具有良好的动力特性； ◆使所设计的凸轮便于加工。 2. 根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况 （1）当机械的工作过程对从动件的运动规律有特殊要求，凸轮转速不太高时，首先满足从动件的运动规律，其次考虑动力特性和便于加工。 例如各种机床中控制刀架进给的凸轮机构，为了加工出表面光滑的零件，并使机床载荷稳定，要求进刀时刀具作等速运动，故从动件应选择等速运动规律。内燃机配气凸轮机构，工作要求气门的开关愈快愈好，全开的时间保持得愈长愈好，同时为了避免产生过大的惯性力，减小冲击和噪音，从动件可选用等加速等减速运动规律。 工件 工件 ω 前面说过,凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动规律。反之，从动件不同的运动规律要求凸轮具有不同形状的轮廓曲线，也即是说，凸轮轮廓曲线的形状取决于凸轮机构从动件的 运动参数。根据已知从动件运动规律求轮廓曲线既凸轮机构 的设计. 按给定从动件位移线图设计凸轮廓线是画位移线图的逆过程 §3 用图解法设计盘形凸轮轮廓曲线 一、图解法的原理---反转法 假想给整个机构加一公共角速度-ω 凸轮：相对静止不动 推杆：一方面随导轨以-ω绕 凸轮轴心转动另一方面又沿 导轨作预期的往复移动 推杆尖顶在这种复合运动中 的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线 依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线. 给整个凸轮机构施以-ω时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。 O -ω 3’ 1’ 2’ 3 3 1 1 2 2 ω 二、图解法的方法和步骤 设计凸轮廓线的图解法是根据反转法原理作出从动件推杆尖顶 在反转运动中依次占据的各位置，然后作出其高副元素所形成 的曲线族；并作从动件高副元素所形成的曲线族的包络线，即 是所求的凸轮轮廓曲线。 1、对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构 设计要求：已知凸轮的基圆半径为rb,凸轮沿逆时针方向等速回 转。而推杆的运动规律如图所示。试设计该对心直动尖顶从动件 盘形凸轮机构的凸轮廓线。 60° r0 120° -ω ω 1’ 设计步骤小结： ①选比例尺μl作基圆rb。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后从动件尖顶在各等份点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。 1、对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构 1’ 3’ 5’ 7’ 8’ 2’ 3’ 4’ 5’ 6’ 7’ 8’ 9’ 10’ 11’ 12’ 13’ 14’ 90° 90° A 1 8 7 6 5 4 3 2 14 13 12 11 10 9 60° 120° 90° 90° 1 3 5 7 8 9 11 13 15