08、第三章、凸轮机构(设计凸轮机构应注意的问题)幻灯片.ppt

第三章 凸轮机构 （设计凸轮机构应注意的问题） * * 机械科教师：马少萍 2005年8月制作 复习旧课： 1、按给定运动规律设计凸轮廓线的方法有哪几类？ 2、图解法设计凸轮廓线的基础是反转法，其含义是什么？ 3、图解法可以设计哪几类凸轮廓线？ （1）、尖底对心移动从动件盘形凸轮； （2）、滚子对心移动从动件盘形凸轮； （3）、平底对心移动从动件盘形凸轮； （4）、偏置移动从动件盘形凸轮； （5）、摆动从动件盘形凸轮机构。 反转法的含义是：给凸轮机构施加一个与凸轮的ω等值反向的- ω ，使凸轮相对固定不动，从动件在随同导路以- ω绕凸轮轴心转动并相对导路按预定规律运动时，其尖端的运动轨迹就是凸轮的廓线。 图解法，解析法。 §3-4 设计凸轮机构应注意的问题 一、压力角的校核 1、压力角：接触点法线与从动件上作用点速度方向所夹的锐角。 如图：把法向力Fn分解成： 有效分力Fy= Fn.cosα 有害分力Fx= Fn.sinα 由式知：α增大， Fy减小， Fx增大； 摩擦阻力Ff=f .Fx也随之增大。 2、自锁：当Fy＜ Ff时，则无论凸轮给从动件施加多大的力，都无法驱动从动件运动的现象称之。 3、为保证凸轮机构有良好的传力性能，避免产生自锁现象，必须限制： α max≤[α] 一般推荐：推程运动 回程运动 移动从动件：[α]=30° [α]=70°~80° 摆动从动件：[α]=35°~45° 4、压力角的校核 凸轮轮廓线上各点的压力角是不相等的， α max一般出现在： ⑴、推程的起始位置； ⑵、从动件有最大速度的位置； ⑶、凸轮廓线向径最大的部分。 设计时，可根据估计在凸轮轮廓线取α max 的几点位置进行检测，如右图示。 当凸轮机构的最大压力角α max＞[α] 时，可采用下列措施减少压力角： ⑴、增大基圆半径； ⑵、采用偏置移动从动件，以减少推程的最大压力角。当凸轮顺时针转时，从动件的导路位于凸轮回转中心的左侧；当凸轮逆时针转时，从动件的导路位于凸轮回转中心的右侧。 二、基圆半径的确定 绘画凸轮轮廓线时，必须先确定基圆半径rb， ∵rb越小， α越大，虽然机构紧凑，但有效分力Fy= Fn.cosα会变小。 ∴在选取rb时应注意下列两点： ⑴、 在确保α max≤[α]的前提下， rb越小，机构越紧凑； ⑵、适当增大rb，使α减小，增大有效分力，改善机构的传力性能，减小磨损。 对平底移动从动件盘形凸轮机构，如左图α=0。但从动件只能与外凸的轮廓线相切，凸轮轮廓线不能内凹，才能保证接触。 如右图：当rb过小会出现廓线内凹和包络线相交的现象。 三、滚子半径的选择 rT取大一些，有利于减小凸轮与滚子间的接触应力，提高滚子及其心轴的强度和寿命。但rT过大，机构尺寸会增大，导致从动件“运动失真”。∴ rT的选择与ρmin有关。 设： ρ’ — 凸轮实际轮廓曲率半径； ρmin —凸轮理论轮廓上的最小曲率半径； rT —滚子半径。 1、当理论廓线内凹时，如右图示： ρ’ = ρmin+ rT 可见，工作轮廓曲线无论rT 取何值都可作出。 2、当理论廓线外凸时，凸轮实际轮廓曲率半径ρ’ = ρmin-rT， 根据ρmin和rT之间的关系，分为下列三种情况讨论： ⑴、如左图示： ∵当ρmin＞rT 时， ρ’ = ρmin-rT ＞0， ∴凸轮实际轮廓线 为一光滑曲线。 ⑵、如左图示： ∵当ρmin＝rT 时， ρ’ = ρmin-rT ＝0， 凸轮实际轮廓线出现尖点，尖点极易磨损。磨损后，从动件不能精确地按预期的运动规律运动； ∴产生“运动失真”现象。 ⑶、如左图示： ∵当ρmin＜rT 时， ρ’ = ρmin-rT ＜ 0， ∴凸轮实际轮廓线出现交叉， 交叉点以外部分在加工凸轮 时会被切削掉，从而导致从 动件产生严重的“运动失真” 现象。 上述三种情况可归纳如右图。 由此可见，设计时应保证滚子半径rT ＜ ρmin。 一般取rT ＜ 0.8 ρmin。 ∵凸轮基圆半径rb越大，则凸轮廓线的最小曲率半径ρmin也越大； ∴也可按凸轮的基圆半径rb进行选取凸轮的滚子半径rT； 常取rT = 0.4rb 四、凸轮的结构与材料 1、凸轮的结构 基圆半径较小时，做成凸轮轴； 凸轮与轴的联接方式常用有几种： 平键联接—如右图示：