江苏大学机械原理及设计课件第四章 凸轮机构.ppt

第4章 凸轮机构及其设计 第4章 凸轮机构及其设计 4.1 凸轮机构的应用及分类4.1.1 凸轮机构的组成 1 ─凸轮 2 ─从动件 3 ─机架 自动机床进刀凸轮机构 当圆柱凸轮绕其轴线转动时，通过其沟槽与摆杆一端的滚子接触，并推动摆杆绕固定轴按特定的规律作往复摆动，同时通过摆杆另一端的扇形齿轮驱动刀架实现进刀或退刀运动。 绕线机凸轮机构 这种凸轮在运动中能推动摆动从动件2实现均匀缠绕线绳的运动学要求。 4.1.2 凸轮机构的分类1. 按凸轮的形状分类 盘形凸轮：最基本的形式，结构简单，应用最为广泛 移动凸轮：凸轮相对机架做直线运动 圆柱凸轮：空间凸轮机构 2. 按从动件的形状分类 3. 按从动件的运动形式分类 4.按凸轮与从动件维持高副接触的方法分类 (1) 力封闭─依靠从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮轮廓始终保持高副接触。 (2) 型封闭─依靠凸轮与从动件的特殊几何结构来保持两者始终接触 沟槽凸轮 ： 通过其沟槽两侧的廓线 始终保持与从动件接触。 优点：封闭方式结构简单 缺点：加大了凸轮的尺寸和重量 等宽凸轮机构： 凸轮廓线上任意两条平行切线间的距离都等于框架内侧的宽度。 等径凸轮机构： 两滚子中心间的距离始终保持不变。 共轭凸轮机构： 4.2 从动件常用运动规律 4.2.1 凸轮机构的运动学设计参数 基圆─以凸轮轮廓的最小向径rb所作的圆 升程─从动件上升的最大距离h 推程运动角Φ0 远休止角Φs 4.2.2 从动件常用运动规律 1.等速运动 2.等加速等减速(抛物线)运动 3.简谐运动(余弦加速度运动) 4.摆线运动 5. 3-4-5多项式运动 4.2.3 从动件运动规律的选择 1. 常用运动规律性能比较 2.从动件运动规律的选择原则 考虑因素： 对运动规律的要求 凸轮的转速（动力特性和便于加工） 4.2.4 从动件运动规律的组合 1.满足工作对运动规律的特殊要求； 2.为避免刚性冲击，位移曲线和速度曲线必须连续；而为避免柔性冲击，加速度曲线也必须连续。 3. 尽量减小速度和加速度的最大值。 4.3 图解法设计平面凸轮轮廓曲线 4.3.1 凸轮轮廓设计的反转法原理 4.3.2 图解法设计凸轮轮廓1.尖顶从动件盘形凸轮 (1)尖顶直动从动件盘形凸轮 2. 尖顶摆动从动件盘形凸轮 3.刀具的中心轨迹方程 4.5 凸轮机构基本尺寸的确定4.5.1 凸轮机构的压力角及其许用值  2.借助诺模图 3.许用压力角[α]及从动件的运动规律 4.5.1 滚子半径的选择 外凸凸轮廓线 运动失真 原因： 避免方法： 滚子半径的选择 考虑结构、强度与运动规律等因素 4.5.3 平底从动件凸轮的基圆半径及平底宽度的确定 平地宽度的确定 4.6 圆柱凸轮机构 一、直动从动件圆柱凸轮机构 二、摆动从动件圆柱凸轮机构 应用数控铣床或凸轮磨床可加工凸轮的实际廓线。在加工凸轮前需计算刀具的中心轨迹方程。 平面凸轮廓线设计 1、压力角：从动件与凸轮在接触点处的受力方向与其在该点绝对速度方向之间所夹的锐角　　 2、许用压力角 许用压力角：为改善凸轮机构的受力情况、提高机械效率，规定了允许采用的最大压力角　　。 　　推程（工作行程）推荐的许用压力角为： 　　直动从动件 　　摆动从动件 　　回程（空回行程） 4.5.2 基圆半径的确定 １、理论计算 为保证凸轮机构在整个运动周期中均能满足　　　　　，应选取计算结果中的最大值作为凸轮的基圆半径。 滚子半径大小对凸轮实际轮廓的影响 实际廓线出现交叉，从动件不能准确地实现预期的运动规律—运动失真 凸轮出现过度切割的现象，从动件无法完全实现预期的运动规律。 原因？？？ 1、平底凸轮轮廓交叉现象 平底宽度 : 机械工程学院机械设计系 * 从动件常用运动规律 图解法设计平面凸轮轮廓曲线 解析法设计平面凸轮轮廓曲线 凸轮机构基本尺寸的确定 圆柱凸轮机构 凸轮机构的应用及分类 高副机构 内燃机配气凸轮机构 1-圆柱凸轮 2-摆杆 3-滚子 绕线机凸轮机构 1-凸轮 2-摆动从动件 3-线轴 盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮 尖端从动件 尖端能以任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。但尖端处极易磨损，只适用于低速场合。 滚子从动件 平底从动件 凸轮与从动件之间为滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，可用于传递较大的动力。 从动件与凸轮之间易形成油膜，润滑状况好，受力平稳，传动效率高，常用于高速场合。但与之相配合的凸轮轮廓须全部外凸。 移动从动件 摆动从动件 缺点：从动件的运动规律的选择受