机械结构设计与维护 教学课件 ppt 作者 高朝祥 主编 王充 副主编第四章 凸轮机构.ppt

【知识目标】了解凸轮机构的类型和特点，理解凸轮机构的工作原理及应用。【能力目标】根据所学知识，能分析实际生产、生活中凸轮机构的工作原理。 【观察与思考】 观察图示的手动补鞋机，请思考其运动和动力是怎样传递的？ * * 第四章 凸轮机构 观察图示为一台绕线机，在工作过程中需要摇杆作往复摆动，使线匀速地缠绕在绕线轴上，请思考这个过程是怎样实现？ 组成 凸轮机构 凸 轮 从动件 机 架 锁合装置 是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，为主动件 被凸轮直接推动的构件称为推杆 使从动件与凸轮始终保持接触的装置 当凸轮连续转动时，通过其曲线轮廓与从动件之间的高副接触，推动从动件，使其按所预定的规律进行往复运动 固定的构件 一、 应用 第一节 凸轮机构的应用与分类 平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能近似地实现给定的运动规律，当从动件的位移、速度、加速度必须严格按照预定规律变化时，常用凸轮机构。 内燃机配气机构 自动送料机构 自动车床靠模机构 缝纫机挑线杆机构 二、 特点： 优点:适当设计凸轮的轮廓曲线，可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且设计简单;凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。 缺点:凸轮轮廓曲线的加工比较复杂，凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损。 凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。 三、凸轮机构的分类 圆柱凸轮是圆柱面上开有凹槽的圆柱体，利用它可使从动件得到较大的行程。 1.按凸轮的形状分：盘形凸轮 、移动凸轮、圆柱凸轮 。 盘形凸轮是绕固定轴线转动且有变化向径的盘形构件。盘形凸轮机构简单，应用广泛，但限于凸轮径向尺寸不能变化太大，故从动件的行程较短。 （1）盘形凸轮 （2）移动凸轮 移动凸轮是具有曲线轮廓、作往复直线移动的构件，它可看成是转动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。 盘形凸轮 移动凸轮 （3）圆柱凸轮 圆柱凸轮 从动件的端部装有滚子，由于从动件与凸轮之间可形成滚动摩擦，所以磨损显著减少，能承受较大载荷，应用最普遍。但端部重量较大，又不易润滑，故仍不宜用于高速。 2.按从动件末端形状分：尖顶、滚子、平底从动件 （1）尖顶从动件凸轮机构 从动件的端部呈尖点，能与任何形状的凸轮轮廓上各点相接触，因而理论上可实现任意预期的运动规律。但由于从动件尖顶易磨损，故只能用于轻载低速的场合。 （2）滚子从动件凸轮机构 从动件端部为一平底。若不计摩擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，传力性能良好，且凸轮与平底接触面间易形成润滑油膜，摩擦磨损小、效率高，故可用于高速，但不能用于凸轮轮廓有内凹的情况。 （3）平底从动件凸轮机构 3.按锁合方式分：力锁合、形锁合 4.按从动件运动方式分： 锁合是指从动件与凸轮之间始终保持的高副接触的装置。 （1）力锁合凸轮机构 （2）形锁合凸轮机构 直动从动件凸轮机构 摆动从动件凸轮机构 从动件导路是否通过凸轮回转中心 对心直动从动件凸轮机构 偏置移动从动件凸轮机构 依靠重力、弹力或其他外力来锁合 依靠凸轮和从动件几何形状来保证锁合 第二节 凸轮机构工作过程及从动件常用运动规律 当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。 一、工作过程与运动参数 1.基圆:以凸轮回转轴心为圆心，以凸轮的最小向径rb为半径所作的圆 　　上述运动过中，从动件的位移s、速度v和加速度a等随凸轮转角δ而变化的规律称为从动件的运动规律。从动件的运动规律可以用位移线图来表示。位移线图以从动件位移S或角位移φ为纵坐标，凸轮转角为横坐标所作出的线图。因为凸轮一般作等速转动，转角与时间成正比（δ=ωt），因此横坐标也可以代表时间t。以速度v或加速度a为纵坐标则作出速度线图或加速度线图。位移、速度、加速度线图统称为运动线图。 　　显然，从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状,反之，从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同形状的轮廓。因此，设计凸轮机构时，应首先根据工作要求确定从动件的运动规律，再据此来设计凸轮的轮廓曲线。 二、从动件的常用运动规律 　从动件作等速运动规律的运动线图如图所示。其位移曲线为斜直线，速度曲线为平直线，加速度曲线为零线。 １.等速运动规律 　是指凸轮以等角速度转动时，从动件在推程或回程的运动速度为常数的运动规律。 　（a)推程　　　　　　　(b)回程 由图可见，从动件在推程始末（回程）两点、处，速度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从而产生无穷大惯性力，引起刚性冲击或“硬冲”。因此，单独采用这种运动规律时，只能用于凸轮转速很低以及轻载的场合。 　由图可见，在推（回）程的始末点和前、后半程的交接处，加速度有限的突变，因而惯性力也产生有限的突变，由此将对机构造成有限大小的冲击，这种冲击称为“柔性冲击”或“软冲