机械设计基础 第4章 凸轮机构.ppt

第四节凸轮机构常用材料与结构一、凸轮机构常用材料及热处理二、凸轮机构的结构三、凸轮工作图一、凸轮机构常用材料及热处理凸轮机构属于高副机构，凸轮与从动件接触应力大，相对滑动时产生严重磨损；凸轮机构零件：表面硬度高，心部韧性好4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构二、凸轮机构的结构凸轮结构示意图a）凸轮轴b）键连接c）圆锥销联接d）弹性开口锥套螺母联接4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构凸轮基圆较小：凸轮轴（凸轮与轴为一个整体）凸轮基圆较大：凸轮用套装结构（凸轮开孔套在轴上）。滚子从动件从动件的滚子：圆柱体（图a、b）、滚动轴承（图c）。连接方式：螺栓连接（图a）、销轴连接（图、b、c）。4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构三、凸轮工作图（1）标注凸轮的向径值（2）凸轮的加工精度：凸轮工作轮廓的向径公差、表面粗糙度和基准孔公差带4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构（2）凸轮的加工精度：凸轮工作轮廓的向径公差、表面粗糙度和基准孔公差带凸轮的公差和表面粗糙度凸轮精度公差等级或极限偏差/mm表面粗糙度Ra/μm向径/mm基准孔凸轮槽宽凸轮工作廓面凸轮槽壁低±0.2~0.5H8，H9H8，H93.23.2一般±0.1~0.3H8，H7H81.6~3.21.6~3.2较高±0.05~0.1H7H8（H7）0.81.6高±0.01~0.05H7，H6H70.2~0.40.4~0.84-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结构备注：在该机构中，凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过与从动件高副接触带动从动件实现预期运动。凸轮机构能实现复杂的运动要求，广泛应用于各种机械中，特别是在自动化、半自动化机械和自动控制装置中。备注：在内燃机的配气机构中，使用凸轮机构控制进（排）气门的打开和关闭，如图4-1所示。当具有一定曲线轮廓的凸轮1以等角速度回转时，它的轮廓迫使从动作2（气门杆）按内燃机工作循环的要求启闭进（排）气门。备注：当圆柱凸轮1回转时，凸轮凹槽侧面迫使杆2运动，以驱动刀架运动。凹槽的形状将决定刀架的运动规律。备注：秦弩（图4-3）的制造即实行了机械化生产。如图4-3所示，弩机铜郭（机身）内的零件有望山（瞄准器）、悬刀（扳机）、钩心和两个将各部件组合成为整体的键（销轴）。张弦装箭时，手拉望山，牙上升，钩心被带起，其下齿卡住悬刀刻口，这样，就可以用牙扣住弓弦，将箭置于弩臂上方的箭槽内，使箭栝顶在两牙之间的弦上，通过望山瞄准目标往后扳动悬刀，牙下缩，箭即随弦的回弹而射出。同时，弩机的零件为批量生产的通用性零件，望山（瞄准器）的使用提高了射击精度。秦弩印证了我国古代领先世界两千年的工业智慧，古人的聪明智慧，不仅让我们感受到民族自豪感和文化认同感，同时也激励着我们向更高的目标迈进。备注：盘形凸轮是一种具有变化向径的盘形构件，是凸轮的基本型式，该凸轮如图a所示。当它绕固定轴转动时，可推动推杆在垂直于凸轮轴的平面内运动。盘形凸轮构件的结构简单，应用也较广泛，但推杆的行程不能太大，否则将使凸轮的径向尺寸变化过大，因而对凸轮机构的工作不利。备注：如图4-7a所示为一对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构，凸轮以等角速度ω逆时针转动。图中以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮的最小半径rb为半径所作的圆称为凸轮的基圆，rb称为凸轮的基圆半径。图示凸轮的轮廓由AB、BC、CD及DA四段曲线组成，而且BC、DA两段为圆弧。设点A为凸轮廓线的起始点，当凸轮与推杆在点A和D点接触时，推杆处于最低位置；凸轮与推杆在点B和C点接触时，推杆处于最高位置。从动件在最低位置和最高位置之间的位移称为行程h。备注：根据运动方程，可以作出等加速等减速运动线图，如图4-9所示。由位移方程可知，其位移曲线为两条光滑连接的抛物线。第四章凸轮机构【学习目标】掌握凸轮、棘轮和槽轮的类型、结构；能够根据轮廓曲线按照从动件的运规律设计出来；着重研究盘状凸轮轮廓曲线绘制的基本方法和凸轮设计中的相关问题。【知识点】1.凸轮机构的组成、分类及特点。2.从动件常用的运动规律。3.图解法绘制凸轮轮廓的基本方法。4.设计凸轮机构应注意的问题。一、凸轮机构的应用凸轮机构由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。4-1凸轮机构概述4-2凸轮机构从动件常用运动规律4-3凸轮机构常用材料与结