機(jī)械原理凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、簡(jiǎn)介 凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般為主動(dòng)件，作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 與凸輪輪廓接觸，并傳遞動(dòng)力和實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件，一般做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)，稱(chēng)為從動(dòng)件。 凸輪機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中的基本特點(diǎn)在于能使從動(dòng)件獲得較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)閺膭?dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，所以在應(yīng)用時(shí)，只要根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線就可以了。凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)械、儀器和操縱控制裝置。凸輪機(jī)構(gòu)之所以得到如此廣泛的應(yīng)用，主要是由于凸輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。二、凸輪機(jī)構(gòu)的工作原

2、理 由凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)從動(dòng)件作規(guī)定往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)。凸輪具有曲線輪廓或凹槽，有盤(pán)形凸輪、圓柱凸輪和移動(dòng)凸輪等，其中圓柱凸輪的凹槽曲線是空間曲線，因而屬于空間凸輪。從動(dòng)件與凸輪作點(diǎn)接觸或線接觸，有滾子從動(dòng)件、平底從動(dòng)件和尖端從動(dòng)件等。尖端從動(dòng)件能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，可實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)，但尖端容易磨損，適用于傳力較小的低速機(jī)構(gòu)中。為了使從動(dòng)件與凸輪始終保持接觸，可采用彈簧或施加重力。具有凹槽的凸輪可使從動(dòng)件傳遞確定的運(yùn)動(dòng)，為確動(dòng)凸輪的一種。一般情況下凸輪是主動(dòng)的，但也有從動(dòng)或固定的凸輪。多數(shù)凸輪是單自由度的，但也有雙自由度的劈錐凸輪。凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，最適用于要求從動(dòng)件作間歇

3、運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。它與液壓和氣動(dòng)的類(lèi)似機(jī)構(gòu)比較，運(yùn)動(dòng)可靠，因此在自動(dòng)機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、印刷機(jī)和紡織機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。但凸輪機(jī)構(gòu)易磨損，有噪聲，高速凸輪的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，制造要求較高。一、工作過(guò)程和參數(shù) 在凸輪機(jī)構(gòu)中最常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式為凸輪機(jī)構(gòu)作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件往復(fù)移動(dòng)。以圖6-8為例（對(duì)心外輪廓盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)）。首先介紹一下本圖中各構(gòu)件的名稱(chēng)。1，運(yùn)動(dòng)分析：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)凸輪運(yùn)動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度升AB停BC2降CD3停CA2、參數(shù)推程（升程）- 從動(dòng)件自最低位置升到最高位置的過(guò)程推程角（升程角）-推動(dòng)從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)推程時(shí)的凸輪轉(zhuǎn)角（1）回程 - 從動(dòng)件自最高位置升到最低位置的過(guò)程回程角 -從動(dòng)件從最高位置回到最

4、低位置時(shí)的凸輪轉(zhuǎn)角（3）遠(yuǎn)停角（遠(yuǎn)休止角）從動(dòng)件在最高位置停止不動(dòng)，與此對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。（2）近停角（近休止角）從動(dòng)件在最低位置停止不動(dòng)，與此對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。（4）基圓（r0）- 以凸輪輪廓上最小半徑所畫(huà)的圓。對(duì)心- 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向線通過(guò)凸輪的中心偏心- 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向線不通過(guò)凸輪的中心二、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移公式：S=vt公式1角速度的公式：=/t 則t=/公式2將公式2代入1得S=（2）運(yùn)動(dòng)分析：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)凸輪運(yùn)動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度升AB降BC停CA（3）從動(dòng)件位移曲線（如圖6-9b圖）橫坐標(biāo)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度縱坐標(biāo)從動(dòng)件位移量以圖6-9為例,設(shè)位移量為15mm.畫(huà)出位

5、移曲線圖尖頂對(duì)心盤(pán)形凸輪的基圓半徑為20mm,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：凸輪轉(zhuǎn)角09090180180360從動(dòng)件位移規(guī)律等速上升20mm停止不動(dòng)等速下降到原處試畫(huà)出凸輪輪廓曲線，并標(biāo)出上升段和下降段轉(zhuǎn)角每45處的向徑。（4）優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):曲線輪廓設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：存在剛性沖擊。（5）場(chǎng)合：低速，從動(dòng)件質(zhì)量輕和輕載的場(chǎng)合。（6）措施：在位移曲線轉(zhuǎn)折處采用圓弧過(guò)渡修正。【小結(jié)】了解凸輪機(jī)構(gòu)的等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)合。會(huì)畫(huà)曲線圖。并能根據(jù)曲線圖畫(huà)出凸輪輪廓曲線。三、舉例及應(yīng)用一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架以及附屬裝置組成的一種高副機(jī)構(gòu)。其中凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓的構(gòu)件，通常作連續(xù)

6、的等速轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)或移動(dòng)。從動(dòng)件在凸輪輪廓的控制下，按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。如圖所示為以?xún)?nèi)燃機(jī)的配氣凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪1作等速回轉(zhuǎn)，其輪廓將迫使推桿2作往復(fù)擺動(dòng)，從而使氣門(mén)3開(kāi)啟和關(guān)閉，以控制可燃物質(zhì)進(jìn)入氣缸或廢氣的排出。由上述例子可以看出，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由凸輪輪廓曲線決定的。 二、舉一例子，設(shè)計(jì)一偏置直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪角速度1=1rad/s，逆時(shí)針轉(zhuǎn)向，推桿最大行程h=25mm，凸輪推程運(yùn)動(dòng)角0=120，運(yùn)動(dòng)規(guī)律為正弦加速度運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)休止角01=60，凸輪回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律為余弦加速度運(yùn)動(dòng)，回程運(yùn)動(dòng)角度=120，近休止角02=60，許用壓力角1=30、2=60。 （1）確定理論輪

7、廓曲線的基圓半徑 由前述方法，作出確定基圓半徑的曲線。 推程：X=25(3/2)-sin(3)/2 Y=251-cos(3)/(2/3) (02/3) 回程：X=251+cos(3/2)/2 Y=-25sin(3/2)/(4/) (02/3) 用EB做圖可得r0min=OO1=15.584mm， 且O1點(diǎn)e=11.416mm。取整后可在可行區(qū)內(nèi)取一點(diǎn)r0=20mm、e=10mm。則S0=17.32mm。 （2）做凸輪的輪廓曲線 凸輪的理論輪廓曲線方程為分段方程。 推程：X=17.32+25(3/2)-sin(3)/2sin+10cos Y=17.32+25(3/2)-sin(3)/2cos-10sin 式中02/3。 回程：X=17.32+251+cos(3(-)/2)/2sin+10cos Y=17.32+251+cos(3