精密機(jī)械基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)

第7章凸輪機(jī)構(gòu)7-1概述7-2從動件常用運動規(guī)律7-3圖解法設(shè)計平面凸輪輪廓7-4凸輪機(jī)構(gòu)根本尺寸確實定本章重點1.平面凸輪輪廓曲線的設(shè)計2.凸輪機(jī)構(gòu)根本尺寸確實定7-1概述一、凸輪機(jī)構(gòu)組成：凸輪、從動件和機(jī)架凸輪：是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動。從動件：在凸輪輪廓控制下，按預(yù)定運動規(guī)律作間歇(或連續(xù))直線往復(fù)移動或擺動。特點：從動件可按任意給定規(guī)律運動，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；凸輪輪廓加工困難，從動件易磨損。

內(nèi)燃機(jī)二、凸輪機(jī)構(gòu)類型按凸輪的形狀分1.盤形凸輪a〕繞定軸轉(zhuǎn)動并具有變化半徑盤形構(gòu)件移動凸輪b〕盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮時此時凸輪相對于機(jī)架作直線運動2.圓柱凸輪c〕將移動凸輪繞成圓柱體按從動件的形狀分1.尖底從動件a〕簡單,能與凸輪輪廓所有點接觸易磨損,適于低速,傳力小場合2.滾子從動件b〕裝有可自由轉(zhuǎn)動的滾子摩擦磨損小,轉(zhuǎn)動靈活,應(yīng)用較多3.平底從動件c〕不能用于內(nèi)凹輪廓易形成油膜,受力平穩(wěn),適于高速7-2從動件常用運動規(guī)律回程推程停程盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓最小向徑rb所作的圓為基圓,rb基圓半徑凸輪逆時針等速轉(zhuǎn)動,從動件由基圓上A點起上升,向徑漸增的輪廓AB將從動件推到最遠(yuǎn)點,此過程為推程.

Φ為推程運動角,

h稱為行程.凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動,輪廓BC向徑不變,從動件不動,此過程為停程.

Φs稱為遠(yuǎn)程休止角.凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，向徑漸減的輪廓CD使從動件在彈力作用下滑落,此過程為回程.

Φ’稱為回程運動角.當(dāng)基圓DA段與尖底作用時,從動件在距凸輪回轉(zhuǎn)中心最近處停留不動,Φs’為近程休止角.如此往復(fù),從動件進(jìn)行升-停-降-停的循環(huán)。從動件運動規(guī)律是從動件在整個工作循環(huán)中,運動參數(shù)(位移,速度和加速度)隨凸輪轉(zhuǎn)角

變化的規(guī)律。從動件的運動規(guī)律與一定的凸輪輪廓形狀相對應(yīng)。一.等速運動規(guī)律從動件作等速運動,其位移圖為過原點的斜線A,B,C點速度換向突變,加速度無窮大,剛性沖擊,適于低速場合二.等加速等減速運動規(guī)律等加速AB段從動件作等加速等減速運動,設(shè)加速段和減速段時間相等等減速BC段B,D處加速度有限變化,柔性沖擊,適用于中、低速凸輪機(jī)構(gòu)三.簡諧運動規(guī)律簡諧運動:質(zhì)點在圓周上作勻速運動時,它在此圓的直徑方向上投影所構(gòu)成的運動.在運動始末點(A,E點)，加速度有變化－柔性沖擊,只適于中速；當(dāng)從動件作無停程的連續(xù)升-降循環(huán)運動時,加速度曲線連續(xù),無沖擊,可用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。h7-3圖解法設(shè)計平面凸輪輪廓：從動件的運動規(guī)律凸輪的基圓半徑方法：反轉(zhuǎn)法原理：設(shè)想凸輪固定不動，從動件一方面隨導(dǎo)路繞凸輪軸心反方向轉(zhuǎn)動，同時又按給定的運動規(guī)律在導(dǎo)路中作相對運動，從動件尖底的運動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。12345678Arb60°90°90°120°-ωωs

1’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’凸輪的基圓半徑rb，角速度ω和推桿的運動規(guī)律，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計步驟小結(jié)：①選比例尺μl作基圓rb。②反向等分各運動角。原那么是：陡密緩疏。③確定反轉(zhuǎn)后，從動件尖頂在各等份點的位置。④將各尖頂點連接成一條光滑曲線。1.對心直動尖頂推桿盤形凸輪輪廓

60°120°90°90°1’3’5’7’8’91113159’11’13’12’14’1876543214131211109rb60°90°90°120°-ωω1’2’3’4’5’6’7’8’9’10’11’12’13’14’凸輪的基圓半徑rb,角速度ω，推桿運動規(guī)律及滾子半徑rr,設(shè)計該凸輪輪廓曲線。設(shè)計步驟：①選比例尺μl作基圓rb。②反向等分各運動角。原那么是：陡密緩疏。③確定反轉(zhuǎn)后，從動件滾子中心在各等份點的位置。④將各中心點連接成一條光滑曲線。A⑤作各位置滾子圓的內(nèi)(外)包絡(luò)線(中心軌跡的等距曲線)。2.對心直動滾子推桿盤形凸輪輪廓s

60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’理論輪廓實際輪廓1876543214131211109eA-ωωO凸輪的基圓半徑rb，角速度ω和推桿的運動規(guī)律和偏心距e，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。3.偏置直動尖頂推桿盤形凸輪輪廓s

60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’12345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k151’2’3’4’5’6’7’8’15’14’13’12’11’10’9’rb凸輪的基圓半徑rb，角速度ω，擺動推桿長度l以及擺桿回轉(zhuǎn)中心與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離a，擺桿角位移方程，設(shè)計該凸輪輪廓曲線。4.擺動尖頂推桿盤形凸輪輪廓A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B8120°60°90°B’1ψ1B’2ψ2B’3ψ3B’4ψ4B’5ψ5B’6ψ6B’7ψ7ω-ωrbABlaψ

60°120°90°90°1’2’3’4’123456785’7’6’8’7-4凸輪機(jī)構(gòu)根本尺寸確實定一、凸輪機(jī)構(gòu)壓力角確實定壓力角α:不考慮摩擦?xí)r,凸輪對從動件的正壓力(沿n-n方向)與從動件上力作用點的速度方向所夾的銳角。壓力角α越小，推動從動件的有效分力越大，機(jī)構(gòu)受力情況越好，效率越高?？紤]摩擦?xí)r,凸輪對從動件的推力F與n-n夾角(摩擦角)。壓力角,基圓半徑,滾子半徑

考慮一般情形推導(dǎo)計算有

三個方程三個未知數(shù)求解得為改善凸輪受力情況，結(jié)構(gòu)允許條件下，盡可能導(dǎo)軌長度lb和懸臂尺寸la。假設(shè)其它條件不變，，那么推力F。lim機(jī)構(gòu)自鎖，許用壓力角[]lim工作行程:移動從動件[]30,擺動從動件[]45回程:[]70~80改善受力，提高機(jī)構(gòu)效率max[]二、基圓半徑確實定凸輪基圓半徑rb和壓力角有關(guān)

設(shè)輪廓曲線K點處凸輪與從動件的線速度分別為vK1,vK2,從動件對凸輪的相對速度為vK21=vK2-vK1可知：rb↑→

↓；rb↓→

↑

假設(shè)對機(jī)構(gòu)尺寸無限制,rb可取大些,改善受力。rb≥(0.8-1)dZ,dZ為凸輪安裝處軸徑直徑。三、滾子半徑確實定(對實際輪廓曲線有很大影響)滾子半徑rr、實際廓線曲率半徑c、理論廓線曲率半徑對于內(nèi)凹的理論輪廓曲線不管滾子半徑多大，實際輪廓曲線總可以作出來。對于外凸的理論輪廓曲線1.rr<,那么c=-rr>0，實際輪廓曲線可以作出。

2.rr=、c=0，實際輪廓曲線出現(xiàn)一尖點，易磨損。c〕圖3.rr>、c<0，產(chǎn)生交叉的實際輪廓曲線，得不到完整的輪廓曲線，從動件運動將會失真。d〕圖結(jié)論滾子半徑rr必須小于凸輪理論輪廓線外凸局部的最小曲率半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式選?。?/p>

本章難點－凸輪輪廓線設(shè)計的反轉(zhuǎn)法原理正確確定從動件在反轉(zhuǎn)運動中的位置對心直動