汽車構(gòu)造 課件 3-5凸輪機(jī)構(gòu)

模塊三汽車常用機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化平面四桿機(jī)構(gòu)的特性凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)1.能敘述凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)。2.能敘述凸輪機(jī)構(gòu)的分類。3.能解釋凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)。4.通過(guò)探究活動(dòng)，能分析凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。學(xué)習(xí)目標(biāo)凸輪機(jī)構(gòu)一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)引導(dǎo)問(wèn)題：分析圖3-5-1所示的氣門啟閉凸輪機(jī)構(gòu)，判斷凸輪機(jī)構(gòu)中一般哪個(gè)構(gòu)件是主動(dòng)件。圖3-5-1所示為內(nèi)燃機(jī)中用以控制氣門開(kāi)閉的凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1作等速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)凸輪的凸起部分與搖臂2接觸時(shí)，推動(dòng)搖臂繞搖臂軸做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，搖臂克服氣門彈簧3的作用力，迫使氣門桿向下移動(dòng)，氣門4打開(kāi)。當(dāng)凸輪的凸起部分離開(kāi)搖臂時(shí)，在氣門彈簧力的作用下，氣門桿向上移動(dòng)，氣門關(guān)閉。氣門開(kāi)啟和關(guān)閉的時(shí)間長(zhǎng)短，以及開(kāi)閉速度的變化，取決于凸輪的輪廓曲線形狀。凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)從上例可知，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)，如圖3-5-2所示。凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。凸輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)件一般為凸輪，凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動(dòng)或往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件做往復(fù)擺動(dòng)或往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。凸輪機(jī)構(gòu)通過(guò)凸輪與從動(dòng)件的直接接觸，驅(qū)使從動(dòng)件獲得預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓線的形狀，能獲得較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化機(jī)械、自動(dòng)控制裝置和儀表中。

凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便，可以高速起動(dòng)，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠；但凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)或線接觸，屬于高副機(jī)構(gòu)，接觸應(yīng)力大，容易磨損。因此，凸輪機(jī)構(gòu)一般用于傳遞動(dòng)力不大的場(chǎng)合。凸輪機(jī)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類引導(dǎo)問(wèn)題：凸輪機(jī)構(gòu)按凸輪的形狀可以分為幾類？能做往復(fù)直線移動(dòng)的凸輪是什么凸輪？1.按凸輪的形狀不同分類（1）盤形凸輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪是一個(gè)繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并具有徑向廓線尺寸變化的盤形構(gòu)件，如圖3-5-2所示。它是凸輪的最基本形式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛，但從動(dòng)件的行程不能太大，否則將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。凸輪機(jī)構(gòu)（2）移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)凸輪可視為回轉(zhuǎn)中心趨近于無(wú)窮遠(yuǎn)的盤形凸輪，它相對(duì)機(jī)架做直線往復(fù)移動(dòng)，如圖3-5-3所示。凸輪機(jī)構(gòu)（3）圓柱凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪是一個(gè)在圓柱面上開(kāi)有曲線凹槽或在圓柱端面上制出曲線輪廓的構(gòu)件，并繞其軸旋轉(zhuǎn)。它的從動(dòng)件可以獲得較大的行程。輪廓曲線位于柱體端部，并繞其軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪稱為端面凸輪，如圖3-5-4所示。輪廓曲線位于柱體面上，并繞其軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪稱為圓柱凸輪，如圖3-5-5所示。凸輪機(jī)構(gòu)2.按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分類（1）移動(dòng)從動(dòng)件從動(dòng)件在直線位置做往復(fù)移動(dòng)，如圖3-5-2、圖3-5-3和圖3-5-4所示，其對(duì)應(yīng)的凸輪機(jī)構(gòu)稱為移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。（2）擺動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件就是從動(dòng)件只做往復(fù)擺動(dòng)，如圖3-5-5和圖3-5-6所示，其對(duì)應(yīng)的凸輪機(jī)構(gòu)稱為擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)3.按從動(dòng)件端部的結(jié)構(gòu)形式分類（1）尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)尖頂從動(dòng)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如圖3-5-2所示。它能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持點(diǎn)或線接觸，因而從動(dòng)件可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)榧忭斠啄p，故只適用于傳遞動(dòng)力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。（2）平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件受力方向始終與底面垂直，因此受力較平穩(wěn)，如圖3-5-6和圖3-5-7所示。在高速工作時(shí)，底面與凸輪之間較易形成油膜，從而減少摩擦、磨損，故在高速凸輪機(jī)構(gòu)中應(yīng)用較多。凸輪機(jī)構(gòu)（3）滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)如圖3-5-8所示，滾子從動(dòng)件的滾子與凸輪做滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小，不易磨損，因此可用來(lái)傳遞較大的動(dòng)力。滾子從動(dòng)件的滾子與凸輪耐磨損，承載力大，是最常用的一種形式。凸輪機(jī)構(gòu)三、凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)與運(yùn)動(dòng)過(guò)程引導(dǎo)問(wèn)題：凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓線的形狀，因而能獲得較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。那么凸輪輪廓需要設(shè)計(jì)哪些參數(shù)？在凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的位移s隨時(shí)間t變化的規(guī)律，它是由凸輪輪廓曲線的形狀決定的。當(dāng)凸輪做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其轉(zhuǎn)角δ與時(shí)間t成正比（δ=ωt），所以，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也可以用從動(dòng)件位移s隨凸輪轉(zhuǎn)角δ而變換的規(guī)律來(lái)描述。通常將從動(dòng)件位移s隨凸輪轉(zhuǎn)角δ而變化的直角坐標(biāo)曲線，稱為從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖，它可直觀反映從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。對(duì)心尖頂盤形凸輪的從動(dòng)件位移曲線圖，如圖3-5-9所示。凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的基本參數(shù)包括：（1）基圓以凸輪軸心O為圓心，以最小半徑r0為半徑，所做的圓稱為凸輪的基圓，r0為基圓半徑。（2）推程當(dāng)凸輪以逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)δ0時(shí)，凸輪輪廓AB段按一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律將從動(dòng)件頂尖由起始位置A點(diǎn)推到最遠(yuǎn)位置B＇，推桿由最低位置推到最高位置，這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程稱為推程。而相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ0，稱為推程運(yùn)動(dòng)角。從動(dòng)件移動(dòng)的距離h稱為從動(dòng)件的升程。（3）遠(yuǎn)休當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)δ01時(shí)，對(duì)應(yīng)的凸輪輪廓為BC段圓弧，推桿處于最高位置而靜止不動(dòng)，這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程稱為遠(yuǎn)休。而相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ01，稱為遠(yuǎn)休止角。凸輪機(jī)構(gòu)（4）回程當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)δ0＇時(shí)，推桿在重力或彈簧力作用下按一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律沿CD段回落到初始位置。這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程稱為回程。而相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ0＇，稱為回程運(yùn)動(dòng)角。（5）