凸輪機構教案(公開課

1、凸輪機構4.1 凸輪機構的類型及應用4.1.1 凸輪機構的組成和應用組成：由凸輪、從動件和機架三部分組成特點：1） 只要設計出適當?shù)耐馆嗇喞€，就可以使從動件實現(xiàn)任何預期的運動規(guī)律。2） 結構簡單、緊湊。3） 凸輪機構是高副機構，易于磨損。4） 凸輪輪廓加工比較困難。應用：只適用于傳遞動力不大的場合。應用實例：內(nèi)燃機配氣機構 繞線機的凸輪機構 凸輪自動送料機構結論：從動桿的運動規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線或凹槽曲線的形狀。二、凸輪機構的分類(一)按凸輪的形狀分1盤形凸輪(盤形凸輪是一個具有變化向徑的盤形構件繞固定軸線回轉)尖頂移動從動桿盤形凸輪機構 尖頂擺動從動桿盤形凸輪機構滾子移動從動桿盤形凸輪

2、機構 滾子擺動從動桿盤形凸輪機構平底移動從動桿盤形凸輪機構 平底擺動從動桿盤形凸輪機構特點：結構簡單，但是從動件行程不能太大，否則凸輪運轉沉重。2移動凸輪(移動凸輪可看作是轉軸在無窮遠處的盤形凸輪的一部分，它作往復直線移動。)特點：凸輪和從動件都可作往復移動。3. 圓柱凸輪（圓柱凸輪是一個在圓柱面上開有曲線凹槽，或是在圓柱端面上作出曲線輪廓的構件，它可看作是將移動凸輪卷于圓柱體上形成的。）特點：從動件可獲得較大的行程。(二)按從動桿的端部型式分1尖頂從動件凸輪機構特點：（1）傳動靈敏。（2）從動桿的構造最簡單，但易磨損。應用：只適用于作用力不大和速度較低的場合(如用于儀表等機構中)。2滾子從動

3、件凸輪機構特點：磨損較小，可用來傳遞較大的動力，但結構復雜。應用：常用于速度不高、載荷較大的場合。3平底從動件凸輪機構特點：傳動平穩(wěn)，潤滑較好，傳動效率高。應用：常用于高速傳動中。但平底從動件不能用于具有內(nèi)凹輪廓曲線的凸輪。（三）按推桿的運動形式分移動從動桿凸輪機構擺動從動桿凸輪機構4.2 凸輪機構的從動件常用運動規(guī)律4.2.1 基本概念1、基圓：以凸輪輪廓最小半徑 rb所作的圓2、推程：從動件經(jīng)過輪廓AB段，從動件被推到最高位置3、推程角：角0，這個行程稱為，2稱為4、回程：經(jīng)過輪廓CD段，從動件由最高位置回到最低位置；5、回程角：角26、遠停程角：角1 7、近停程角：角3 凸輪與從動件的關

4、系：從動件的運動規(guī)律取決于凸輪的輪廓曲線形狀。4.2.2 從動件的運動規(guī)律1等速運動規(guī)律 等速運動規(guī)律：當凸輪作等角速度旋轉時，從動件上升或下降的速度為一常數(shù)，這種運動規(guī)律稱之。（1）位移曲線(S曲線) 若從動件在整個升程中的總位移為 h，凸輪上對應的升程角為0，那么由運動學可知，在等速運動中，從動件的位移S與時間t的關系為：Svt凸輪轉角與時間t的關系為：t則從動件的位移S與凸輪轉角之間的關系為：v和都是常數(shù)，所以位移和轉角成正比關系。因此，從動件作等速運動的位移曲線是一條向上的斜直線。從動件在回程時的位移曲線則與下圖相反，是一條向下的斜直線。（2）等速運動凸輪機構的工作特點 由于從動件在推

5、程和回程中的速度不變，加速度為零，故運動平穩(wěn)；但在運動開始和終止時；從動件的速度從零突然增大到v或由v突然減為零，此時，理論上的加速度為無窮大，從動件將產(chǎn)生很大的慣性力，使凸輪機構受到很大沖擊，這種沖擊稱剛性沖擊。隨著凸輪的不斷轉動，從動件對凸輪機構將產(chǎn)生連續(xù)的周期性沖擊，引起強烈振動，對凸輪機構的工作十分不利。因此，這種凸輪機構一般只適用于低速轉動和從動件質量不大的場合。 2等加速等減速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律：當凸輪作等角速度旋轉時，從動件在升程(或回程)的前半程作等加速運動，后半程作等減速運動。這種運動規(guī)律稱為。 (1)位移曲線(S曲線)由運動學可知，當物體作初速度為零的等加速度直線

6、運動時，物體的位移方程：在凸輪機構中，凸輪按等角速度旋轉，凸輪轉角與時間t之間的關系為：t=/ 等加速等減速運動規(guī)律位移曲線則從動件的位移S與凸輪轉角之間的關系為：式中a和都是常數(shù)，所以位移s和轉角成二次函數(shù)的關系，所以，從動件作等加速等減速運動的位移曲線是拋物線。因此，從動件在推程和回程中的位移曲線是由兩段曲率方向相反的拋物線連成。(2)等加速等減速運動凸輪機構的工作特點 從動件按等加速等減速規(guī)律運動時，速度由零逐漸增至最大，而后又逐步減小趨近零，這樣就避免了剛性沖擊，改善了凸輪機構的工作平穩(wěn)性。因此，這種凸輪機構適合在中、低速條件下工作。4.3 盤形凸輪機構的輪廓設計簡介一、作圖原理反轉法

7、：在整個機構上加上一個反轉的角速度，機構中的各件的相對運動不變，凸輪不動，從動件一方面繞圓心作，另一方面在自己的導路中按預定的規(guī)律運動。尖頂?shù)能壽E就是凸輪的輪廓。二、作圖1、尖頂對心移動從動件盤形凸輪（1）選取適當比例尺作位移線圖和基圓 （2）作位移線圖和基圓取分點 保持等分角度一致（3）沿導路方向量取各點的位移量對心移動從動件盤形凸輪輪廓的繪制（4）光滑連接各點，形成輪廓曲線2、滾子移動從動件盤形凸輪（1）同前（2）在已畫出的理論輪廓曲線上選一系列點為圓心，以滾子半徑為半徑作若干個滾子圓，此圓族的內(nèi)包絡線即為所求的凸輪輪廓曲線。它是實際與滾子接觸的凸輪輪廓，所以稱為凸輪的實際輪廓。4.4 凸

8、輪機構的結構設計4.4.1 滾子半徑的選擇 （1）內(nèi)凹凸輪廓線 無論滾子半徑多大，總能由理論廓線求出實際輪廓。（2）外凸凸輪廓線 光滑曲線 出現(xiàn)尖點 出現(xiàn)交叉運動失真：當滾子半徑小于等于理論輪廓上的最小曲率半徑時，實際輪廓出現(xiàn)尖點或交叉，在進行加工時，尖點以外的部分將被刀具切去，凸輪輪廓出現(xiàn)過度切割，使從動件不能準確實現(xiàn)預期的運動規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為運動失真。 避免運動失真的措施： 減小滾子半徑rT 增大基圓半徑rb滾子半徑的選擇原則：根據(jù)結構、強度等方面的限制，選擇滾子半徑大小。若利用該滾子半徑使從動件產(chǎn)生運動失真，則增大基圓半徑。4.4.2 壓力角的校核壓力角凸輪機構從動件速度方向與該點受力方向的夾角稱為壓力角。F 有用力 有害力F ，F(xiàn) 機構傳動不利。所以壓力角越小越好。1m，則機構自鎖，所謂自鎖即無論凸輪施加多大的力都無法使機構運動，這種現(xiàn)象必須避免。在其它條件不變的情況下，壓力角越小，基圓半徑越大，即凸輪的尺寸越大。從使結構緊湊的觀點看，壓力角越大越好。兼顧以上二者，必須規(guī)定一個許用的。對直動從動件凸輪機構=3038擺動從