第八章 凸輪機構

1、 目錄81 凸輪機構概述凸輪機構概述 84 凸輪機構凸輪機構的有關參數(shù)及其對工作的影響的有關參數(shù)及其對工作的影響83 凸輪機構工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構工作過程及從動件運動規(guī)律82 凸輪機構的分類與特點凸輪機構的分類與特點我們知道：我們知道： 機構是機器的重要的不可缺少的組成機構是機器的重要的不可缺少的組成部分，他在機器中的作用是傳遞運動、力部分，他在機器中的作用是傳遞運動、力或改變運動形式。生活中我們經(jīng)常見到三或改變運動形式。生活中我們經(jīng)常見到三大傳動方式大傳動方式帶傳動、鏈傳動和齒輪傳帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動，之前我們也學習了平面連桿機構。這動，之前我們也學習了平面連桿機構。這節(jié)課我

2、們將要學習一種新的常用機構節(jié)課我們將要學習一種新的常用機構凸輪機構。到底什么是凸輪機構呢？凸輪機構。到底什么是凸輪機構呢？ 在一些機械中，要求從動件的位移、速度和加速度必須嚴格按照預定規(guī)律變化，此時可采用凸輪機構來實現(xiàn)。凸輪機構廣泛應用于各種機械和自動控制裝置中利用凸輪機構設計走刀路線內(nèi)燃機配氣凸輪機構內(nèi)燃機配氣凸輪機構自動機床進刀凸輪機構自動機床進刀凸輪機構靠模車削機構靠模車削機構內(nèi)燃機動畫1動畫內(nèi)燃機原理動畫.flv2左圖：是左圖：是內(nèi)燃機的配氣機構內(nèi)燃機的配氣機構。 當主動件凸輪回轉(zhuǎn)時，使得氣當主動件凸輪回轉(zhuǎn)時，使得氣門桿按照一定的要求作上下往門桿按照一定的要求作上下往復運動，控制氣門的

3、開啟與關復運動，控制氣門的開啟與關閉閉, ,進而控制燃氣進而控制燃氣的進入或廢的進入或廢氣的排出。氣的排出。 注：注： 1 1、凸輪、凸輪 2 2、從動件、從動件 觀察：內(nèi)燃機的配氣機構觀察：內(nèi)燃機的配氣機構關系：當凸輪回轉(zhuǎn)時，氣門桿的運動規(guī)律關系：當凸輪回轉(zhuǎn)時，氣門桿的運動規(guī)律81 凸輪機構概述凸輪機構概述自動車床走刀機構自動車床走刀機構 動畫自動車床的走刀機構，當具有曲線凹槽的凸輪回轉(zhuǎn)時，其曲線凹自動車床的走刀機構，當具有曲線凹槽的凸輪回轉(zhuǎn)時，其曲線凹槽的側面與從動件末端的滾子接觸并驅(qū)使從動件繞槽的側面與從動件末端的滾子接觸并驅(qū)使從動件繞o o點擺動，從點擺動，從動件另一端的扇形齒輪與刀架

4、下的齒條相嚙合，使刀架實現(xiàn)進刀動件另一端的扇形齒輪與刀架下的齒條相嚙合，使刀架實現(xiàn)進刀和退刀運動。和退刀運動。為什么自動車床走刀機構要采用凸輪機構呢？先分析一下它是怎么工作的：（1）快進：為了快速接近工件，縮短空行程時間。（2）工進：為了獲得良好的加工質(zhì)量，進給速度應該穩(wěn)定。（3）快退：是刀具快速退回原來位置。 綜上所述應該采用凸輪機構靠模車削機構。工件回轉(zhuǎn)時，刀架向左運動，靠模車削機構。工件回轉(zhuǎn)時，刀架向左運動，并且在凸輪（靠模板）的推動下作橫向運動，并且在凸輪（靠模板）的推動下作橫向運動，從而切削出于靠模板曲線一致的工件。從而切削出于靠模板曲線一致的工件?？磕＼囅鳈C構靠模車削機構 從動件的

5、運動形式是移動或擺動兩種，這種移動或擺動的運動規(guī)律決定了所需凸輪的輪廓形狀凸輪的輪廓形狀。 由以上實例還知：凸輪機構凸輪機構是一個具有曲線輪廓或凹槽的構件，主動件凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動或移動。 凸輪機構依靠凸輪輪廓直接與從動件接觸，迫使從動件作有規(guī)律的直線往復運動（直動）或擺動。 1凸輪2從動件3機架 凸輪機構的凸輪機構的組成組成凸輪從動件機架凸輪機構（高副機構）凸輪：具有特定曲線輪廓或溝槽的構件，通常在機構運 動中作主動件。從動件：與凸輪接觸并被直接推動的構件。機架：支撐凸輪和從動件的構件。 凸輪一般作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動，從動件可作連續(xù)或間歇的往復運動或擺動。 凸輪機構廣泛用于自動化和半自動化機械中作

6、為控制機構。 優(yōu)點：使從動件得到所需的運動規(guī)律，結構簡單、緊湊、設計方便。 缺點：凸輪輪廓與從動件為高副接觸，易于磨損，適用于受力不大的控制機構。 凸輪機構的特點凸輪機構的特點: :w 由凸輪機構的動畫演示我們可以總結出凸輪機構的以下特點:1 、結構簡單緊湊； 2 、可以實現(xiàn)給定的復雜運動要求；3 、動作準確可靠；4 、凸輪與從動件為高副接觸，不便潤 滑，容易磨損。82 凸輪機構的分類與特點凸輪機構的分類與特點凸輪的種類很多，人們可根據(jù)不同的工作要求進行設計和制造。按形狀分按從動件端部形狀和運動形式分盤形凸輪移動凸輪圓柱凸輪尖頂從動件滾子從動件平底從動件一、凸輪機構的分類一、凸輪機構的分類1

7、1、按凸輪形狀分、按凸輪形狀分盤形凸輪 盤形凸輪是一個繞固定軸轉(zhuǎn)動并且具有變化半徑的盤形零件，從動件在垂直于凸輪旋轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi)運動。一般用于從動件行程或擺動較小的場合。凸輪最基本形式移動凸輪移動凸輪可視為盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠，相對于機架作直線往復移動。具有曲線輪廓，并作往復直線移動的構件。圓柱凸輪圓柱凸輪是一個在圓柱面上開有曲線凹槽或在圓柱端面上作出曲線輪廓的構件。它可看做是將移動凸輪卷成圓柱演化而成。2、按從動件端部形狀分、按從動件端部形狀分尖頂從動件構造簡單、但易磨損，只適用于作用力不大和速度較低的場合（如儀表等機構中）滾子從動件滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦、磨損較小。故可用來傳

8、遞較大的動力，應用較廣。平底從動件凸輪與平底的接觸面間易形成油膜，常用于高速傳動中。（1）移動從動件3 3、按從動件的運動形式按從動件的運動形式（2）擺動從動件8 83 3凸輪機構工作過程及從動件運動規(guī)律凸輪機構工作過程及從動件運動規(guī)律一、凸輪機構的工作過程1 1、凸輪各部分的名稱、凸輪各部分的名稱（1 1）實際輪廓曲線（工作曲線）實際輪廓曲線（工作曲線）凸輪與從動件直接接觸的那個凸輪與從動件直接接觸的那個輪廓表面叫做實際輪廓曲線。輪廓表面叫做實際輪廓曲線。（2 2）理論輪廓曲線）理論輪廓曲線凸輪從動件的參考點（凸輪從動件的參考點（尖頂尖尖頂尖端、滾子中心、平底中點端、滾子中心、平底中點）在）

9、在凸輪平面內(nèi)運動的軌跡。凸輪平面內(nèi)運動的軌跡。（3 3）基圓）基圓以凸輪回轉(zhuǎn)中心為圓心，以凸輪以凸輪回轉(zhuǎn)中心為圓心，以凸輪理論輪廓線的最小回轉(zhuǎn)半徑為半理論輪廓線的最小回轉(zhuǎn)半徑為半徑所作的圓。該圓的半徑為基圓徑所作的圓。該圓的半徑為基圓半徑，用半徑，用rb表示。表示。（4 4）壓力角）壓力角凸輪理論輪廓線上某點的法線方向（即從凸輪理論輪廓線上某點的法線方向（即從動件的受力方向）與從動件的運動速度方動件的受力方向）與從動件的運動速度方向之間所夾的銳角，用向之間所夾的銳角，用表示。表示。w wrminO Oe e2 2、凸輪機構的工作過程、凸輪機構的工作過程凸輪機構中最常用的運動形式為凸輪機構中最常

10、用的運動形式為凸輪作等速回轉(zhuǎn)凸輪作等速回轉(zhuǎn)運動，從動件作往復移動凸輪回轉(zhuǎn)時運動，從動件作往復移動凸輪回轉(zhuǎn)時，從動件作從動件作“升升停停降降停?！钡倪\動循環(huán)的運動循環(huán)。 CBDr0Ao10凸輪的基圓凸輪的基圓初始位置初始位置CD2BSh0推程運動角推程運動角s遠遠停程角停程角0 回程運動角回程運動角s 近近停程停程角角推程運動角推程運動角t 從動件推程過程，對從動件推程過程，對應凸輪轉(zhuǎn)角稱為推程運動角應凸輪轉(zhuǎn)角稱為推程運動角近近停程停程角角s 推桿在最低位置靜止不推桿在最低位置靜止不動，凸輪相應的轉(zhuǎn)角動，凸輪相應的轉(zhuǎn)角遠遠停程停程角角s推桿在最高位置靜止不動，推桿在最高位置靜止不動，凸輪相應的轉(zhuǎn)

11、角凸輪相應的轉(zhuǎn)角回程回程 從動件由最高點從動件由最高點回到最低點回到最低點。對應凸輪對應凸輪轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角0稱為回程運動角。稱為回程運動角。推程推程從動件從動件由由最低位置被推到最低位置被推到最高位置，而凸輪轉(zhuǎn)過的角度就是最高位置，而凸輪轉(zhuǎn)過的角度就是推程運動角推程運動角0 。22s二、從動件常用的運動規(guī)律位移線圖 從動件位移從動件位移S S和凸輪轉(zhuǎn)角和凸輪轉(zhuǎn)角之間的關系稱為之間的關系稱為位移曲線位移曲線。它可直觀。它可直觀地表示從動件的位移變化規(guī)律，它是凸輪輪廓設計的依據(jù)。地表示從動件的位移變化規(guī)律，它是凸輪輪廓設計的依據(jù)。通過以上分析可知，對于已有的凸輪機構，從動件的運動規(guī)通過以上分析可知，對于

12、已有的凸輪機構，從動件的運動規(guī)律完全取決于凸輪的輪廓形狀。而在設計凸輪輪廓時，必須律完全取決于凸輪的輪廓形狀。而在設計凸輪輪廓時，必須首先根據(jù)工作要求確定從動件的運動規(guī)律，并由此首先根據(jù)工作要求確定從動件的運動規(guī)律，并由此運動規(guī)律運動規(guī)律設計凸輪輪廓曲線，從而實現(xiàn)從動件預定的運動規(guī)律設計凸輪輪廓曲線，從而實現(xiàn)從動件預定的運動規(guī)律。從動件的運動規(guī)律應根據(jù)工作要求、運動和動力性質(zhì)，以及從動件的運動規(guī)律應根據(jù)工作要求、運動和動力性質(zhì)，以及制造工藝性等方面綜合考慮決定，制造工藝性等方面綜合考慮決定，下面介紹凸輪機構從動件下面介紹凸輪機構從動件常用的兩種運動規(guī)律及其工作特點。常用的兩種運動規(guī)律及其工作特

13、點。1、等速運動規(guī)律等速運動規(guī)律 從動件上升（或下降）的速度為一常數(shù)。從動件上升（或下降）的速度為一常數(shù)。 從動件在運動起始和終止兩瞬時的加速度在理論上由零值突從動件在運動起始和終止兩瞬時的加速度在理論上由零值突變?yōu)闊o窮大，慣性力也為無窮大。由此的沖擊稱為變?yōu)闊o窮大，慣性力也為無窮大。由此的沖擊稱為剛性沖擊。剛性沖擊。適適用于低速用于低速輕載輕載場合場合。2v2a2sHABC)(1t)(1t)(1t位移位移速度速度加速度加速度2、等加速等減速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律 從動件在行程中先作等加速運動，后作等減速運動從動件在行程中先作等加速運動，后作等減速運動。 適用于中速適用于中速輕載輕載場合。場合。 在運動規(guī)律推程的始末點和前后半程的交接處，加速度變化為有限在運動規(guī)律推程的始末點和前后半程的交接處，加速度變化為有限值，由此引起的沖擊稱為值，由此引起的沖擊稱為柔性沖擊柔性沖擊。tav0220221t