機械設(shè)計基礎(chǔ)(第5章)

1、第5章凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)重點：重點： 1）從）從 動件運動規(guī)律及其特性。動件運動規(guī)律及其特性。 2）尖頂滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算。）尖頂滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算。 凸輪機構(gòu)是機械中常用的一種機構(gòu)，它是由凸輪、從動凸輪機構(gòu)是機械中常用的一種機構(gòu)，它是由凸輪、從動件及機架三部分組成的高副機構(gòu)，在自動控制裝置中得到廣件及機架三部分組成的高副機構(gòu)，在自動控制裝置中得到廣泛應(yīng)用泛應(yīng)用。 難點：凸輪輪廓的設(shè)計。難點：凸輪輪廓的設(shè)計。 5.1 概述 凸輪機構(gòu)是高副機構(gòu)，易于磨損，因此只適用于傳遞動凸輪機構(gòu)是高副機構(gòu)，易于磨損，因此只適用于傳遞動力不大的場合。力不大的場合。凸輪機構(gòu)的組成5.1

2、概述示例一5.1.1 凸輪機構(gòu)的應(yīng)用內(nèi)燃機配氣機構(gòu)示例二5.1 概述靠模車削機構(gòu)5.1 概述示例三分度轉(zhuǎn)位機構(gòu)5.1 概述5.1.2 凸輪機構(gòu)的分類按照凸輪的形狀不同可把凸輪分為以下幾種：盤形凸輪移動凸輪圓柱凸輪曲面凸輪按照凸輪的鎖合方式可把凸輪分為以下幾種：力鎖合形鎖合5.1 概述5.1.2 凸輪機構(gòu)的分類按照從動件型式可把凸輪分為以下幾種：尖頂從動件滾子從動件平底從動件5.1 概述5.1.3 凸輪和滾子的材料凸輪的主要失效形式為磨損和疲勞點蝕。對凸輪和滾子的材料要求：工作表面硬度高耐磨有足夠的表面接觸強度凸輪芯部有較強的韌性常用的凸輪材料： 40Cr、 20CrMnTi常用的滾子材料： 2

3、0Cr、者滾動軸承5.2 常用的從動件運動規(guī)律5.2.1 平面凸輪機構(gòu)的基本尺寸和運動參數(shù) 圖為對心尖頂從動件盤形凸輪機構(gòu)，凸輪回轉(zhuǎn)時，從動件重復(fù)升停降停的運動循環(huán)。 從動件的位移s與凸輪轉(zhuǎn)角a的關(guān)系可以用從動件的位移線圖來表示，如右圖所示。5.2 常用的從動件運動規(guī)律5.2.2 常用的從動件運動規(guī)律等速運動運動開始，v由0突變?yōu)榧铀俣萢為同理，運動結(jié)束由于存在剛性沖擊，如果單獨使用這種運動規(guī)律，只適用于低速場合a= -0h000hdtdva等加速等減速運動5.2 常用的從動件運動規(guī)律 通常在推程的前半行程從動件以等加速度a0推升h/2 ，速度由零加速到最大值；推程的后半行程從動件以等加速度-

4、a0推升h/2 ，速度由最大值減速到零。5.2 常用的從動件運動規(guī)律余弦加速度運動 由圖可見，從動件在行程開始、結(jié)束時加速度產(chǎn)生有限值的突變，從而形成柔性沖擊。因此，余弦加速度運動規(guī)律也適用于中速的場合。 5.2 常用的從動件運動規(guī)律余弦加速度運動5.2 常用的從動件運動規(guī)律正弦加速度運動 由運動圖可見，其速度和加速度曲線都是連續(xù)的，因此沒有柔性沖擊，故常用于高速凸輪機構(gòu)。5.2.3 從動件運動規(guī)律的選擇5.2 常用的從動件運動規(guī)律在選擇從動件的運動規(guī)律時，應(yīng)根據(jù)機器工作時的運動要求來確定。對無一定運動要求，只需要從動件有一定位移量的凸輪機構(gòu)。對于高速機構(gòu)，應(yīng)減小慣性力、改善動力性能，可選用正

5、弦加速度運動規(guī)律或其他改進型的運動規(guī)律。5.3 盤形凸輪輪廓的設(shè)計方法與加工方法5.3.1 反轉(zhuǎn)法原理加角速度-(與凸輪角速度大小相等、方向相反)從動件與導(dǎo)路繞角速度-以凸輪轉(zhuǎn)動凸輪靜止不動從動件尖頂?shù)倪\動軌跡就是凸輪輪廓曲線從動件相對導(dǎo)路移動對于滾子從動件，則滾子中心可看作是從動件的尖頂，其運動軌跡就是凸輪的理論輪廓曲線，凸輪的實際輪廓曲線是與理論輪廓曲線相距滾子半徑rT的一條等距曲線。5.3 盤形凸輪輪廓的設(shè)計方法與加工方法5.3.2 作圖法設(shè)計凸輪輪廓曲線偏置直動尖頂從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計5.3 盤形凸輪輪廓的設(shè)計方法與加工方法滾子從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計5.3 盤形凸輪輪廓的設(shè)計方法

6、與加工方法5.3.4 凸輪輪廓的加工凸輪輪廓的加工方法通常有兩種1.銑、銼削加工 對用于低速、輕載場合的凸輪，可以應(yīng)用反轉(zhuǎn)法原理在未淬火凸輪輪坯上通過作圖法繪制輪廓曲線，采用銑床或用手工銼削辦法加工而成。必要時可進行淬火處理，但用這種方法則凸輪的變形難以得到修正。2.數(shù)控加工 采用數(shù)控線切割機床對淬火凸輪進行加工，這是目前最常用的一種凸輪加工方法。加工時應(yīng)用解析法，求出凸輪輪廓曲線的x,y坐標，并將xoy坐標系的原點換算成切割時的起點，而滾子半徑相當于鉬絲半徑再加上放電間隙。5.4 凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定5.4.1 凸輪機構(gòu)的壓力角 從動件的運動方向和凸輪作用于它的法向力Fn方向之間所夾的角a稱為壓力角。 由上述關(guān)系式知，壓力角a愈大，有效分力y愈小，有害分力x愈大。當a角大到某一數(shù)值時，必將會出現(xiàn)Fy rr時 r 0這時所得的凸輪實際輪廓為光滑的曲線(如圖