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文檔簡(jiǎn)介

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)凸輪機(jī)構(gòu)5.1概述5.2常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律5.3盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)與加工方法5.4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定5.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和精度5.1概述凸輪是一種具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成優(yōu)點(diǎn):只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€,便可使從動(dòng)件得到任意預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊

局限性:凸輪機(jī)構(gòu)是高副機(jī)構(gòu)(凸輪與從動(dòng)件為點(diǎn)、線接觸),易磨損,因此只適用于傳遞動(dòng)力不大的場(chǎng)合內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)5.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用分度轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)靠模車削機(jī)構(gòu)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)移動(dòng)凸輪回轉(zhuǎn)半徑無(wú)限大,凸輪作往復(fù)移動(dòng)2、移動(dòng)凸輪

具有曲線輪廓作往復(fù)直線移動(dòng)的構(gòu)件。(可以認(rèn)為當(dāng)盤形凸輪回轉(zhuǎn)中心趨于無(wú)窮大時(shí),凸輪相對(duì)機(jī)架作直線運(yùn)動(dòng)。)為平面凸輪機(jī)構(gòu)4、曲面凸輪3、圓柱凸輪在圓柱面上開(kāi)有曲線凹槽的構(gòu)件。(可看作是將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體而形成的。它是一種空間凸輪機(jī)構(gòu)圓柱表面用圓弧面代替的構(gòu)件。(它也是一種空間凸輪機(jī)構(gòu)。)1、力鎖合的凸輪機(jī)構(gòu)二、按鎖合方式分類

力鎖合:如彈簧力、從動(dòng)桿的重力1、尖頂從動(dòng)件2、滾子從動(dòng)件3、平底從動(dòng)件三、按從動(dòng)件型式分類與凸輪是點(diǎn)接觸,只用于受力小的低速機(jī)構(gòu);尖頂能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸,傳動(dòng)精確與凸輪形成滾動(dòng)磨擦,可傳遞較大載荷,應(yīng)用極廣;但凸輪上凹陷的輪廓未必能很好地與滾子接觸,會(huì)影響實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律受力較好,效率高,接觸面油膜易形成,利于潤(rùn)滑,可用于高速2、擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)四、按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分1、直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)平底從動(dòng)件滾子從動(dòng)件尖底從動(dòng)件

5.2.1平面凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸和運(yùn)動(dòng)參數(shù)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程1、基圓——以凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O為圓心,以凸輪的最小向徑為半徑r0所作的圓。r0稱為凸輪的基圓半徑2、推程、推程運(yùn)動(dòng)角3、遠(yuǎn)休、遠(yuǎn)休止角4、回程、回程運(yùn)動(dòng)角5、近休、近休止角6、行程——從動(dòng)桿在推程或回程中移動(dòng)的距離h7、位移線圖——描述位移s與凸輪轉(zhuǎn)角φ之間關(guān)系的圖形推程→遠(yuǎn)休→回程→近休→推程擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)ABCDO1O2aB1rbmaxl5.2.2常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)從動(dòng)件在開(kāi)始和終止的瞬時(shí),速度有突變,加速度a在理論上為無(wú)窮大,其慣性力將引起剛性沖擊。所以,等速運(yùn)動(dòng)只適用于低速。剛性沖擊:由于加速度發(fā)生無(wú)窮大突度而引起的沖擊稱為剛性沖擊。柔性沖擊:加速度發(fā)生有限值的突變(適用于中速場(chǎng)合)從加速度線圖可看出,加速度a在始未及中點(diǎn)處有有限值的突變,因而慣性力也發(fā)生突變。這種有限值的慣性力突變,將產(chǎn)生柔性沖擊,所以,等加速等減速運(yùn)動(dòng)用于低、中速場(chǎng)合等加速-等減速運(yùn)動(dòng)正弦加速度運(yùn)動(dòng)由加速度線圖可知,從動(dòng)件在起點(diǎn)和終點(diǎn)的加速度均為零,并且在整個(gè)過(guò)程中,加速度曲線是連續(xù)的,沒(méi)有加速度突變,因此沒(méi)有剛性沖擊,也沒(méi)有柔性沖擊,適用于高速5、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律為了獲得更好的運(yùn)動(dòng)特征,可以把上述幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合起來(lái)應(yīng)用,組合時(shí),兩條曲線在拼接處必須保持連續(xù)。等速運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)傂詻_擊——低速輕載等加速-等減速運(yùn)動(dòng)——柔性沖擊——中速輕載余弦加速度運(yùn)動(dòng)——柔性沖擊——中速正弦加速度運(yùn)動(dòng)——無(wú)沖擊——高速2S1123s1s2hOrb-11s11'1s12s2s23hh3'2'5.3.2圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線圖解法是以對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制為基礎(chǔ)1.對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制

已知:對(duì)心式尖頂從動(dòng)件的位移線圖(S-φ),基圓半徑rb,凸輪順時(shí)針回轉(zhuǎn),要求:設(shè)計(jì)凸輪輪廓作圖步驟:a.以rb為半徑作基圓(注意比例),將基圓與從動(dòng)件的交點(diǎn)A0作為起始位置;b.自O(shè)A0沿(-ω)方向取Φ、Φ′、Φs′,并在Φ、Φ′中再細(xì)分成若干等分,連接OA1′、OA2′、OA3′、…,得反轉(zhuǎn)中導(dǎo)路的各個(gè)位置;

c.取A1A1′=11′、A2A2′=22′、…,得反轉(zhuǎn)中尖頂?shù)囊幌盗形恢肁1、A2、…;d.將A0、A1、A2、…連成光滑曲線,即得所求的凸輪輪廓。注意:

(1)取位移的比例要和所畫(huà)基圓比例一致。

(2)位移要從基圓上向外量起偏置尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)(反轉(zhuǎn)法)2S1123s1s2h-1111's1Orbes22h3Fvs11已知:S=S(),rb,e,5.3.2圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線

偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)3.滾子從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制若設(shè)計(jì)條件不變,只是將尖頂從動(dòng)件改為滾子從動(dòng)件。這時(shí)凸輪輪廓的繪制方法同尖頂從動(dòng)件基本相同,只不過(guò)是將滾子中心看作尖頂從動(dòng)件的尖頂而已注意:

(1)滾子從動(dòng)件凸輪的基圓半徑是指理論廓線的最小向徑。

(2)理論廓線與實(shí)際廓線并不是相似,而是等距曲線。偏置滾子從動(dòng)件凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)(反轉(zhuǎn)法)2S1123s1s2h-1111's1Orbes22h3已知:S=S(),rb,e,,rr理論輪廓實(shí)際輪廓Fv偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪設(shè)計(jì)擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)

SS''911223344556677883-B2B5B4B3C0B7B6B8C1C6C4C5C2C3C8C710已知:=(),rb,L,a,A0B00OS''SA1A2A3A4A5A9A8A7A6B11C9B9Fv35.3.3解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線

設(shè)凸輪機(jī)構(gòu)的滾子半徑為rT,基圓半徑為r0,偏距為e,從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律s=s(φ),凸輪以等角速度ω1順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)圖中ρ,θ為理論輪廓線η上各點(diǎn)的極坐標(biāo)值;ρT,θT為實(shí)際輪廓線η′上各點(diǎn)的極坐標(biāo)值5.3.3凸輪輪廓的加工方法1、銑、銼削加工

用于低速、輕載場(chǎng)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(guò)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(shí)可進(jìn)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(jī)床對(duì)淬火凸輪進(jìn)行加工,這是目前最常用的一種凸輪加工方法。加工時(shí)應(yīng)用解析法,求出凸輪輪廓曲線的極坐標(biāo)值(ρ,θ),應(yīng)用專用編程軟件,切割而成。此方法加工出的凸輪精度高,適用于高速、重載的場(chǎng)合凸輪的設(shè)計(jì)凸輪的加工銑、銼削加工解析法數(shù)控加工作圖法凸輪的設(shè)計(jì)和加工壓力角:從動(dòng)桿所受正壓力的方向與從動(dòng)桿上作用點(diǎn)的速度方向之間夾角αα越小,傳動(dòng)效率越高壓力角許用值[α]:移動(dòng)從動(dòng)桿推程時(shí),[α]<=30o~40o擺動(dòng)從動(dòng)桿推程時(shí),[α]<=40o~50o移動(dòng)和擺動(dòng)從動(dòng)桿回程時(shí),[α]<=70o~80o校核:αmin<=[α]5.4.1凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角壓力角不符合要求時(shí),可加大基圓半徑使α減小,

另外,合理設(shè)計(jì)偏距也可減小壓力角5.4.2基圓半徑的確定設(shè)計(jì)時(shí),通常是考慮最大壓力角不超過(guò)許用值的前提下,縮小凸輪尺寸

從強(qiáng)度考慮,rT越大越好。(∵rT增大,接觸應(yīng)力小,磨損小,強(qiáng)度高。)但滾子半徑對(duì)實(shí)際輪廓曲線是有影響的,不能任意增大圖中:ρmin--理論廓線的最小曲率半徑;

ρ′min--實(shí)際廓線的最小曲率半徑當(dāng)實(shí)際廓線為外包絡(luò)線時(shí)

ρ′min=ρmin+rT

此時(shí),無(wú)論滾子半徑大小,凸輪工作輪廓總是光滑曲線5.4.3滾子半徑的確定rT=ρmin,出現(xiàn)尖點(diǎn),容易磨損,導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)失真rT>ρmin,出現(xiàn)交叉,導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)失真rT<=0.8ρmin,并且ρmin-rT>=(3~5)mm當(dāng)實(shí)際廓線為內(nèi)包絡(luò)線時(shí)

ρ′min=ρmin

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