機械設計基礎 課件 04凸輪機構(gòu)

《機械設計基礎》

主編：胡孟謙張曉娜

機械工業(yè)出版社

課程內(nèi)容第一章機械設計概論第二章平面機構(gòu)運動簡圖第三章平面連桿機構(gòu)第四章凸輪機構(gòu)第五章其他常用機構(gòu)第六章齒輪機構(gòu)第七章蝸桿傳動第八章輪系第九章帶傳動與鏈傳動第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動器第十四章機械創(chuàng)新設計

第四章凸輪機構(gòu)【學習目標】

掌握凸輪、棘輪和槽輪的類型、結(jié)構(gòu)；能夠根據(jù)輪廓曲線按照從動件的運規(guī)律設計出來；著重研究盤狀凸輪輪廓曲線繪制的基本方法和凸輪設計中的相關問題?！局R點】

1.凸輪機構(gòu)的組成、分類及特點。2.從動件常用的運動規(guī)律。3.圖解法繪制凸輪輪廓的基本方法。4.設計凸輪機構(gòu)應注意的問題。一、凸輪機構(gòu)的應用

凸輪機構(gòu)由凸輪、從動件和機架三個基本構(gòu)件組成。4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)具體應用1.內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)：凸輪機構(gòu)控制進（排）氣門的打開和關閉

內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

2.自動機床：凸輪機構(gòu)控制刀架運動的。凸輪機構(gòu)廣泛用于自動化和半自動化機械中

自動機床上控制刀架運動的凸輪機構(gòu)1-1凸輪結(jié)構(gòu)的應用1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)3、應用小結(jié)：

1.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。2.凸輪機構(gòu)廣泛用于自動化和半自動化機械中。3.凸輪輪廓與從動件間為點、線接觸而易磨損，所以不宜承受重載或沖擊載荷。1-1凸輪結(jié)構(gòu)的應用1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)【古代秦弩凸顯中華智慧】——弩源于弓，威力又遠遠大于弓。弩機機身內(nèi)的零件：望山（瞄準器）、懸刀（扳機）、鉤心和鍵（銷軸）。

秦弩待機狀態(tài)擊發(fā)狀態(tài)弩機1-1凸輪結(jié)構(gòu)的應用1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)二、凸輪機構(gòu)的特點

優(yōu)點：凸輪輪廓曲線使從動件實現(xiàn)各種預期的運動規(guī)律。其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，工作可靠，應用廣泛。缺點：凸輪與從動件間為高副接觸，易磨損，多用于傳遞動力不大的自動機械、儀表、控制機構(gòu)及調(diào)節(jié)機構(gòu)中。1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類1-1凸輪結(jié)構(gòu)的概述4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)三、凸輪機構(gòu)的分類

⒈按凸輪的形狀分類

1.盤形凸輪——基本型式特點：盤形凸輪構(gòu)件的結(jié)構(gòu)簡單，應用也較廣泛，但推桿的行程不能太大。1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)特點：移動凸輪可視為轉(zhuǎn)軸在無窮遠處的盤形凸輪。凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-2凸輪結(jié)構(gòu)的特點1-3凸輪結(jié)構(gòu)的分類2.移動凸輪3.圓柱凸輪特點：利用圓柱凸輪可使推桿得到較大的行程。4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

第二節(jié)

凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律一、凸輪機構(gòu)的工作過程二、從動件的運動規(guī)律

2-2從動件的運動規(guī)律對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)，角速度ω凸輪的基圓與基圓半徑rb行程h：從動件在最低位置和最高位置之間的位移一、凸輪機構(gòu)的工作過程4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

2-2從動件的運動規(guī)律

4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

二、從動件的運動規(guī)律

1.等速運動規(guī)律2.等加速等減速運動規(guī)律3.簡諧運動規(guī)律4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

1.等速運動規(guī)律——從動件的運動速度為定值。從動件的運動方程為：等速運動規(guī)律的位移、速度和加速度的運動線圖。4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

2.等加速等減速運動規(guī)律——前半程為等加速運動，后半程為等減速運動運動特點：運動起點、中點和終點的加速度存在突變，產(chǎn)生有限的柔性沖擊，適于中速、中載。4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

前半程（0≤δ≤δ0/2）等加速運動方程為：后半程（δ0/2≤δ≤δ0）等減速運動方程為：4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

3.簡諧運動規(guī)律——質(zhì)點做勻速圓周運動時，它在該圓直徑上投影所形成的運動。從動件的加速度按余弦曲線變化，故又稱余弦加速度運動規(guī)律。運動方程為：從動件的加速度按余弦曲線變化，故又稱余弦加速度運動規(guī)律。4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)第四節(jié)

凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)一、凸輪機構(gòu)常用材料及熱處理二、凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)三、凸輪工作圖

一、凸輪機構(gòu)常用材料及熱處理凸輪機構(gòu)屬于高副機構(gòu)，凸輪與從動件接觸應力大，相對滑動時產(chǎn)生嚴重磨損；凸輪機構(gòu)零件：表面硬度高，心部韌性好4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)二、凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)a）凸輪軸b）鍵連接c）圓錐銷聯(lián)接d）彈性開口錐套螺母聯(lián)接4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)凸輪基圓較小：凸輪軸（凸輪與軸為一個整體）

凸輪基圓較大：凸輪用套裝結(jié)構(gòu)（凸輪開孔套在軸上）。

滾子從動件從動件的滾子：圓柱體（圖a、b）、滾動軸承（圖c）。連接方式：螺栓連接（圖a）、銷軸連接（圖b、c）。4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)三、凸輪工作圖（1）標注凸輪的向徑值（2）凸輪的加工精度：凸輪工作輪廓的向徑公差、表面粗糙度和基準孔公差帶4-1凸輪機構(gòu)概述4-2凸輪機構(gòu)從動件常用運動規(guī)律4-3凸輪機構(gòu)常用材料與結(jié)構(gòu)

（2）凸輪的加工精度：凸輪工作輪廓的向徑公差、表面粗糙度和基準孔公差帶凸輪的公差和表面粗糙度

凸輪精度公差等級或極限偏差/mm表面粗糙度Ra/μm向徑/mm基準孔凸輪槽寬凸輪工作廓面凸輪槽壁低±0.2~0.5H8，H9H8，H93.23.2一般±0.1~0.3