08、第三章、凸轮机构(设计凸轮机构应注意的问题).ppt

第三章凸轮机构 设计凸轮机构应注意的问题 机械科教师 马少萍 2005年8月制作 复习旧课 1 按给定运动规律设计凸轮廓线的方法有哪几类 2 图解法设计凸轮廓线的基础是反转法 其含义是什么 3 图解法可以设计哪几类凸轮廓线 1 尖底对心移动从动件盘形凸轮 2 滚子对心移动从动件盘形凸轮 3 平底对心移动从动件盘形凸轮 4 偏置移动从动件盘形凸轮 5 摆动从动件盘形凸轮机构 反转法的含义是 给凸轮机构施加一个与凸轮的 等值反向的 使凸轮相对固定不动 从动件在随同导路以 绕凸轮轴心转动并相对导路按预定规律运动时 其尖端的运动轨迹就是凸轮的廓线 图解法 解析法 3 4设计凸轮机构应注意的问题 一 压力角的校核 1 压力角 接触点法线与从动件上作用点速度方向所夹的锐角 如图 把法向力Fn分解成 有效分力Fy Fn cos 有害分力Fx Fn sin 由式知 增大 Fy减小 Fx增大 摩擦阻力Ff f Fx也随之增大 2 自锁 当Fy Ff时 则无论凸轮给从动件施加多大的力 都无法驱动从动件运动的现象称之 3 为保证凸轮机构有良好的传力性能 避免产生自锁现象 必须限制 max 一般推荐 推程运动回程运动移动从动件 30 70 80 摆动从动件 35 45 4 压力角的校核 凸轮轮廓线上各点的压力角是不相等的 max一般出现在 推程的起始位置 从动件有最大速度的位置 凸轮廓线向径最大的部分 设计时 可根据估计在凸轮轮廓线取 max的几点位置进行检测 如右图示 当凸轮机构的最大压力角 max 时 可采用下列措施减少压力角 增大基圆半径 采用偏置移动从动件 以减少推程的最大压力角 当凸轮顺时针转时 从动件的导路位于凸轮回转中心的左侧 当凸轮逆时针转时 从动件的导路位于凸轮回转中心的右侧 二 基圆半径的确定 绘画凸轮轮廓线时 必须先确定基圆半径rb rb越小 越大 虽然机构紧凑 但有效分力Fy Fn cos 会变小 在选取rb时应注意下列两点 在确保 max 的前提下 rb越小 机构越紧凑 适当增大rb 使 减小 增大有效分力 改善机构的传力性能 减小磨损 对平底移动从动件盘形凸轮机构 如左图 0 但从动件只能与外凸的轮廓线相切 凸轮轮廓线不能内凹 才能保证接触 如右图 当rb过小会出现廓线内凹和包络线相交的现象 三 滚子半径的选择 rT取大一些 有利于减小凸轮与滚子间的接触应力 提高滚子及其心轴的强度和寿命 但rT过大 机构尺寸会增大 导致从动件 运动失真 rT的选择与 min有关 设 凸轮实际轮廓曲率半径 min 凸轮理论轮廓上的最小曲率半径 rT 滚子半径 1 当理论廓线内凹时 如右图示 min rT可见 工作轮廓曲线无论rT取何值都可作出 2 当理论廓线外凸时 凸轮实际轮廓曲率半径 min rT 根据 min和rT之间的关系 分为下列三种情况讨论 如左图示 当 min rT时 min rT 0 凸轮实际轮廓线为一光滑曲线 如左图示 当 min rT时 min rT 0 凸轮实际轮廓线出现尖点 尖点极易磨损 磨损后 从动件不能精确地按预期的运动规律运动 产生 运动失真 现象 如左图示 当 min rT时 min rT 0 凸轮实际轮廓线出现交叉 交叉点以外部分在加工凸轮时会被切削掉 从而导致从动件产生严重的 运动失真 现象 上述三种情况可归纳如右图 由此可见 设计时应保证滚子半径rT min 一般取rT 0 8 min 凸轮基圆半径rb越大 则凸轮廓线的最小曲率半径 min也越大 也可按凸轮的基圆半径rb进行选取凸轮的滚子半径rT 常取rT 0 4rb 四 凸轮的结构与材料 1 凸轮的结构 基圆半径较小时 做成凸轮轴 凸轮与轴的联接方式常用有几种 平键联接 如右图示 圆锥销联接 如左图示 弹性锥套和螺母联接 如右图示 2 凸轮和滚子的材料凸轮机构的主要失效形式是磨损和疲劳点蚀 通常 凸轮材料用45钢或40cr制造 淬硬到52 58HRC 高要求时 可用15钢或20cr渗碳淬火到56 62HRC 渗碳深度为0 8 1 5mm 或采用可进行渗氮处理的渗氮钢 经渗氮后 使表面硬度达60 67HRC 以提高耐磨性 低速 轻载时可选用优质球墨铸铁或45钢调质处理 滚子材料可选用20cr 18crMoTi等 经渗碳淬火到56 62HRC 也可用滚动轴承作为滚子 小结 设计凸轮机构和绘制凸轮廓线时 要合理确定基圆半径rb和滚子半径rT 基圆半径rb的选择原则是 使机构传力性能良好 结构紧凑 且满足 max 滚子半径rT的选择原则是 要保证凸轮廓线为完整的光滑曲线 且满足 min rT 布置作业 练习与思考 3 4 1 什么是凸轮机构的压力角 设计凸轮机构时 为什