第三章 凸轮机构.doc

第三章 凸轮机构第一节 凸轮机构的概述一、 凸轮机构的组成凸轮（原动件）由 从动件（推杆） 机架二 、凸轮机构的分类凸轮机构类型很多，通常可按下列方法进行分类：1、按凸轮形状分 移动凸轮： 凸轮相对机架作直线运动，回转中心趋于无穷远。 圆柱凸轮： 将移动凸轮卷成圆柱体，即成圆柱凸轮。盘形凸轮： （见模型）是凸轮的基本形式，是一个绕固定轴线转动，并且具有变化半径的盘形零件。 2、按从动件型式分偏心尖顶：优点：不论廓线形状如何，尖顶总能很好地与轮廓线接触，所以能实现任意预期运动规律；尖顶从动件：缺点：接触磨损大，只能用于低速轻载凸轮机构。对心尖顶。滚子从动件：为了克服易磨损缺点，在从动件尖顶装一个轮子。即滚子与轮廓之间是滚动摩擦，耐磨损，所以能承受较大载荷。平底从动件：从动件与凸轮轮廓表面接触的端面为一面，显然不能与凹陷的凸轮轮廓相接触。优点：不计摩擦时，凸轮与从动件之间的作用力始终与从动件的平底垂直，传动效率高（高），接触面间易于形成油膜，利于润滑，故常用于高速凸轮机构。除此之外，还可以按从动件相对机架作往复摆动还是直线移动分；移动从动件；摆动从动件。三、 凸轮的结构1、 凸轮轴：当凸轮尺寸小且接近轴径时，则凸轮与轴做成一体，称为凸轮轴。2、 整体式凸轮：当凸轮尺寸较小又特殊要求或不需要经常装拆时，一般采用它。3、 可调式凸轮：凸轮片与轮毂分开的结构，利用用凸轮片上的三个圆弧形槽来调整节轮片与轮毂间的相对角度，以达到调整凸轮推动从动件的起始位置。四、 凸轮的材料因承受冲击载荷与严重的磨损，所以需要硬度要高且耐磨，而心部要较好的韧性。1、 低速轻载时：40、45钢进行调制处理；2、 中速中载：45或40Cr钢表面淬火；或20Cr渗碳淬火；3、 高速、重载：40Cr高频感应加热淬火。五、 凸轮机构的应用特点1、 结构简单，只需改变凸轮的外廓形状，就可以改变推杆的运动规律，容易实现复杂运动的要求，应用比较广泛。2、 凸轮外廓与推杆是点接触或线接触，容易磨损，多用在传递动力不大的场合。3、 可以高速启动，动作准确可靠。六、 凸轮机构的优缺点 优点：1：能实现任意运动规律；只要设计适当的凸轮轮廓，便可 使从动件得到所需的运动规律。 2：设计较容易。 3：结构紧凑，简单。 缺点：1：由于高副接触（点，线），易磨损，寿命短。 2：不易加工。第二节 凸轮机构的运动规律凸轮轮廓曲线取决于从动件的运动规律，也即：凸轮形状是根据从动件的运动规律来设计的。对于从动件的运动规律的要求不同，就需要设计不同形状的轮廓曲线，因此，研究凸轮轮廓曲线的设计之前，需先了解凸轮轮廓曲线与从动件运动规律的关系，确定从动件的运动规律。一、凸轮机构的工作过程1.、基圆：以凸轮轮廓最小向经rmin为半径所做的圆。2、推程运动角（t）：以从动件的原始位置A以一定的运动规律上升到距凸轮回转中心最远的位置B，凸轮所转过的角度t =AOB，这一过程也叫推程。 3、远休止角 s：从动件上升到最高位置停止运动，对应的凸轮转角s=BOC近休止角 s：从动件在最低位置停止不动，对应的凸轮转角s=AOD4、回程运动角(h)：从动件从最远处回到原始位置，凸轮所转过的角度：h=COD，这一过程也叫回程。5、行程h：从动杆在推程或回程中移动的距离。二、 从动件的常用运动规律 从动件的运动规律是指其位移S，速度V和加速度a随时间t而变化的规律。由于凸轮一般都以等角速度转动，凸轮的转角与时间t成正比。因此，为了方便，常将时间t用凸轮的转角来代替。所以从动件的运动规律可表示为：s =s( ),v=v(),a=a().先介绍几种常用的从动件运动规律：1、等速运动凸轮做等角速度转动时，从动件上升或下降的速度是一常数，这种运动规律称为从动件的等速运动规律。2、等加速等减速运动 等加速等减速运动规律是指从动件运动的整个升程在前半段做等加速上升，后半段做等减速继续上升，这种运动规律称为等加速等减速运动规律。注1：从动件由静止开始，然后以速度v上升运动，产生一次突然冲击；从动件上升到最高点立即转为下降运动又产生一次突然冲击，这种冲击为刚性冲击。随着凸轮的连续转动，从动件将周期性地产生刚性冲击，引起强烈的振动，对工作不利，故只适合用于低速转动和从动件质量小的场合。注2：当凸轮顺时针转动时，从动件等加速上身（h/2），到达全升程最高点