《凸轮机构》ppt课件

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1、§5.1概述§5.2常用从动件的运动规律§5.3盘形凸轮轮廓的设计方法与加工方法§5.4凸轮机构基本尺寸的确定第5章凸轮机构5.1概述凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，他通过与从动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任意预期运动。凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力不大的场合。凸轮结构的优点是：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使从动件得到各种预期的运动规律；结构简单、紧凑，运动可靠。凸轮结构的缺点是：由于凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接

2、触，故压强较大，容易磨损，而且凸轮轮廓曲线的加工比较困难。5.1概述示例一5.1.1凸轮机构的应用内燃机配气机构示例二5.1概述靠模车削机构5.1概述示例三分度转位机构5.1概述5.1.2凸轮机构的分类按照凸轮的形状不同可把凸轮分为以下几种：盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮曲面凸轮按照凸轮的锁合方式可把凸轮分为以下几种：力锁合形锁合按照从动件的结构型式分：⒈尖顶从动件⒉滚子从动件⒊平底从动件5.1概述5.1.3凸轮和滚子的材料凸轮的主要失效形式为磨损和疲劳点蚀。对凸轮和滚子的材料要求：工作表面硬度高耐磨有足够的表面接触强度

3、凸轮芯部有较强的韧性常用的凸轮材料：40Cr、20Cr、40CrMnTi常用的滚子材料：20Cr或者滚动轴承从动件的位移、速度和加速度的变化规律，全面地反映了从动件的运动特性及其变化的规律性，称为从动件的运动规律。凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动规律。反之，从动杆不同的运动规律，要求凸轮具有不同形状的轮廓曲线。所以在设计凸轮时，重要的问题之一，就是根据工作要求和条件选择从动件的运动规律。下面简单地讨论一下从动杆常用的运动规律及其选择。5.2常用的从动件运动规律5.2.1平面凸轮机构的基本尺寸和运动规律一、凸轮机构的

4、基本参数图示为一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构。基本概念：基圆：以凸轮回转中心O1为圆心，以凸轮轮廓的最小向径r0为半径所作的圆称为基圆，基圆半径用r0表示。5.2常用的从动件运动规律推程：尖顶与凸轮轮廓上的A点（基圆与轮廓AB的连接点）相接触，该点为从动件上升的起点。当凸轮以等角速度ω沿逆时针方向回转φ角时，从动件被凸轮轮廓推动，以一定的运动规律由离O1点最近位置A上升到最远位置B’点，此过程称为推程。5.2常用的从动件运动规律推程运动角：从动件被凸轮推动，以一定运动规律，从最近位置到达最远位置，从动件在这过程中

5、经过的距离h称为升程，对应的凸轮转角φ称为推程运动角。远休止角：当凸轮继续回转φs时，以O1为中心的圆弧BC与尖顶相作用，从动件在最远位置B’点停留不动。此时凸轮转过的这个角度φS，称为远休止角。5.2常用的从动件运动规律回程运动角：凸轮再继续回转φ’角，从动件在弹力或重力作用下，以一定运动规律从最远位置回到起点，这段行程称为回程，对应的凸轮转角φ’称为回程运动角。近休止角：当凸轮继续回转φs’时，从动件在最低位置停留不动。此时凸轮转过的角度φs’称为近休止角。凸轮连续回转时，从动件重复上述过程。5.2常用的从动

6、件运动规律5.2常用的从动件运动规律5.2.1平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数图为对心尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮回转时，从动件重复升—停—降—停的运动循环。从动件的位移s与凸轮转角a的关系可以用从动件的位移线图来表示，如右图所示。从动件的运动规律是指从动件的位移s、速度v和加速度a的变化规律。从动件的运动规律取决于凸轮轮廓的曲线形状。尖顶对心移动从动件盘形凸轮机构5.2常用的从动件运动规律㈠等速运动规律等速运动规律5.2常用的从动件运动规律5.2.2常用的从动件运动规律运动特性：由于速度为一常数，所以从动件的速度

7、线图为一平行于横轴的直线，惯性力等于零。但在运动开始，由于速度突变，此时理论上的加速度值为+∞和-∞（由于材料的弹性等因素的存在，实际上并不能达到无穷大）。由牛顿第二定律可知：从动件所受惯性力F=ma（其中m为从动件的质量）。理论上无穷大的惯性力F致使凸轮受到很大的冲击，即刚性冲击(俗称硬冲），故等速运动只适用于小功率、低速及从动件质量不大的场合。㈠等速运动规律注:等速运动规律是一种基本的运动规律。在实际应用中，为了避免等速运动规律在推程的起点和终点的刚性冲击，通常可用具有过渡曲线的改进型的等速运动规律，如图所示，

8、对位移曲线进行修改。运动规律经过这样的改进后，在BC段内，速度均匀不变，在AB、CD段内，速度是个渐变过程，但在A、B、C、D点的加速度是个有限数值，所以冲击要小得多。㈠等速运动规律㈡等加速-等减速运动规律等加速运动方程等减速运动方程运动特性：当采用等加速等减速运动规律时，在起点、中点和终点时，加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，