《机械原理》第五章 凸轮机构及其设计.pdf

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1、机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计第五章凸轮机构及其设计5-1概述5-2推杆的运动规律5-3凸轮轮廓曲线的设计5-4凸轮机构基本尺寸的确定机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计5-1概述1.凸轮机构的应用2.凸轮机构的组成3.凸轮机构的特点4.凸轮机构的分类机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计1.凸轮机构的应用内燃机配气机构：当凸轮1等速转动时，其曲线轮廓通过与推杆2的平底接触，使气阀有规律地开启和闭合(关闭是借助弹簧的作用)。气阀开启和关闭的时间及其速度和加速度的变化规律，都是通过凸轮的轮廓

2、曲线来实现的。机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计1.凸轮机构的应用自动车床进刀机构：当圆柱凸轮1回转时，其凹槽侧面通过嵌于凹槽中的滚子3迫使推杆2绕轴O往复摆动，从而驱使与之相连的刀架运动。刀架的运动规律完全取决于凹槽曲线的形状。动画机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计2.凸轮机构的组成凸轮：具有曲线轮廓或凹槽的构件。推杆：被凸轮直接推动的构件，又常称为从动件。凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个主要构件组成的高副机构。机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计3.凸轮机构的特点优点：只需设计适当的

3、凸轮轮廓曲线，便可使从动件得到各种预期的运动规律，而且结构简单、紧凑、设计方便。缺点：1)凸轮与从动件间为点或线接触，易磨损，只宜用于传力不大的场合；2)凸轮轮廓精度要求较高；3)从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得笨重。机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计4.凸轮机构的分类(1)按凸轮的形状分(2)按推杆的形状分(3)按推杆的运动形式分(4)按凸轮与推杆保持接触的方法分机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计(1)按凸轮的形状分1)盘形凸轮：具有变化向径的盘形构件。应用最广。2)移动凸轮：转轴在

4、无穷远处的盘形凸轮的一部分，作往复直线移动。3)圆柱凸轮：在圆柱面上开有曲线凹槽，或在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件。圆柱凸轮机构属于空间凸轮机构。机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计(2)按推杆的形状分1)尖顶推杆：易磨损，用于低速、轻载场合。2)滚子推杆：磨损小，用于传递较大的动力，应用较广。3)平底推杆：推杆与凸轮接触面间易形成油膜，润滑好，用于高速传动中。机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计(3)按推杆的运动形式分对心直动推杆1)直动推杆：作往复直线运动偏置直动推杆2)摆动推杆：作往复摆动

5、。机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计(4)按凸轮与推杆保持接触的方法分1)力封闭：利用推杆的重力、弹簧力或其他外力保持接触2)几何封闭：利用凸轮或推杆的特殊几何结构保持接触利用凸轮上的凹槽与置与凸轮廓线相切的任于槽中的滚子保持接触意两平行线间距离与推杆内壁间距离相等动画机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计(4)按凸轮与推杆保持接触的方法分2)几何封闭：利用凸轮或推杆的特殊几何结构保持接触凸轮理论廓线在径向线用两个固结在一起的上的距离与推杆两滚子凸轮控制同一推杆中心的距离相等动画机械原理机械原理

6、第五章凸轮机构及其设计5-2推杆的运动规律1.基本知识2.推杆常用的运动规律3.推杆运动规律的选择4.推杆运动规律的组合机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计1.基本知识(1)基圆：以凸轮的最小半径为半径所作的圆。(2)基圆半径：凸轮理论廓线的最小半径。(3)推程：推杆从最低位置运动到最高位置的过程。(4)推程运动角：推程阶段凸轮的转角。机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计1.基本知识(5)远休：推杆处于最高位置静止不动的过程。(6)远休止角：远休阶段凸轮的转角。(7)回程：推杆从最高位置回到最低

7、位置的过程。(8)回程运动角：回程阶段凸轮的转角。机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计1.基本知识(9)近休：推杆处于最低位置静止不动的过程。(10)近休止角：近休阶段凸轮的转角。(11)行程：推杆在推程或回程中移动的距离h。机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计1.基本知识(12)推杆的运动规律：推杆在运动时，其位移s、速度v、加速度a随时间变化的规律。或推杆的运动参数随凸轮转角δ变化的规律。机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计2.推杆常用的运动规律(1)多项式运动规律1)一次多项式运动规律2

8、)二次多项式运动规律3)五次多项式运动规律(2)三角函数运动规律1)余弦加速度运动规律2)正弦加速度运动规律机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计1)一次多项式运动规律(等速运动规律)s=C+Cδ01v=ds/dt=Cω1a=dv/dt=0推程阶段：δ=0，s=0δ=δ，s=h0求得：C0=0，C1=h/δ0推程阶段的运动方程式：s=hδ/δ0v=hω/δ0a=0特点:有刚性冲击适用场合:低速、轻载机械原理机械原理第五章凸轮机构及其设计1)一次多项式运动规律(等速运动