凸輪機(jī)構(gòu)(教案1).doc

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1、凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中的一種常用機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)化、半自動(dòng)化機(jī)械中應(yīng)用較為廣泛。6.1凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、應(yīng)用和分類6.1.1特點(diǎn)圖5-1凸輪機(jī)構(gòu)圖5-3自動(dòng)車床走刀機(jī)構(gòu)圖5-2內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪1、從動(dòng)件2和機(jī)架3所組成,如圖6-1所示。可以使從動(dòng)件得到預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;且結(jié)構(gòu)緊湊。但凸輪機(jī)構(gòu)中包含有高副，不宜傳遞較大的動(dòng)力;同時(shí)由于凸輪具有曲線輪廓，它的加工制造比較復(fù)雜。6.1.2應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用于各類機(jī)械中。圖6-2所示為內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu);圖6-3所示為自動(dòng)車床上使用的走刀機(jī)構(gòu);此外，凸輪機(jī)構(gòu)還應(yīng)用于其他機(jī)械中，不一一列舉。6.1.3類型凸輪機(jī)構(gòu)的類型是

2、多種多樣的，其基本類型可由凸輪和從動(dòng)件的不同型式來(lái)區(qū)分。1．按凸輪的型式分按凸輪型式分，各類凸輪機(jī)構(gòu)如表6-1所示。表6-1凸輪的類型2．按從動(dòng)件的型式分表6-2凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的基本類型根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)和端部型式區(qū)分，基本類型如表6-2所示。6.2從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律6.2.1凸輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程圖6-4（a）所示為對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。圖6-4凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及位移曲線在尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪上以向徑為半徑所繪的最大圓稱為凸輪的基圓。當(dāng)凸輪以ω等速沿逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件尖頂被凸輪輪廓推動(dòng)，以一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律由離回轉(zhuǎn)中心最近位置A到達(dá)最遠(yuǎn)位置B的過(guò)

3、程稱為推程，這時(shí)它所走過(guò)的距離h稱為從動(dòng)件的升程;而與推程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為推程角。當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，以O(shè)點(diǎn)為中心的圓弧BC與尖頂相作用，從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置停留不動(dòng)，這一過(guò)程稱為遠(yuǎn)休止，對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為遠(yuǎn)休止角;當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件在彈簧力或重力作用下，以一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律回到起始位置，這個(gè)過(guò)程稱為回程，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角稱為回程角。當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件在最近位置停留不動(dòng)為近休止，稱為近休止角。如果以直角坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)代表從動(dòng)件位移S，橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角(轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間t)，則可以畫出S與之間的曲線，它簡(jiǎn)稱為從動(dòng)件位移線圖，見圖6-4（b）。A點(diǎn)為起始點(diǎn).由以上可知，從動(dòng)件的

4、位移線圖取決于凸輪輪廓曲線的形狀。從動(dòng)件的不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律，要求凸輪具有不同的輪廓曲線。因此，設(shè)計(jì)凸輪時(shí)必須首先確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律通常是根據(jù)機(jī)械的工作要求確定。6.2.2常用從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)凸輪等速回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件上升或下降的速度為一常數(shù)，這種運(yùn)動(dòng)稱為等速運(yùn)動(dòng)。圖5-5為從動(dòng)件等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移S、速度v和加速度a是隨時(shí)間t變化的曲線（推程）。由于凸輪作等速運(yùn)動(dòng)時(shí)，，故橫坐標(biāo)也可以用表示。其運(yùn)動(dòng)方程見表5-3。由于速度V0為常數(shù)，所以從動(dòng)件的速度線圖為一平行于橫軸的直線。對(duì)速度線圖積分，可以得到S=V0t，它是一條斜直線。又由圖6-

5、5可知，當(dāng)速度為常數(shù)時(shí)，加速度為零，慣性力也等于零，但是在運(yùn)動(dòng)開始和終止的瞬間，由于速度突變，此時(shí)理論上的加速度為無(wú)窮大，其慣性力將引起剛性沖擊。2、等加速、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，而后半行程作等減速運(yùn)動(dòng);回程則相反,其位移S、速度V和加速度a是隨時(shí)間t變化的曲線如圖6-6所示。其運(yùn)動(dòng)方程見表6-3。表6-3從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程等加速、等減速運(yùn)動(dòng)速運(yùn)動(dòng)圖6-5等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖6-6等加速、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律速運(yùn)動(dòng)因加速度或減速度的絕對(duì)值相等，且等于常數(shù)a0，故加速度線圖為平行于橫坐標(biāo)軸的直線圖；V=a0t，所以速度線圖為兩斜線；故位移線圖由兩段拋物

6、線組成。這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)是：加速度有突變，但為一有限值，產(chǎn)生的慣性力也是有限，結(jié)果對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生柔性沖擊。3、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律質(zhì)點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)，它在這個(gè)圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)，加速度符合余弦圖6-7余弦加速度運(yùn)動(dòng)等加速、等減速運(yùn)動(dòng)速運(yùn)動(dòng)圖6-8正弦加速度運(yùn)動(dòng)等加速、等減速運(yùn)動(dòng)速運(yùn)動(dòng)圖6-9組合型運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速、等減速運(yùn)動(dòng)速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，稱為余弦加速度運(yùn)動(dòng)，又稱簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)方程見表6-3。圖6-7為余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖。由加速度線圖可知，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的從動(dòng)件在始點(diǎn)、終點(diǎn)有柔性沖擊。4、正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律加速度按正弦規(guī)律變化的稱為正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。如

7、圖5-8所示.其運(yùn)動(dòng)方程見表6-3。推桿作正弦加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度沒(méi)有突變，因而有加速度引起柔性沖擊。采用多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合可以改善其運(yùn)動(dòng)特性。如在工作中要求從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然而等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊，這時(shí)可在行程始末端拼接正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使其動(dòng)力性能得到改善，如圖6-9，選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)器的工作要求確定，并考慮動(dòng)力性能，加工等因素。6.3用圖解法設(shè)計(jì)凸輪當(dāng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定之后，凸輪輪廓曲線便可以用圖解法和解析法得到。圖解法比較簡(jiǎn)便、直觀、但精度不是很高。本節(jié)介紹用圖解法繪制幾種常見的凸輪輪廓?！胺崔D(zhuǎn)法”根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理：如果給整個(gè)機(jī)構(gòu)加繞

8、凸輪軸心O