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凸轮机构的类型及应用精要

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1、机械技术应用基础 2019/5/26,凸轮机构,机械技术应用基础 2019/5/26,凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，在运动时可使从动件获得连续或间歇的任意运动规律。凸轮机构广泛用于传递动力不大的各种机器和机构中。,课题引入,机械技术应用基础 2019/5/26,凸轮机构概述,一、凸轮机构的应用, 内燃机配气机构,盘形凸轮1匀速转动,通过其曲线轮廓向径的变化, 驱动从动件2 按内燃机工作循环的要求有规律地开启和闭合。,机械技术应用基础 2019/5/26, 靠模车削机构,工件1回转，凸轮3作为靠模被固定在床身上, 刀架2 在弹簧作用下与凸轮轮廓紧密接触。当拖板4纵向移动时,刀架2 在靠模板(凸轮)曲线轮廓的推动下作横向移动，从而切削出与靠模板曲线一致的工件。,机械技术应用基础 2019/5/26,自动送料机构,1,3,2,机械技术应用基础 2019/5/26,凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。,凸轮机构可使从动件实现预期的运动规律。从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状。,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

2、合。,因此，凸轮机构广泛用于各动化、半自动化械中。,机械技术应用基础 2019/5/26,(1) 盘形凸轮：它是一种有向径变化的绕固定轴转动的盘形零件。,二、凸轮机构的分类,1. 按凸轮形状分类,(2) 移动凸轮：凸轮相对机架作直线运动。,(3) 圆柱凸轮：带槽的圆柱体所形成的凸轮,是一种空间凸轮。,机械技术应用基础 2019/5/26,优点：尖顶从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，因而能使从动件实现任意的运动规律。缺点：结构简单, 但磨损快，多用于受力不大的低速凸轮机构中。,2. 按从动件形状分类,(1) 尖底从动件,机械技术应用基础 2019/5/26,优点：滚动摩擦，摩擦阻力小，不易磨损，承载能力大。缺点：但滚子轴有间隙，不宜高速场合。,(2) 滚子从动件,机械技术应用基础 2019/5/26,优点：凸轮与从动件间的作用力始终垂直于从动件的平底，因此传动平稳；接触面间容易形成油膜，润滑较好，效率高。缺点：但运动规律受到一定的限制。常用于高速重载的场合。,(3) 平底从动件,机械技术应用基础 2019/5/26,（1）直动凸轮机构,3、按从动件运动形

3、式,（2）摆动凸轮机构,机械技术应用基础 2019/5/26,(2) 形锁合凸轮机构利用本身的几何形状,使从动件与凸轮始终保持接触的凸轮机构。（如圆柱凸轮机构利用滚子与凸轮凹槽两侧面的配合来保持接触。）,(1) 力锁合凸轮机构靠重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮始终保持接触的凸轮机构。（如内燃机配气机构）,4. 按凸轮与从动件的基础方法分类,机械技术应用基础 2019/5/26,沟槽凸轮,机械技术应用基础 2019/5/26,常用的从动件运动规律,图示为一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮以等角速度1顺时针转动。以凸轮轮廓最小向径 ro 为半径所作的圆称凸轮基圆。 r0 基圆半径。,一、凸轮机构的运动过程,机械技术应用基础 2019/5/26, 凸轮机构的运动过程,机械技术应用基础 2019/5/26,常用的从动件运动规律有: 等速运动规律、等加速-等减速运动规律、余弦加速度运动规律等。,二、常用从动件的运动规律,从动件的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间（或凸轮转角）的变化规律。,通常用s-、-、a-曲线来表示。,机械技术应用基础

4、2019/5/26,位移线图,加速度线图,速度线图,1. 等速运动规律, 推程运动方程：,位移线图的绘制,机械技术应用基础 2019/5/26, 等速运动规律运动特性,1）刚性冲击从动件在某瞬时速度突变，其加速度及惯性力在理论上均趋于无穷大。,2）只适用于低速轻载的场合。,机械技术应用基础 2019/5/26, 推程运动方程,2. 等加速-等减速运动规律,推程的前h/2为等加速, 后半h/2为等减速运动。,4,位移线图的绘制,机械技术应用基础 2019/5/26,2）适用于中速轻载的场合。,1）柔性冲击从动件在某瞬时加速度发生有限值的突变所引起的冲击。, 等加速等减速运动规律运动特性,机械技术应用基础 2019/5/26,3、简谐运动规律,加速度按余弦曲线变化正弦加速度运动规律。,全行程中无速度和加速度的突变，因此不产生冲击适用于高速场合。,机械技术应用基础 2019/5/26,压力角：从动件接触点的受力方向与从动件上该点速度方向的夹角，用表示。,三、凸轮机构压力角,将从动件受力正交分解为：,有效分力 Ft=F.cos 有害分力 Fn=F.sin,机械技术应用基础 2019/5/26,压力角：凸轮机构传力性能愈好。设计凸轮机构时, 应使最大压力角max。,推程时，移动从动件 =3040, 摆动从动件 =4550；回程时，通常取 =7080。,式中许用压力角：,机械技术应用基础 2019/5/26,四、基圆半径的确定,限制基圆半径的主要条件：,结构紧凑；,凸轮的基圆半径rb应大于凸轮轴的半径rS ；,最大压力角max许用压力角基圆半径ro：压力角,1、根据凸轮轴的半径来确定检查压力角凸轮-轴一体：r0 略大于轴的半径 rs 凸轮-轴分体：r0 = (1.62) rs,机械技术应用基础 2019/5/26,2、工程上常常借助于诺模图来确定凸轮的最小基圆半径。,机械技术应用基础 2019/5/26,例：45，h19mm，正弦加速度运动，推程压力角 30，确定凸轮基圆半径ro。,作图得 hrb0.26，rb190.2673.08mm,hro 正弦加速度运动,

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