【正文】 1 第 十 章 凸輪機構(gòu)和其他常用機構(gòu) 授課學時： 3學時 101 102 2 基 本 要 求 凸輪機構(gòu) 的基本類型和應用 。 。 。 壓力角 與基圓半徑的概念與應用。 、特點和應用。 。 3 凸輪機構(gòu)的應用與分類 凸輪機構(gòu)的組成 凸輪機構(gòu) 是由 凸輪 、 從動件 和 機架 三個 基本構(gòu)件 組成的 高 副機構(gòu) 。 氣閥312內(nèi) 燃 機 配氣機構(gòu) C 32AB134 凸輪 是該機構(gòu)的 主動件 ，具有曲線工作表面 （ 即曲線輪廓和凹槽 ） 。 通常 作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動 （ 有時 ， 作往復直線移動 ） 。 從動件的運動是由凸輪給予的 ， 在 極限范圍 內(nèi) ， 按要求作 一定規(guī)律 的運動 。 例如連續(xù)往復運動 、 間歇運動 、 擺動等 ，即 可使從動件作連續(xù)的或不連續(xù)的任意預期運動 。 內(nèi)燃機配氣機構(gòu)簡圖 C 32AB135 凸輪機構(gòu)的應用 凸輪機構(gòu) 是一種 結(jié)構(gòu)簡單 且容易實現(xiàn) 任意復雜的運動規(guī)律 的 常用機構(gòu) 。 利用凸輪輪廓曲線可使從動件實現(xiàn)各種給定的運動規(guī)律 。 因此 ， 凸輪機構(gòu)在 多種機械 ， 特別是在自動化和半自動化機械中 得到了廣泛的應用 。 凸輪機構(gòu)的分類 ① 盤形凸輪 是一個繞固定軸回轉(zhuǎn) 、 工作輪廓具有不同曲率半徑的盤形零件 。 是凸輪的最基本型式 。 ② 移動凸輪 是相對于機架作往復直線運動 。 當凸輪 1在其他機構(gòu)帶動下左右移動時 ， 凸輪上的溝槽通過滾子推動從動件上下運動 。 6 ③ 圓柱凸輪 是在圓柱面上加工出曲線工作表面的凸輪 ， 也可視為將移動凸輪卷成圓柱體而繞一固定軸回轉(zhuǎn)而構(gòu)成的 。 31323123n3移動凸輪機構(gòu) 圓柱凸輪機構(gòu) 7 2． 按從動件型式分 直動 擺動 凸輪機構(gòu) 盤形凸輪 移動凸輪 圓柱凸輪 運動形式 工作端 按凸輪型式分 從動件型式分 尖端 曲面 滾子 平底 按從動件的運動形式和工作端形式區(qū)分 ， 從動件可直動或擺動 ， 其工作端可為尖端 、 滾子 、 平底和其他曲面 。 8 凸輪機構(gòu)的特點 1． 優(yōu)點 ： 從動件可實現(xiàn)任意的運動規(guī)律 ；而且 結(jié)構(gòu)簡單 、 緊湊 。 2． 缺點 ：由于是高副接觸 ， 產(chǎn)生高接觸應力 ，易磨損 ； 不宜傳遞很大的力 。 此外 ， 凸輪 制造較復雜 ， 精度要求高時需用數(shù)控機床加工 。 從動件常用的運動規(guī)律 分析機凸輪構(gòu)的工作原理可知 ， 由 凸輪輪廓的形狀決定從動件的運動規(guī)律 ；而設(shè)計凸輪機構(gòu)時 ， 則是 根據(jù)從動件的運動規(guī)律去確定凸輪的工作輪廓 。 9 從動件位移圖線 是指從動件的位移 S和凸輪轉(zhuǎn)角φ 的關(guān)系曲線 。 它是設(shè)計凸輪輪廓曲線的依據(jù) 。 SOOSBCDABOOSO SrbOS10 基 本 術(shù) 語 基圓： 以凸輪輪廓的最小向徑 rb為半徑繪制的圓 。 推程： 當凸輪以勻速角速度逆時針轉(zhuǎn)過 φ 0角時 ，從動件被凸輪推動 ， 以一定規(guī)律由距離回轉(zhuǎn)中心最近位置到達最遠位置的過程 。 推程運動角： 與推程對應的凸輪轉(zhuǎn)角 φ 0。 升程： 在推程中 ， 從動件上升的距離 h。 遠休止角： 當凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn) φ s角時 ， 從動件在最遠位置停留不動 ， φ s稱為遠休止角 。 回程： 從動件在彈簧或重力作用下 ， 以一定運動規(guī)律 （ 沿凸輪上相應輪廓 ） 由最遠位置回到最近位置的過程 。 是推程的逆向運動 。 近休止角： 當凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn) φ 39。s角時 ， 從動件在最近位置停留不動 ， φ 39。s稱為近休止角 。 11 凸輪輪廓形狀決定了從動件的位移圖線 。 反之 ， 從動件不同的運動規(guī)律要求凸輪具有不同形狀的輪廓曲線 。 SOOSBCDABOOSO SrbOS12 從動件的常用運動規(guī)律 從動件常用的運動規(guī)律有 勻速 、 勻加速勻減速 、 簡諧運動規(guī)律 等幾種 。 以簡諧運動規(guī)律為主介紹從動件的運動規(guī)律 。 1． 簡諧運動 （ 余弦加速度運動 ） 質(zhì)點在圓周上作勻速運動時 ， 它在該圓直徑上的投影所構(gòu)成的運動稱為 簡諧運動 。 為了便于設(shè)計和制造 ， 通常把從動件的運動規(guī)律表示為凸輪轉(zhuǎn)角 φ 的函數(shù) 。 13 ① 以從動件升程 h為直徑畫半圓 ,將該半圓分成 n等分 (n≥ 6)， 得 … n點 。 ② 將凸輪推程運動角φ 0也分成相應的等分 。 ③ 從圓周上各分點作水平線 ， 分別與 φ 0角各對應分點的垂線相交 ， 得 1＇ 、２ ＇ 、 ３ ＇ … 點 。 ④ 光滑連線 。 把上述交點連成的光滑曲線便是從動件的位移圖線 。 55 ′Oc)Oab)θ3s21453 ′22 ′1Oυ1 ′43a)φ 06s4 ′φBφφ6h6 ′ 由加速度圖線可知 ， 從動件在行程的始末兩點 ， 加速度出現(xiàn)有限值的突變 ， 因而產(chǎn)生有限的慣性力 ， 引起所謂的 “ 柔性沖擊 ” 。 14 2．勻速運動 當凸輪等速運動時 ， 從動件上升或下降的速度為一常數(shù) ,這種運動規(guī)律稱為 勻速運動規(guī)律 。 Oc)Oab)Oυa)φ 0shυ0+∞∞φφφ 由圖可知 ， 從動件在運動開始和終止時的瞬時速度有突變 ， 所以這時的加速度及其產(chǎn)生的慣性力在理論上為無窮大 （ 由于材料有彈性變形 ， 雖然加速度和慣性力不會達到無窮大 ， 但仍很大 ） ， 從而產(chǎn)生強烈的沖擊 、噪聲 、 高應力和磨損 。 這種沖擊稱為 “ 剛性沖擊 ” 。 因此 ， 勻速運動規(guī)律只適用于低速輕載 。 15 3．勻加速勻減速運動（拋物線運動） 這種運動規(guī)律在一個行程中 ， 常取 前半程作勻加速運動 ， 后半程作勻減速運動 ， 并取兩加速度的絕對值相等 。 采用此運動規(guī)律可使凸輪機構(gòu)的 動力特性有一定的改善 。 55 ′a)Oc)AOaυb)491422 ′1 1 ′1O 132φ 03 43 ′645s4 ′B6φh6 ′φφO′ 由于從動件的位移 s與凸輪轉(zhuǎn)角的平方成正比 ，其位移曲線為一拋物線 ，如圖所示 ， 當轉(zhuǎn)角為 4… 個單位時 ， 位移的比值為 1： 4： 9： 16… 。 16 由圖可知 ， 這種運動規(guī)律在 O、 A和 B各點處加速度出現(xiàn)有限值的突變 ， 因而產(chǎn)生有限的慣性力 ， 引起 “ 柔性沖擊 ” 。 所以勻加速勻減速運動規(guī)律只使用于 低 、 中速 情況 。 55 ′a)Oc)AOaυb)491422 ′1 1 ′1O 132φ 03 43 ′645s4 ′B6φh6 ′φφO′17 此外 ， 為了使加速度曲線保持連續(xù)而避免沖擊 ， 特別對于高速凸輪機構(gòu) ， 工程中還采用 正弦加速度 （ 擺線運動 ） 、 高次多項式 等運動規(guī)律 。 18 圖解法設(shè)計盤形凸輪輪廓曲線 反轉(zhuǎn)法原理