機(jī)械原理教案第九章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計-資料下載頁
2025-07-12 21:11本頁面
【導(dǎo)讀】4．用作圖法設(shè)計凸輪廓線：直動、對心、偏置、尖底、滾子、平底、擺動、柱體凸輪。徑的選擇、平底尺寸的確定。擺動從動件凸輪廓線設(shè)計的圖解法，給定凸輪機(jī)構(gòu)的反求問題。凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)選擇不當(dāng)，則可能造成壓力角過大或產(chǎn)生運(yùn)動失真，本書不僅推導(dǎo)出。廣泛地應(yīng)用于各種機(jī)械，特別是自動機(jī)械、自動控制裝置和裝配生產(chǎn)線中。圖示為內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)。線輪廓通過與推桿2的平底接觸，使氣閥有規(guī)律地開啟和閉合。工作對氣閥的動作程序及其速度。5）凸輪機(jī)構(gòu)不宜傳遞很大的動力；7）特殊的凸輪廓線有時加工困難。以尖底直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例，說明從動件的運(yùn)動規(guī)律與凸輪廓線之間的相互關(guān)系。部做成曲面，稱為曲面從動件。此外，在不計摩擦?xí)r，凸輪對從。動件的作用力始終垂直于從動件的平底，受力平穩(wěn)，的斜直線，故又稱直線運(yùn)動規(guī)律。從動件在推程或回程的前半段作等加速運(yùn)動，
【正文】 方向相同，偏距 e=0（此種機(jī)構(gòu)， e 對推桿的運(yùn)動規(guī)律無影響） 3．?dāng)[動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) 167。 9． 3 凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 無論是用作圖法還是解析法，在設(shè)計凸輪廓線前，除了需要根據(jù)工作要求選定從動件的運(yùn)動規(guī)律外 ,還 需確定凸輪機(jī)構(gòu)的一些 基本參數(shù) ，如 基圓半徑 r0、 偏距 e、 滾子半徑 rr等。這些參數(shù)的選擇除應(yīng)保證使從動件能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律外，還應(yīng)使機(jī)構(gòu)具有良好的受力狀況和緊湊的尺寸。 下面以常用的移動從動件和平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例，來討論凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的設(shè)計原則和方法。 一、 壓力角及其許用值 壓力角是衡量凸輪機(jī)構(gòu)傳力特性好壞的一個重要參數(shù)。 壓力角定義 ：在不計摩擦的情況下，凸輪對從動件作用G φ2 φ2 φ1 α d ι b B n n 力的方向線與從動件上力作用點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。 如圖所示的移動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，過 滾子中心所作理論廓線的法線 nn 與從動件的運(yùn)動方向線之間的 夾角α 就是其壓力角。 根據(jù)力平衡條件可得： 經(jīng)整理后得 討論： 1）壓力角越大，克服載荷所需的驅(qū)動力越大（ 設(shè) φ1=0， φ2=0，即可看出 ） 2）該凸輪機(jī)構(gòu)的瞬時效率 η： 3）另 η=0；機(jī)構(gòu)自鎖 → 機(jī)構(gòu)的臨界壓力角：。 可以看出： l↑ , b↓ ,ac↑ (對傳動更有利 ) 4）機(jī)構(gòu)位置不同，壓力角不同，通常應(yīng)使 amax≤ [a] 對直動從動件凸輪機(jī)構(gòu) [a]=30176。 擺 動從動件凸輪機(jī)構(gòu) [a]=35~45176。 回程 [a]=70~80176。 (雖不存在自鎖問題，但需考慮慣性力和和彈跳等問題 ) 二、 凸輪基圓半徑的確定 凸輪的基圓半徑應(yīng)在 α≤ [α ]的前提下選擇。由于在機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，壓力角的值是隨凸輪與從動件的接觸點(diǎn)的不同而變化的，即壓力角是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)，因此，只要使 α max=[α ]，就可以確定出凸輪的最小基圓半徑。對移動滾子從動件盤型凸輪機(jī)構(gòu)，壓力角與基圓半徑的關(guān)系如下： r0≥ 22]]tan [/)/[( esedds ??? ?? 分析： 1） 在機(jī)構(gòu)參數(shù)和 機(jī)構(gòu)運(yùn)動規(guī)律已知的情況下，可以采用上式求出凸輪處于任意位置的壓力角，從中找出最大值，使 amax≤ [a]。 或給定 [a]求 rmin,但均需對整個運(yùn)動循環(huán)進(jìn)行求解。 2） 在其他條件不變的情況下，基圓半徑越大，壓力角越小，凸輪機(jī)構(gòu)外廓尺寸越大。對傳力有利，但結(jié)構(gòu)不緊湊。（反之，則相反） 3） 適當(dāng)?shù)剡x擇偏距的大小和偏置的方向均可以使機(jī)構(gòu)的壓力角減小。（偏于速度瞬心側(cè)） 4） 基圓半徑的選取原則是 ：在保證壓力角不超過許用值的前提下，尋求盡量小的基圓半徑。 在實(shí)際設(shè)計工作中，凸輪基圓半徑 r0 的確定，不僅要受到 αmax ≤[α]的限 制，還要考慮到凸輪的結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的要求等，這是因?yàn)楦鶕?jù) αmax ≤[α]的條件所確定的凸輪基圓半徑一般都比較小。所以，在實(shí)際設(shè)計工作中，凸輪基圓半徑是根據(jù)具體結(jié)構(gòu)條件來選擇的（例如：取軸徑的 — 2 倍） ，必要時再檢查凸輪機(jī)構(gòu)是否滿足 αmax ≤[α]的要求。 三． 滾子半徑的選擇 滾子從動件盤形凸輪的實(shí)際廓線，是以理論廓線上各點(diǎn)為圓心作一系列滾子圓，然后作該圓族的包絡(luò)線得到的。因此，凸輪實(shí)際廓線的形狀將受滾子半徑大小的影響。 若滾子半徑選擇不當(dāng)，有時可能使從動件不能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律。 設(shè)：ρ a— 實(shí) 際廓線的曲率半徑；ρ 理論廓線的曲率半徑； rr— 滾子半徑； 1)對于凸輪內(nèi)凹： ρa(bǔ)=ρ+rrr (實(shí)際廓線總可以作出 ) 2) 對于凸輪外凸： ρa(bǔ)=ρrr ρ rr ρ a 0 實(shí)際廓線可以作出 ρ = rr ρ a=0 實(shí)際廓線變尖 ρ rr ρ a 0 交叉部分被切去，運(yùn)動失真。 凸輪工作廓線的最小曲率半徑 ρa(bǔ)min 一般不應(yīng)小于 1～ 5mm。如果不能滿足此要求時，就應(yīng)增大基圓半徑或適當(dāng)減小滾子半徑；有時必須修改 推桿的運(yùn)動規(guī)律，使凸輪工作廓線上出現(xiàn)尖點(diǎn)的地方代以合適的曲線。通常取滾子半徑 rr=（ ～ ） r0。 (rr≤ min ) 四、平底從動件平底的確定 在設(shè)計平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)時，為了保證機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，從動件平底與凸輪廓線始終正常接觸，還必須確定平底的寬度。 由式前面公式可知，在任一瞬時，凸輪與平底的接觸點(diǎn)偏離凸輪軸心的距離為 ds/dδ。因此， 平底尺寸： l =2lmax+(5～ 7) mm 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計
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