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机械设计教程-凸轮机构

作者:机械圈日期:2022-06-21浏览:769分类:机械设计

概述

凸轮机构的应用

凸轮机构的组成:凸轮、从动件和机架—高副机构。凸轮是凸轮机构的主动件。

机械设计教程-凸轮机构

只要适当选择凸轮的轮廓,就可使从动件得到任意预定的运动规律;结构简单、紧凑;凸轮与从动件为点接触或线接触,容易磨损。在机器中,为了实现各种复杂的运动要求,广泛应用。

凸轮机构的分类

凸轮机构的类型取决于凸轮和从动件的类型。

1、按凸轮形状分

(1)盘形凸轮 它是凸轮的最基本形式,是一个绕固定线转动并且具有变化半径的盘形构件。如内燃机配气凸轮机构。

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盘形凸轮机构适用于从动件行程不太大的场合。

(2)移动凸轮 当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时,则成为移动凸轮,当移动凸轮沿工作直线往复运动时,推动从动件作往复运动。如靠模车削机构。

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(3)圆柱凸轮 圆柱凸轮可以看成是移动凸轮绕在圆柱体表面上演化而成。它是在圆柱体表面上加工出一定轮廓的曲线槽,从动件的一端嵌入槽内,当圆柱凸轮回转时,圆柱上凹槽的侧面迫使从动件往复运动。如自动机床上的走刀机构。

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圆柱凸轮机构适用于从动件行程较大的场合。

2、按从动件端部形状分

(1)尖顶从动件 这种从动件结构简单,尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触,因而能实现预期的运动规律。但由于尖顶容易磨损,所以只适用于载荷较小的低速凸轮机构。

(2)滚子从动件 由于接触处是滚动摩擦,不易磨损,因此是一种最常用的从动件。

(3)平底从动件 由于平底与凸轮面间容易形成楔形油膜,能减少磨损,常用于高速重载的凸轮机构中。它的缺点是不能用于具有内凹轮廓的凸轮机构。

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常用的从动件运动规律

平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数

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如图为对心移动尖顶从动件盘形凸轮机构。从动件尖顶到凸轮回转中心的最小距离OA称为基圆半径,以rb表示,以rb为半径作的圆称为基圆。当凸轮以等角速度ω逆时针方向回转φ0角时,从动件被凸轮推动远离凸轮回转中心,称为从动件的推程。当被推到最远位置时,它所移动的距离h称为从动件的行程,φ0称为推程运动角。凸轮继续转过φ1角,从动件在最远位置停止不动,称为远停程,φ1称为远停程角或远休止角。凸轮再转过φ2角,从动件趋近凸轮回转中心回到初始位置,称为从动件的回程,φ2称为回程运动角。凸轮继续转过φ3角,从动件在最近位置停留不动,称为近停程,φ3称近停程角。凸轮继续回转,从动件重复上述运动。

所谓从动件的运动规律指的是从动件在推程和回程中,其位移s、速度υ和加速度a随凸轮转角φ(或时间t)变化的规律。若以凸轮回转时间t(或转角φ)为横坐标,以位移s、速度v、和加速度a分别为纵坐标,可得到从动件的位移线图,速度线图和加速度线图,它们统称为从动件的运动线图。上图为从动件的位移线图。

常用的从动件运动规律

1、等速运动规律

特点:从动件在推程或回程的速度为常数。

从动件在推程中的运动方程为

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从动件的运动线图如图,在行程的开始和终止两位置由于速度突然改变,其瞬时加速度趋于无穷大,因而产生无穷大的惯性力,致使机构发生强烈刚性冲击。

等速运动规律只适用于低速的凸轮机构中。

2、等加速等减速运动规律

这种运动规律的特点是:从动件在前半行程作等加速运动,在后半行程作等减速运动,其加速度的绝对值相等。当初速度为零时,从动件的运动方程为

等加速度

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等减速度

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从动件的运动线图如图

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由图可知,在O、A、B三点的加速度产生有限值的突变,所引起的惯性力也是有限值,由此产生的冲击称柔性冲击。这种运动规律适用于中低速的凸轮机构。

3、余弦加速度运动规律

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所引起的惯性力也是有限值,由此产生的冲击称柔性冲击。这种运动规律适用于中速的凸轮机构。

4、正弦加速度运动规律

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这种规律没有加速度突变,则即不存在刚性冲击,又不存在柔性冲击,适用高速轻载的场合。

从动件运动规律的选择

1、满足机器的工作要求

2、考虑加工工艺

小结:

1. 凸轮机构的组成、特点、分类及应用

2. 从动件的常用运动规律及选择

作业与思考:

1、凸轮机构的类型有哪些?在选择凸轮机构类型时应考虑哪些因素?

2、用反转法设计盘形凸轮的廓线时,应注意哪些问题?移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点?

3、何谓凸轮的偏距圆?

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