凸轮机构及其设计
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第九章凸轮机构及其设计第一节凸轮机构的应用、特点及分类1.凸轮机构的应用在各种机械,特别是自动机械和自动控制装置中,广泛地应用着各种形式的凸轮机构。
例1内燃机的配气机构当凸轮回转时,其轮廓将迫使推杆作往复摆动,从而使气阀开启或关闭(关闭是借弹簧的作用),以控制可燃物质在适当的时间进入气缸或排出废气。
至于气阀开启和关闭时间的长短及其速度和加速度的变化规律,则取决于凸轮轮廓曲线的形状。
例2自动机床的进刀机构当具有凹槽的圆柱凸轮回转时,其凹槽的侧面通过嵌于凹槽中的滚子迫使推杆绕其轴作往复摆动,从而控制刀架的进刀和退刀运动。
至于进刀和退刀的运动规律如何,则决定于凹槽曲线的形状。
2.凸轮机构及其特点(1)凸轮机构的组成凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。
凸轮通常作等速转动,但也有作往复摆动或移动的。
推杆是被凸轮直接推动的构件。
因为在凸轮机构中推杆多是从动件,故又常称其为从动件。
凸轮机构就是由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构。
(2)凸轮机构的特点1)优点:只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线,就可以使推杆得到各种预期的运动规律,而且机构简单紧凑。
2)缺点:凸轮廓线与推杆之间为点、线接触,易磨损,所以凸轮机构多用在传力不大的场合。
3.凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多,常就凸轮和推杆的形状及其运动形式的不同来分类。
(1)按凸轮的形状分1)盘形凸轮(移动凸轮)2)圆柱凸轮盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转。
移动凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分,它作往复直线移动。
圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽,或是在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件,它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。
盘形凸轮机构和移动凸轮机构为平面凸轮机构,而圆柱凸轮机构是一种空间凸轮机构。
盘形凸轮机构的结构比较简单,应用也最广泛,但其推杆的行程不能太大,否则将使凸轮的尺寸过大。
(2)按推杆的形状分1)尖顶推杆。
这种推杆的构造最简单,但易磨损,所以只适用于作用力不大和速度较低的场合(如用于仪表等机构中)。
第六讲凸轮机构及其设计(一)凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构1.组成:凸轮,推杆,机架。
2.优点:只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线,就可以使推杆得到各种预期的运动规律,而且机构简单紧凑。
缺点:凸轮廓线与推杆之间为点、线接触,易磨损,所以凸轮机构多用在传力不大的场合。
二、凸轮机构的分类1.按凸轮的形状分:盘形凸轮圆柱凸轮2.按推杆的形状分尖顶推杆:结构简单,能与复杂的凸轮轮廓保持接触,实现任意预期运动。
易遭磨损,只适用于作用力不大和速度较低的场合滚子推杆:滚动摩擦力小,承载力大,可用于传递较大的动力。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
平底推杆:不考虑摩擦时,凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直,受力平稳;易形成油膜,润滑好;效率高。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
3.按从动件的运动形式分(1)往复直线运动:直动推杆,又有对心和偏心式两种。
(2)往复摆动运动:摆动推杆,也有对心和偏心式两种。
4.根据凸轮与推杆接触方法不同分:(1)力封闭的凸轮机构:通过其它外力(如重力,弹性力)使推杆始终与凸轮保持接触,(2)几何形状封闭的凸轮机构:利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。
①等宽凸轮机构②等径凸轮机构③共轭凸轮(二)推杆的运动规律一、基本名词:以凸轮的回转轴心O为圆心,以凸轮的最小半径r为半径所作的圆称为凸轮的基圆,r称为基圆半径。
推程:当凸轮以角速度转动时,推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。
推杆上升的最大距离称为推杆的行程,相应的凸轮转角称为推程运动角。
回程:推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程,对应的凸轮转角称为回程运动角。
休止:推杆处于静止不动的阶段。
推杆在最远处静止不动,对应的凸轮转角称为远休止角;推杆在最近处静止不动,对应的凸轮转角称为近休止角二、推杆常用的运动规律1.刚性冲击:推杆在运动开始和终止时,速度突变,加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值,致使推杆产生非常大的惯性力,因而使凸轮受到极大冲击,这种冲击叫刚性冲击。