第四章凸轮机构
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第四章凸轮机构在各种机器中,尤其是自动化机器中,为实现各种复杂的运动要求,常采用凸轮机构,其设计比较简便。
只要将凸轮的轮廓曲线按照从动件的运规律设计出来,从动件就能较准确的实现预定的运动规律。
本章将着重研究盘状凸轮轮廓曲线绘制的基本方法和凸轮设计中的相关问题。
§4—1 凸轮机构的应用与分类一、凸轮机构的应用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。
从动件是被凸轮直接推动的构件。
凸轮机构就是由凸轮、从动件和机架三个主要构件所组成的高副机构。
图4-1所示为内燃机配气凸轮机构。
当具有一定曲线轮廓的凸轮1以等角速度回转时,它的轮廓迫使从动作2(阀杆)按内燃机工作循环的要求启闭阀门。
图4-2为自动机床上控制刀架运动的凸轮机构。
当圆柱凸轮1回转时,凸轮凹槽侧面迫使杆2运动,以驱动刀架运动。
凹槽的形状将决定刀架的运动规律。
内燃机,配气机构凸轮一般作连续等速转动,从动件可作连续或间歇的往复运动或摆动。
凸轮机构广泛用于自动化和半自动化机械中作为控制机构。
但凸轮轮廓与从动件间为点、线接触而易磨损,所以不宜承受重载或冲击载荷。
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,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。
二、凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多,通常按凸轮和从动件的形状、运动形式分类。
⒈按凸轮的形状分类(1)盘形凸轮它是凸轮的最基本型式。
这种凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化半径的盘形零件,如图4-1。
(2)移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时,凸轮相对机架作直线运动,这种凸轮称为移动凸轮。
在以上两种凸轮机构中,凸轮与从动件之间的相对运动均为平面运动,故又统称为平面凸轮机构。
(3)圆柱凸轮(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。
第4章凸轮机构凸轮机构是机械中一种常用的高副机构,在自动化和半自动化机械中得到了广泛的应用。
凸轮机构的优点是:只需设计出适当的凸轮轮廓,就可使从动件实现各种预期的运动规律,结构简单、紧凑、设计方便。
其缺点是:凸轮与从动件为点接触或线接触,压强大,易于磨损,难加工,成本高。
所以通常多用于传力不大的控制机构。
§4.1 凸轮机构的应用和类型图4.1所示为内燃机配气凸轮机构。
原动凸轮1以等角速度连续回转,通过凸轮高副驱动从动件2(阀杆)按预期的运动规律启闭阀门。
图4.1 内燃机配气机构图4.2 绕线机构图4.2所示为绕线机中用于排线的凸轮机构。
绕线轴3连续快速转动,经过齿轮带动凸轮1缓慢转动,通过凸轮轮廓与尖顶A之间的作用,驱使从动件2往复摆动,从而使线均匀的缠绕在绕线轴上。
图4.3所示为冲床装卸料中的凸轮机构。
原动凸轮1固定于冲头上,当其随冲头往复上下移动时,通过凸轮高副驱动从动件2以一定规律往复水平移动,从而使机械手按预期的运动规律装卸工件。
图4.4所示为自动送料的凸轮机构。
当带有凹槽的原动凸轮1等速转动时,通过嵌在槽中的滚子驱动从动件2作往复移动。
凸轮1每回转一周,从动件2即从储料器中推出一个毛坯,送到加工或待包装位置。
从以上所举各列可以看出:凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架3个构件组成。
根据凸轮和从动件的不同形状,凸轮机构可按如下分类。
图4.3 冲床装卸料机构图4.4 送料机构1.按凸轮形状分(1)盘状凸轮这种凸轮是一个绕固定轴线转动且具有变化向径的盘形构件,它是凸轮的最基本形式,如图4.1和4.2所示。
(2)移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时,凸轮相对机架作直线运动,这种凸轮叫移动凸轮,如图3.3所示。
(3)圆柱凸轮将移动凸轮卷在圆柱体上即形成圆柱凸轮,如图4.4所示。
2.按从动件形状分(1)尖底从动件如图4.2所示,尖底能与任何复杂的凸轮轮廓保持接触,因此能实现任意的运动规律。