凸輪機構(gòu)和齒輪機構(gòu)
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1、第7章 凸輪機構(gòu)和齒輪機構(gòu),,7.1 概述,7.1.1 凸輪機構(gòu)的組成 一種高副機構(gòu),可將連續(xù)轉(zhuǎn)動和移動轉(zhuǎn)換成從動件的移動和擺動。廣泛應用于各種機械,尤其是自動機械中。,1.凸 輪具有曲線狀輪廓的構(gòu)件 2.從動件作往復移動或擺動的構(gòu)件 往復移動直動從動件 往復擺動擺動從動件 3.機 架機構(gòu)中固定不動的構(gòu)件,凸輪機構(gòu)的組成,優(yōu)點:,只需設計適當?shù)耐馆嗇喞?,便可使從動件得到所需的運動規(guī)律,結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設計方便。,缺點:,運動副為點接觸或線接觸,易磨損,所以,通常多用于傳力不大的控制機構(gòu)。,凸輪傳動特點,7.1.2 凸輪機構(gòu)的分類,1按凸輪的形狀分類,(1)盤形凸輪,如圖所示。,(2)移
2、動凸輪,如圖所示。,(3)圓柱凸輪,如圖所示。,,2. 按從動件的運動方式分類 移動從動件 擺動從動件,3.按從動件端部的結(jié)構(gòu)分類 1. 尖底從動件 a) 2. 滾子從動件 b) 3. 平底從動件 c),(2)滾子從動件:從動件端部裝有可以自由轉(zhuǎn)動的滾子,滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦,借以減小與凸輪輪廓接觸表面的磨損。,(3)平底從動件:從動件的端部是一平底,這種從動件與凸輪輪廓接觸處在一定條件下易形成油膜,利于潤滑,能傳動較大的作用力。,(1)尖端從動件:從動件端部以尖頂與凸輪輪廓接觸,這種從動件結(jié)構(gòu)最簡單,尖頂能與任意復雜的凸輪輪廓保持接觸。,,按從動件分類的凸輪機
3、構(gòu),當位置要求準確,當受力較大時,當轉(zhuǎn)速較高時,從動件使用的場合,鎖合保持從動件與凸輪之間的高副接觸。 (1)力鎖合凸輪機構(gòu) : 依靠重力、彈簧力或其他外力來保證鎖合(內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu)、刀架送給機構(gòu)等)。,4、按鎖合方式分:,內(nèi)燃機配氣凸輪機構(gòu),依靠凸輪和從動件幾何形狀來保證鎖合。,(2)形鎖合凸輪機構(gòu) :,7.2 從動件的常用運動規(guī)律,,從動件運動規(guī)律,是指從動件的位移S、速度v、加速度a、及加速度的變化率(躍度j)隨時間 t 或凸輪轉(zhuǎn)角( )變化的規(guī)律。這種變化的規(guī)律可以用線圖來表示,既運動線圖。,凸輪傳動工作過程的有關(guān)名詞:,,,,,基圓以凸輪的最小向徑為半徑所作的圓稱為基圓,基圓半徑
4、用rb 表示。 凸輪轉(zhuǎn)角; 推程、回程、升程h、近停程、遠停程; 推程運動角0; 回程運動角0 ; 遠停角s ; 近停角s ; 一般推程是凸輪機構(gòu)的工作行程。,,,,,推程、遠停程、回程,當凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時,從動件將重復上述運動過程。,,,0 s 0,,,,近停程,s ,7.2.1 等速運動規(guī)律,,,,從動件運動的速度為常數(shù)時的運動規(guī)律,稱為等速運動規(guī)律(直線運動規(guī)律)。,從動件在運動起始位置和終止兩瞬時的速度有突變,故加速度在理論上由零值突變?yōu)闊o窮大,慣性力也為無窮大。由此的強烈沖擊稱為剛性沖擊。,實際上,由于構(gòu)件材料有彈性,加速度和慣性力不至于達到無窮大,但仍將造成強烈沖擊。當加速度為
5、正時,它將增大凸輪壓力,使凸輪輪廓嚴重磨損;加速度為負時,可能會造成用力封閉的從動件與凸輪輪廓瞬時脫離接觸,并加大力封閉彈簧的負荷。因此這種運動規(guī)律只適用于低速,如自動機床刀具進給機構(gòu)以及在低速下工作的一些凸輪控制機構(gòu)。,7.2.2 等加速等減速運動規(guī)律,從動件在運動過程的前半程做等加速運動,后半程做等減速運動,兩部分加速度的絕對值相等,這種運動規(guī)律稱為等加速等減速運動規(guī)律。,簡諧運動(余弦加速度) 點在圓周上作勻速運動時,它在這個圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運動稱為簡諧運動。加速度有變化柔性沖擊,只適于中速。,常用從動見運動規(guī)律的比較,7.3 凸輪輪廓線的設計,根據(jù)工作條件要求,確定從動件的
6、運動規(guī)律,選定凸輪的轉(zhuǎn)動方向、基圓半徑等,進而對凸輪輪廓曲線進行設計。 設計方法: 1.圖解法。簡便易行、直觀,但精度較低,可用于設計一般精度要求的凸輪機構(gòu)。 2.解析法:精度高,但計算量大,多用于設計精度要求較高的凸輪機構(gòu)。,7.3.1 尖頂對心直動從動件盤形凸輪 已知:從動件的運動規(guī)律 凸輪的基圓半徑 方法:反轉(zhuǎn)法 原理:設想凸輪固定不 動,從動件一方面隨導路繞凸輪軸心反方向轉(zhuǎn)動,同時又按給定的運動規(guī)律在導路中作相對運動,從動 件尖底的運動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。,(4)將B0、B1、B2、...連成 光滑的曲線,得要求凸輪輪廓(圖a)。,(1)按從動件運動規(guī)律作出位移線圖 (圖
7、b),并將橫坐標等分分段。,(2)沿1反方向取角度t、h、 S,等分,得C1、C2、...點。連接OC1、OC2、...便是從動件導路的各個位置。,(3)取B1C1=11、B2C2=22、 ...得反轉(zhuǎn)后尖頂位置 B1、B2、A3、...。,,,,,,,,,,,實際輪廓曲線,,理論輪廓曲線,7.3.2 對心滾子移動從動件盤形凸輪,7.3.3 擺動從動件盤形凸輪 已知: 凸輪軸心與從動件的回轉(zhuǎn)中心距a 凸輪基圓半徑rb,從動件長 L 凸輪以等角速度逆時針方向轉(zhuǎn)動 從動件的擺角-轉(zhuǎn)角曲線圖,,,繪制方法,7.3.4 凸輪機構(gòu)設計中的幾個問題,設計滾子從動件時若從強度和耐用性考慮,滾
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