凸輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用 (1)

1、機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3 凸輪是一種具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，在運(yùn)動(dòng)時(shí)可使從動(dòng)件獲得連續(xù)或間歇的任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 凸輪機(jī)構(gòu)廣泛用于傳遞動(dòng)力不大的各種機(jī)器和機(jī)構(gòu)中。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3凸輪機(jī)構(gòu)概述凸輪機(jī)構(gòu)概述 一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 盤形凸輪1勻速轉(zhuǎn)動(dòng),通過其曲線輪廓向徑的變化, 驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2 按內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)的要求有規(guī)律地開啟和閉合。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3 靠模車削機(jī)構(gòu)靠模車削機(jī)構(gòu) 工件1回轉(zhuǎn)，凸輪3作為靠模被固

2、定在床身上, 刀架2 在彈簧作用下與凸輪輪廓緊密接觸。 當(dāng)拖板4縱向移動(dòng)時(shí),刀架2 在靠模板(凸輪)曲線輪廓的推動(dòng)下作橫向移動(dòng)，從而切削出與靠模板曲線一致的工件。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)132機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3 凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架機(jī)架三個(gè) 基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。 凸輪機(jī)構(gòu)可使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪的輪廓形狀取決于凸輪的輪廓形狀。 凸輪機(jī)構(gòu)是高副機(jī)構(gòu)高副機(jī)構(gòu)，易于磨損，因此只適用于傳遞動(dòng)力不大的場(chǎng)合。 因此，凸輪機(jī)構(gòu)廣泛用于各動(dòng)化、半自動(dòng)化械中。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

3、機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3 (1) (1) 盤形凸輪盤形凸輪： 它是一種有向徑變化的繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的盤形零件。 二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類1. 1. 按凸輪形狀分類按凸輪形狀分類 (2) (2) 移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪： 凸輪相對(duì)機(jī)架作直線運(yùn)動(dòng)。 (3) (3) 圓柱凸輪：圓柱凸輪： 帶槽的圓柱體所形成的凸輪,是一種空間凸輪。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：尖頂從動(dòng)件：尖頂從動(dòng)件能與任意復(fù)雜能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸的凸輪輪廓保持接觸，因而能使，因而能使從動(dòng)件從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, , 但但磨損快磨損快

4、，多，多用于受力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。用于受力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。 2. 2. 按從動(dòng)件形狀分類按從動(dòng)件形狀分類(1) (1) 尖底從動(dòng)件尖底從動(dòng)件機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小，滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小，不易磨損，不易磨損，承載能力大承載能力大。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：但滾子軸有間隙，但滾子軸有間隙，不宜不宜高速高速場(chǎng)合。場(chǎng)合。(2) (2) 滾子從動(dòng)件滾子從動(dòng)件機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件間的作用力始終垂直于從動(dòng)件的平底 ，因此傳傳動(dòng)平穩(wěn)動(dòng)平穩(wěn)；接觸面間容易形成油膜接觸面間容易形成油膜 ，潤(rùn)滑較好，效率高潤(rùn)滑較好，效

5、率高。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：但運(yùn)動(dòng)規(guī)律受到一定的限制運(yùn)動(dòng)規(guī)律受到一定的限制。 常用于高速重載高速重載的場(chǎng)合。 (3) (3) 平底從動(dòng)件平底從動(dòng)件 F F機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3 （1 1）直動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)3 3、按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式、按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式（2 2）擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3 (2) (2) 形鎖合凸輪機(jī)構(gòu)形鎖合凸輪機(jī)構(gòu) 利用本身的幾何形狀,使從動(dòng)件與凸輪始終保持接觸的凸輪機(jī)構(gòu)。（如圓柱凸輪機(jī)構(gòu)利用滾子與凸輪凹槽兩側(cè)面的配合來保持接觸。） (1) (1) 力鎖合凸輪機(jī)構(gòu)力鎖合凸輪機(jī)構(gòu) 靠重力、 彈簧力或其他外力使從動(dòng)件與

6、凸輪始終保持接觸的凸輪機(jī)構(gòu)。（如內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)）4. 4. 按凸輪與從動(dòng)件的基礎(chǔ)方法分類按凸輪與從動(dòng)件的基礎(chǔ)方法分類機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3溝槽凸輪機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 圖示為一對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪以等角速度1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 以凸輪輪廓最小向徑 ro 為半徑所作的圓稱凸輪基圓基圓。 r0 基圓半徑基圓半徑。 一、一、 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程 機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3

7、常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律有: 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、等加速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律等。 二、常用從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、常用從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：是指推桿在運(yùn)動(dòng)過程中，其位移、速度和加速度隨時(shí)間（或凸輪轉(zhuǎn)角）的變化規(guī)律。 通常用s-、-、a-曲線來表示。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-30 ahvhs s ,t v ,ta ,th位移線圖位移線圖加速度線圖加速度線圖速度線圖速度線圖1. 1. 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推程運(yùn)動(dòng)方程：位移線圖的繪制位移線圖的繪制機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性 1

8、）剛性沖擊剛性沖擊從動(dòng)件在某瞬時(shí)速度突變，其加速度及慣性力在理論上均趨于無窮大。2）只適用于低速輕載的場(chǎng)合。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3 推程運(yùn)動(dòng)方程2. 2. 等加速等加速- -等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推程的前推程的前h/2h/2為等加速為等加速, 后半h/2為等減速運(yùn)動(dòng)。 h 2h 2 ,ta ,ts4h 2 2 ,tv2h 4位移線圖的繪制位移線圖的繪制機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-32）適用于中速輕載的場(chǎng)合。 1）柔性沖擊柔性沖擊從動(dòng)件在某瞬時(shí)加速度發(fā)生有限值的突變所引起的沖擊。 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性機(jī)械技術(shù)

9、應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-33 3、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律 加速度按余弦曲線變化正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。全行程中無速度和加速全行程中無速度和加速度的突變，因此不產(chǎn)生沖度的突變，因此不產(chǎn)生沖擊擊適用于高速場(chǎng)合適用于高速場(chǎng)合。 ,ts ,ta ,tvvmax 1.57h h amax 4.93h 2 2機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3壓力角：壓力角：從動(dòng)件接觸點(diǎn)的受力方受力方向向與從動(dòng)件上該點(diǎn)速度方向速度方向的夾角，用表示。三、凸輪機(jī)構(gòu)壓力角三、凸輪機(jī)構(gòu)壓力角 將從動(dòng)件受力正交分解為：有效分力有效分力 Ft=F.cos有害分力 Fn=F.sin機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)

10、用基礎(chǔ)2022-6-3 壓力角：凸輪機(jī)構(gòu)傳力性能愈好。 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí), 應(yīng)使最大壓力角max。 推程時(shí)推程時(shí)，移動(dòng)從動(dòng)件 =3040, 擺動(dòng)從動(dòng)件 =4550；回程時(shí)回程時(shí)，通常取 =7080。式中許用壓力角：機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3四、基圓半徑的確定四、基圓半徑的確定限制基圓半徑的主要條件：限制基圓半徑的主要條件：結(jié)構(gòu)緊湊；凸輪的基圓半徑rb應(yīng)大于凸輪軸的半徑rS ；最大壓力角max許用壓力角 基圓半徑ro：壓力角 1 1、根據(jù)凸輪軸的半徑來確定、根據(jù)凸輪軸的半徑來確定檢查壓力角檢查壓力角 凸輪-軸一體：r0 略大于軸的半徑 rs 凸輪-軸分體：r0 = (1.62

11、) rs機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3h ro 等速運(yùn)動(dòng)等速運(yùn)動(dòng)0.010.1 0.2 0.30.40.50.60.81.0 2.0 3.0 6.0 h rb等加速等減速運(yùn)動(dòng)等加速等減速運(yùn)動(dòng)0.01 0.1 0.2 0.3 0.40.6 1.0 2.0 5.0 凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角 5101525303540205060708090100200300350最大壓力角最大壓力角 max510152520354555657585403050607080h rb 余弦加速度運(yùn)動(dòng)余弦加速度運(yùn)動(dòng)0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 510152520354555

12、657585403050607080最大壓力角最大壓力角 max5101525303540205060708090100200300350 凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角 h ro 正弦加速度運(yùn)動(dòng)正弦加速度運(yùn)動(dòng)0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 2、工程上常常借助于諾模圖諾模圖來確定凸輪的最小基圓半徑。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2022-6-3h ro 等速運(yùn)動(dòng)等速運(yùn)動(dòng)0.010.1 0.2 0.30.40.50.60.81.0 2.0 3.0 6.0 h ro等加速等減速運(yùn)動(dòng)等加速等減速運(yùn)動(dòng)0.01 0.1 0.2 0.3 0.40.6 1.0 2.0 5.0 凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角 5101525303540205060708090100200300350最大壓力角最大壓力角 max510152520354555657585403050607080h ro 余弦加速度運(yùn)動(dòng)余弦加速度運(yùn)動(dòng)0.01 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0 510152520354555657585403050607080最大壓力角最大壓力角 max51015253035402050