高職-機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)課件第4章

第4章凸輪機(jī)構(gòu)（時(shí)間：2次課，4學(xué)時(shí)）第4章凸輪機(jī)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)：

低副機(jī)構(gòu)一般只能近似地實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律。當(dāng)從動(dòng)件的位移、速度和加速度必須嚴(yán)格地按照預(yù)定規(guī)律變化，尤其當(dāng)原動(dòng)件作連續(xù)運(yùn)動(dòng)而從動(dòng)件必須作間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)，則以采用凸輪機(jī)構(gòu)最為簡便。

第4章凸輪機(jī)構(gòu)重點(diǎn)與難點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)的類型及各類凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用場合與合理選型從動(dòng)件幾種基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)原理和方法凸輪機(jī)構(gòu)有關(guān)尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)承載能力計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第4章凸輪機(jī)構(gòu)案例導(dǎo)入：

由內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、繞線機(jī)及送料機(jī)構(gòu)導(dǎo)入，提出凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類，應(yīng)如何選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，討論怎樣用圖解法繪制凸輪輪廓曲線及在凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題。

4.1應(yīng)用和分類4.2從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.3圖解設(shè)計(jì)凸輪輪廓4.4凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題4.5本章實(shí)訓(xùn)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)從動(dòng)件參數(shù)測量與凸轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的繪制4.6習(xí)題與練習(xí)

第4章凸輪機(jī)構(gòu)4.1應(yīng)用和分類4.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類4.1.3凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)4.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)能將主動(dòng)件的連續(xù)等速運(yùn)動(dòng)變?yōu)閺膭?dòng)件的往復(fù)變速運(yùn)動(dòng)或間歇運(yùn)動(dòng)。在自動(dòng)機(jī)械、半自動(dòng)機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛。凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中的一種常用機(jī)構(gòu)。

4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類1.按凸輪的形狀分類(1)盤形凸輪。這種凸輪是一個(gè)繞固定軸回轉(zhuǎn)、工作輪廓具有不同曲率半徑的盤形零件，是凸輪的最基本型式。如圖4.1和圖4.2所示。(2)移動(dòng)凸輪。當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)，凸輪呈板狀，凸輪相對(duì)機(jī)架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，這種凸輪稱為移動(dòng)凸輪，如圖4.4所示。多用于靠模仿形機(jī)械中。在以上兩種凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪與從動(dòng)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)均為平面運(yùn)動(dòng)，故又統(tǒng)稱為平面凸輪機(jī)構(gòu)。(3)圓柱凸輪。這是移動(dòng)凸輪繞在圓柱體表面上演化成的，它是在圓柱表面上開有曲槽或圓柱端面作成曲面的圓柱體。如圖4.5所示。在這種凸輪機(jī)構(gòu)中凸輪與從動(dòng)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是空間運(yùn)動(dòng)，故屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)。

4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類2.按從動(dòng)件的形狀分類按從動(dòng)件的形狀可分尖端從動(dòng)件、滾子從動(dòng)件、平底從動(dòng)件和曲面從動(dòng)件，如圖4.6所示。(1)尖端從動(dòng)件。機(jī)構(gòu)中凸輪勻速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從動(dòng)件往復(fù)擺動(dòng)，這種從動(dòng)件結(jié)構(gòu)最簡單、緊湊，尖頂能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件的任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但因尖頂易磨損，承載能力小，多用于傳力小，速度低，傳動(dòng)靈敏的場合。(2)滾子從動(dòng)件。從動(dòng)件的一端裝有可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾子，凸輪往復(fù)移動(dòng)，帶動(dòng)從動(dòng)件往復(fù)擺動(dòng)，滾子與凸輪之間為滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小，不易磨損，可以承受較大的載荷，因此，應(yīng)用最普遍。但運(yùn)動(dòng)規(guī)律有局限性，滾子軸處有間隙，不宜高速。(3)平底從動(dòng)件。從動(dòng)件的一端為一平面，直接與凸輪輪廓相接觸。若不考慮摩擦，凸輪對(duì)從動(dòng)件的作用力始終垂直于端平面，傳動(dòng)效率高，且接觸面間容易形成油膜，利于潤滑，摩擦阻力較小，故常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。它的缺點(diǎn)是不能用于凸輪輪廓有凹曲線的凸輪機(jī)構(gòu)中，因此實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律受到限制。(4)曲面從動(dòng)件。這是尖端從動(dòng)件的改進(jìn)形式，較尖端從動(dòng)件不易磨損。4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類圖4.6按從動(dòng)件分類的凸輪機(jī)構(gòu)

4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類3.按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分類(1)對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件。從動(dòng)件相對(duì)機(jī)架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。(2)偏置移動(dòng)從動(dòng)件。即不對(duì)心放置的移動(dòng)從動(dòng)件，相對(duì)機(jī)架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。(3)擺動(dòng)從動(dòng)件。從動(dòng)件相對(duì)機(jī)架做往復(fù)擺動(dòng)。4.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的分類4.按凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸(鎖合)的方式分類為了使凸輪與從動(dòng)件始終保持接觸，可以利用重力、彈簧力或依靠凸輪上的凹槽來實(shí)現(xiàn)。(1)力鎖合。利用從動(dòng)件的重力、彈簧力或其他外力使從動(dòng)件與凸輪保持接觸。(2)幾何鎖合。依靠凸輪和從動(dòng)件的特殊幾何形狀而始終維持接觸。按幾何形狀又可以分為以下三種。①凹槽凸輪機(jī)構(gòu)。其凹槽兩側(cè)面間的距離等于滾子的直徑，故能保證滾子與凸輪始終接觸。顯然這種凸輪只能采用滾子從動(dòng)件。②共軛凸輪機(jī)構(gòu)。利用固定在同一軸上但不在同一平面內(nèi)的主、回兩個(gè)凸輪來控制一個(gè)從動(dòng)件，主凸輪驅(qū)使從動(dòng)件逆時(shí)針方向擺動(dòng)；而回凸輪驅(qū)使從動(dòng)件順時(shí)針方向返回。③等徑凸輪機(jī)構(gòu)和等寬凸輪機(jī)構(gòu)。其從動(dòng)件上分別裝有相對(duì)位置不變的兩個(gè)滾子和兩個(gè)平底，凸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，其輪廓能始終與兩個(gè)滾子或平底同時(shí)保持接觸。顯然，這兩種凸輪只能在180°范圍內(nèi)自由設(shè)計(jì)其廓線，而另180°的凸輪廓線必須按照等徑或等寬的條件來確定，因而其從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自由選擇受到一定限制。

4.1.3凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)1.凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，占據(jù)空間較?。痪哂卸嘤眯院挽`活性，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線的形狀。對(duì)于幾乎任意要求的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，都可以毫無困難地設(shè)計(jì)出凸輪輪廓線來實(shí)現(xiàn)。因此在自動(dòng)機(jī)床、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、食品機(jī)械、包裝機(jī)械和機(jī)電一體化產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。

4.1.3凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)2.凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)(1)凸輪輪廓線與從動(dòng)件之間是點(diǎn)或線接觸的高副，易于磨損，故多用于傳力不大的場合；(2)凸輪輪廓精度要求較高，加工難度較大；(3)從動(dòng)件的行程不能過大，否則會(huì)使凸輪變得笨重。

4.1.3凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)3.凸輪機(jī)構(gòu)的功能凸輪機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用廣泛。概括地講，其功能主要有以下幾個(gè)方面。(1)實(shí)現(xiàn)無特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的工作行程在一些控制裝置中，只需要從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)一定的工作行程，而對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性并無特殊要求，采用凸輪機(jī)構(gòu)可以很方便地實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件的這類工作行程。(2)實(shí)現(xiàn)有特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的工作行程如圖4.5所示的自動(dòng)機(jī)床上的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)，就是利用凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一個(gè)實(shí)例。通常刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)包括以下幾個(gè)動(dòng)作。(3)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性有特殊要求的工作行程4.1.3凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)分類方法名稱主要特點(diǎn)按凸輪的形狀分盤形凸輪凸輪為繞固定軸回轉(zhuǎn)、工作輪廓具有不同曲率半徑的盤形零件，是凸輪的最基本型式移動(dòng)凸輪當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心在無窮遠(yuǎn)處時(shí)便演化成這種凸輪，相對(duì)于機(jī)架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)圓柱凸輪這是移動(dòng)凸輪繞在圓柱體表面上演化成的，在圓柱表面上開有曲槽，或圓柱端面作成曲面的圓柱體按從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)分尖底移動(dòng)尖底擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副少，結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；不耐磨，承載能力低，僅用于受力很小的裝置，例如儀器儀表中滾子移動(dòng)滾子擺動(dòng)摩擦磨損小，承載能力較強(qiáng)，用得較多；可實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有局限性；可用于高速，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)，但滾子銷軸處有配合間隙，影響從動(dòng)件的精度，對(duì)高速運(yùn)動(dòng)也有不利影響分類方法名稱主要特點(diǎn)按從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)分平底移動(dòng)平底擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副少，結(jié)構(gòu)緊湊，凸輪對(duì)從動(dòng)件的推力始終垂直于平底，傳動(dòng)效率高；接觸面間易形成油膜，潤滑性能好，適用于高速，但凸輪輪廓不能呈凹形，因此可實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有限曲面移動(dòng)曲面擺動(dòng)介于滾子與平底兩者之間表4.1各種凸輪機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)

4.2從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.2.1凸輪的基本概念4.2.2等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.2.3等加速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.2.4余弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.2從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律即是從動(dòng)件的位移s、速度v和加速度a隨時(shí)間t變化的規(guī)律。當(dāng)凸輪做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其轉(zhuǎn)角φ與時(shí)間t成正比(φ=t)，所以從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律也可以用從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律來表示，即s=s(φ)，v=v(φ)，a=a(φ)。通常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)線圖直觀地表述這些關(guān)系。

4.2.1凸輪的基本概念現(xiàn)以對(duì)心移動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例，說明凸輪與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和基本概念。

(以下說明請(qǐng)見電子文檔)4.2.2等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖4.10(a)所示，從動(dòng)件速度為定值的運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。設(shè)凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿完成行程h，用一次多項(xiàng)式來表示為由邊界條件：φ=0，s=0；φ=φ0，s=h，可得：C0=0，C1=h/φ，故推桿推程的運(yùn)動(dòng)方程s=hφ/φ0v=h/φ0a=04.2.3等加速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件在程中，前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半行程作等減速運(yùn)動(dòng)，且通常兩部分加速度的絕對(duì)值相等。如圖4.10(b)所示。(b)等加速-等減速運(yùn)動(dòng)

4.2.4余弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的加速度為1/2個(gè)周期的余弦曲線，又稱簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如圖4.10(c)所示。(c)余弦加速運(yùn)動(dòng)

4.3圖解設(shè)計(jì)凸輪輪廓4.3.1對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)4.3.2對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)4.3.3對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)4.3.4偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)4.3.5擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)

4.3圖解設(shè)計(jì)凸輪輪廓根據(jù)工作條件要求，選定了凸輪機(jī)構(gòu)的型式、凸輪轉(zhuǎn)向、凸輪的基圓半徑和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，就可以進(jìn)行凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)有圖解法和解析法。圖解法簡便易行、直觀，但精確度低。不過，只要細(xì)心作圖，其圖解的準(zhǔn)確度是能夠滿足一般工程要求的。解析法精確度較高，但設(shè)計(jì)工作量大，可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。4.3.1對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)

如圖4.12所示為一對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪的基圓半徑rmin=15mm，凸輪以等角速度沿逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如表4.2所示。(a)(b)圖4.12對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪的輪廓曲線

4.3.1對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)

表4.2圖4.12所示從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪運(yùn)動(dòng)角(序號(hào)1)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律10°～120°從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)上升h=16mm2120°～180°從動(dòng)件在最高位置靜止不動(dòng)3120°～270°從動(dòng)件作正弦加速度運(yùn)動(dòng)下降h=16mm4270°～360°從動(dòng)件在最低位置靜止不動(dòng)4.3.2對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)

把尖頂從動(dòng)件改為滾子從動(dòng)件時(shí)，其凸輪輪廓設(shè)計(jì)方法如圖4.13所示。首先，把滾子中心看作尖頂從動(dòng)件的尖頂，按照上面的方法畫出一條輪廓曲線0。再以0上各點(diǎn)為中心，以滾子半徑為半徑，畫出一系列圓，最后作這些圓的包絡(luò)線，它便是使用滾子從動(dòng)件時(shí)凸輪的實(shí)際輪廓，而0稱為此凸輪的理論輪廓。由作圖過程可知，滾子從動(dòng)件凸輪輪廓的基圓半徑rmin應(yīng)當(dāng)在理論輪廓上度量。

4.3.2對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)

圖4.13對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪的輪廓曲線

4.3.3對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)

如圖4.14所示，將推桿導(dǎo)路的中心線與推桿平底的交點(diǎn)A視為尖端從動(dòng)件的尖端，按前述方法，作出點(diǎn)A在推桿作復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)依次占據(jù)的位置1'

、2'

、3'

、…，再通過這些點(diǎn)作一系列代表平底的直線，而這些直線的包絡(luò)線即為凸輪的輪廓曲線。圖4.14對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪的輪廓曲線

4.3.4偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)

已知從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，等角速度，偏距e，基圓半徑rb。要求繪出凸輪輪廓曲線。偏置直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法也與前述相似。但由于從動(dòng)件導(dǎo)路的中心線不通過凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O，存在一個(gè)偏距e，因此從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過程中的各個(gè)位置上，導(dǎo)路中心線始終與凸輪中心O保持偏距e。所以，以凸輪中心O為圓心，偏距e為半徑畫一個(gè)圓，這個(gè)圓就稱為偏距圓。如圖4.15所示，導(dǎo)路中心線與所作的偏距圓處處相切，從動(dòng)件的位移應(yīng)沿這些切線量取。

4.3.5擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì)

以尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例介紹其設(shè)計(jì)方法。已知尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪基圓半徑為rb，凸輪回轉(zhuǎn)軸與從動(dòng)件擺動(dòng)中心間的中心距為a，擺桿長為l，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)角位移曲線圖如圖4.16(b)所示。

(b)圖4.16擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪的輪廓曲線4.4凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題4.4.1壓力角及基圓半徑4.4.2滾子半徑的選擇4.4.3凸輪和滾子的材料4.4.4凸輪和滾子的結(jié)構(gòu)4.4.5凸輪的精度和表面粗糙度4.4凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題前節(jié)所介紹的幾何法和解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，其基圓半徑r0、直動(dòng)從動(dòng)件的偏距e或擺動(dòng)從動(dòng)件與凸輪的中心距a、滾子半徑rT等基本參數(shù)都是預(yù)先給定的。本節(jié)將從凸輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率、運(yùn)動(dòng)是否失真、結(jié)構(gòu)是否緊湊等方面討論上述參數(shù)的確定方法。4.4.1壓力角及基圓半徑

1.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖凸輪機(jī)構(gòu)也和連桿機(jī)構(gòu)一樣，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向和接觸輪廓法線方向之間所夾的銳角稱為壓力角。2.壓力角與凸輪基圓半徑的關(guān)系如圖4.17所示，設(shè)凸輪以等角速1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，從動(dòng)件與凸輪在B點(diǎn)接觸，B點(diǎn)是公共點(diǎn)。從動(dòng)件上B點(diǎn)移動(dòng)速度vB2=v2。凸輪上B點(diǎn)的速度vB1=r1，方向垂直于OB。而從動(dòng)件上B點(diǎn)相對(duì)速度vB2B1的方向與凸輪過B點(diǎn)的切線方向重合。根據(jù)點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)之速度合成定理則可做出B點(diǎn)的速度三角形。

3.壓力角的許用值綜上所述，在一般情況下，既要求凸輪有較高效率、受力情況良好，又要求其機(jī)構(gòu)尺寸緊湊，因此，壓力角不能過大，也不能過小，應(yīng)有一許用值，這個(gè)許用值用[]表示。

4.4.2滾子半徑的選擇如圖4.18所示，設(shè)理論輪廓上最小曲率半徑為min，滾子半徑為rT及對(duì)應(yīng)的實(shí)際輪廓曲線半徑a，下面討論滾子半徑對(duì)凸輪輪廓的關(guān)系。

(以下見電子文檔)圖4.18滾子半徑對(duì)輪廓的影響

4.4.3凸輪和滾子的材料1.凸輪副的失效形式組成凸輪副的凸輪輪廓與從動(dòng)件之間理論上是點(diǎn)接觸或線接觸。在載荷的作用下，接觸處因彈性變形而形成一個(gè)微小的接觸面，凸輪副材料在其上各自產(chǎn)生與接觸面垂直的接觸應(yīng)力和與接觸面平行的剪切應(yīng)力。由于接觸面很小，因而這種應(yīng)力往往很大，而且在凸輪運(yùn)轉(zhuǎn)過程中這種應(yīng)力是交變的。

2.凸輪副的材料及其熱處理凸輪和從動(dòng)件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。一般應(yīng)使從動(dòng)件上與凸輪相接觸部分的硬度略低于凸輪的硬度，因更換從動(dòng)件比更換凸輪價(jià)廉而簡便。

4.4.4凸輪和滾子的結(jié)構(gòu)1.凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因凸輪的工作輪廓已經(jīng)確定，所以凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定曲線輪廓的軸向厚度和凸輪與傳動(dòng)軸的連接方式。當(dāng)工作載荷較小時(shí)，曲線輪廓的軸向厚度一般取為輪廓曲線最大矢徑的1/10～1/5；對(duì)于受力較大的重要場合，需按凸輪輪廓面與從動(dòng)件間的接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)直動(dòng)從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)時(shí)要考慮從動(dòng)件的導(dǎo)向和防止旋轉(zhuǎn)。如圖4.20所示，采用由偏心軸調(diào)節(jié)位置的V形輪與從動(dòng)件導(dǎo)向桿上的V形槽接觸，當(dāng)從動(dòng)件上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，V形輪與從動(dòng)件相對(duì)滾動(dòng)，由此防止從動(dòng)件圓柱繞自身軸線回轉(zhuǎn)。

4.4.4凸輪和滾子的結(jié)構(gòu)圖4.20直動(dòng)從動(dòng)件防旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.4.5凸輪的精度和表面粗糙度凸輪的精度和表面粗糙度根據(jù)工作要求確定。一般低速凸輪的精度可低些；對(duì)于高速凸輪或靠模凸輪，精度要求應(yīng)高些。向徑≤300mm的凸輪，其公差與表面粗糙度可參考表4.4。

表4.4凸輪公差與凸輪工作表面粗糙度

凸輪精度極限偏差表面粗糙度向徑/mm基準(zhǔn)孔槽式凸輪槽寬盤狀凸輪槽式凸輪高精度±(0.05～0.10)H7H7(H8)Ra=0.4Ra=0.8一般精度±(0.10～0.20)H7(H8)H8Ra=0.8Ra=1.6低精度±(0.2～0.5)H8H8(H9)Ra=1.6Ra=1.64.5本章實(shí)訓(xùn)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)從動(dòng)

件參數(shù)測量與凸轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的繪制實(shí)訓(xùn)目的掌握盤狀凸輪設(shè)計(jì)方法。通過內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，掌握凸輪設(shè)計(jì)圖解法——反轉(zhuǎn)法。4.5本章實(shí)訓(xùn)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)從動(dòng)

件參數(shù)測量與凸轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的繪制實(shí)訓(xùn)過程通過對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)(或模型)的觀察測量，根據(jù)工藝過程對(duì)執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作要求，分析工作過程循環(huán)，采用何種型式的凸輪，其中包括凸輪的型式、從動(dòng)件的型式、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)確定方式、從動(dòng)件與凸輪維持接觸的方式等。

4.5本章實(shí)訓(xùn)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)從動(dòng)

件參數(shù)測量與凸轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的繪制實(shí)訓(xùn)總結(jié)要求對(duì)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)(模型)從動(dòng)件的升距、凸輪的推程角、回程角和遠(yuǎn)休止角、近休止角進(jìn)行測量，按等加速上升—休止—等加速下降—休止規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)。用CAD完成輪廓圖和機(jī)構(gòu)裝配圖，寫出必要的書面設(shè)計(jì)說明。

4.6習(xí)題與練習(xí)1.填空題(1) ______機(jī)構(gòu)一般只能近似地實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律。當(dāng)從動(dòng)件的位移、速度和加速度必須嚴(yán)格地按照預(yù)定規(guī)律變化，尤其當(dāng)原動(dòng)件作連續(xù)運(yùn)動(dòng)而從動(dòng)件必須作間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)，則以采用______機(jī)構(gòu)最為簡便。(2) 從動(dòng)件在凸輪輪廓線的推動(dòng)下，由_________被推到_________的這一運(yùn)動(dòng)過程稱為推程。(3) 推桿在運(yùn)動(dòng)開始和終止的瞬時(shí)，因_________有突變，這時(shí)推桿在理論上將出現(xiàn)瞬時(shí)的無窮大__________，致使推桿突然產(chǎn)生非常大的_________，因而會(huì)使凸輪機(jī)構(gòu)受到極大的的沖擊，這種沖擊稱為剛性沖擊。(4) 通常采用增大______的方法減小推程的max，也可采用______的辦法重新設(shè)計(jì)凸輪。

4.6習(xí)題與練習(xí)2.選擇題(1) ()是凸輪的最基本形式。A.圓柱凸輪 B.盤形凸輪C.移動(dòng)凸輪 D.凹槽凸輪(2) 從動(dòng)件在瞬時(shí)()發(fā)生有限值的突變時(shí)所引起的沖擊稱為柔性沖擊。A.速度 B.加速度C.運(yùn)動(dòng)方向 D.角位移(3) 凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行余弦加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，在()推桿的加速度有突變。A.三分之一位置