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凸轮机构及其设计

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第四章 凸轮机构及其设计

§4-1 凸轮机构的应用和分类

一.凸轮机构的应用:常用的高副机构

自动机械和半自动机械装置中,实现运动比连杆(最多9个点)容易,使用广泛。

1.应用实例 :

(1)内燃机配气机构:工作原理。(P97. 图4-1)

凸轮连续匀速转动,按要求控制气阀开启与关闭时间的长短及v﹑a. (2)绕线机排线凸轮机构( P97. 图4-2) (3)巧克力输送凸轮机构(P98. 图4-5) 2.凸轮机构及组成:是高副机构

轮廓或凹槽的构件。多为主动件,有时为机架,?凸轮:是一个具有曲面?一般等速转动、有时摆动。??(从动件):被凸轮直 接推动的构件。连续或间歇的移动或摆动。 ?推杆?从动件的s'v'a运动规律完全的决定于凸轮的轮廓形状。???机架:3.优点:

(1)通过改变凸轮的轮廓,易满足任意复杂运动的要求(四杆连杆最多9个点)

(2) 简单紧凑,工作可靠。 (3) 易设计。 4.缺点:

(1) 易磨损(点线接触—高副)。用于受力不大的场合。 (2) 加工困难,成本高。 5.发展方向:

高速凸轮: CAD、CAM、CNC(微机数控)/FA HA OA

二、凸轮机构的分类:

1.分类:

(1)凸轮机构(两活动构件作平面、空间运动)

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?(97页图4-1)?盘形凸轮(平板凸轮)平面凸轮机构??97页图4-3)?移动凸轮(?? ?圆柱凸轮???空间凸轮机构?圆锥凸轮??球面凸轮、弧面凸轮等??? (2)凸轮机构(按推杆运动副形状分)

磨损,用于低速轻载的场合,如仪表?尖顶推杆/从动件:简单不失真易?大力,应用广,中低速?滚子推杆/从动件:摩擦小,传递 ?直推杆底部)压力角小,效率高,?平底推杆/从动件:受力平稳(垂?润滑好(油膜)高速场合(缺点:易失真)?(3)凸轮机构(推杆运动形式)

?轴线通过凸轮回转轴线?对心直动推杆:从动件直动推杆/从动件??轴线不通过凸轮回转轴线?偏置直动推杆:从动件?? ?摆动推杆/从动件?作平面复杂运动从动件:(第98页图4?4)???(4)凸轮机构(力锁合方式)

?力锁合:spring、G等 ?第99页图4-4,4?5,4?6,4?7,4?8)?形锁合:(虚约束)(2.命名:

以上分类方法组合:

摆动滚子推杆圆柱凸轮机构 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构

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?偏距:e? ?偏距圆:以O为圆心,?e为半径?

§4-2 从动件的运动规律及其选择

一、 凸轮与从动件的运动关系:

转轴心O为圆心,以凸轮的最小半径r0为半径所做的圆?凸轮基圆:以凸轮的回??基圆半径:r0称为基圆半径 ?(?推程/推程运动角r?0)升距h(行程)A?B?/远休止角?(B?C?远休(程)s?s)一个运动循环?

回程/回程运动角?(?')C?Df0??近休(程)D?A/近休止角?s('?s')?从动件行程:从动件的最大位移:h

整程角(一个运动循环对应凸轮总转角)????0??s??0'??s'(一般???2?)

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二 .从动件的运动规律(推杆的运动规律):

?s??(t)?指从动件的位移s、速度v、加速度a随时间而变化的规律?v?v(t)

?a?a(t)?凸轮一般以等角速度?运动??正比t?常用?(转角)

?s?s(?)??v?v(?) 其中,位移线图最重要 ?a?a(?)?图a)的运动规律用图b)表示 初始条件?了解

?推程:t?0,??0,s?0?回程:t?0,??0,s?h

位移线图?取决于???图轮廓线?取决于???从动件的运动规律?取决于???工作要求

从动件的运动规律?动规律)?基本运动规律(常用运?组合运动规律

三 .从动件运动规律的选择:

考虑:刚性冲击、柔性冲击、vmax(速度幅值)、amax

?1.vmax:??动量幅值mvmax??vmax小好(安全、缓冲)?重载和m大时,要选vmax一定要小的运动规律 ? ?,磨损)?2.amax:??惯性力幅值mamax??amax小些好(动压力,震动?高速凸轮应选amax小的运动规律?参考表4-2 讲

1 .从动件基本运动规律

12??s?vt?at0??v2??21ds???v0?a0t ?s?v0t?at ??v?2dt??2dv??dsdva?a?2?a0???dt?dtdt?

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基本运动规律(102页表4-1)

?规律):刚性冲击,低速?一次多项式 动规律:(即等速运动??:(常用等加速等减速运动规律)?二次多项式的运动规律?多项式运动规律:??柔性冲击,中速????3?4?5多项式运动规律:???简谐运动规律):柔性冲击,中速?余弦加速度运动规律(?三角函数运动规律??摆线运动规律):无冲击,高速?正弦加速度运动规律(?(1)等速运动规律:指凸轮等速回转时,从动件在推程或回程中的速度为常数,而在始末两点处速度产生突变a??,惯性力??

hhh?v?v????(???tt)0??tr?rr???dvdN0? a???0?dtdt?12h?h?s?vt?at?vt?(?)()??00?2?r??r?? 即

h?v????r?? ?a?0?hh?s??........是常数??r?r?s v a 线图如下:

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凸轮机构及其设计

第四章凸轮机构及其设计§4-1凸轮机构的应用和分类一.凸轮机构的应用:常用的高副机构自动机械和半自动机械装置中,实现运动比连杆(最多9个点)容易,使用广泛。1.应用实例:(1)内燃机配气机构:工作原理。(P97.图4-1)凸轮连续匀速转动,按要求控制气阀开启与关闭时间的长短
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