课程设计凸轮机构.ppt

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1、概述常用从动件的运动规律盘形凸轮轮廓的设计与加工方法凸轮机构基本尺寸的确定项目三凸轮机构（一）教学要求1、了解凸轮机构的特点、类型及应用。2、掌握凸轮机构的从动件的常用运动规律3、掌握凸轮轮廓曲线的设计。4、熟悉凸轮机构基本尺寸的确定。（二）教学的重点与难点凸轮机构的从动件的常用运动规律及凸轮轮廓曲线的设计。（一）凸轮机构的应用凸轮机构由凸轮1、从动件2、机架3三个基本构件组成，是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常作连续等速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复移动或摆动。一

2、、概述1.组成2.特点：优点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能实现从动件所预期的复杂运动规律的运动；凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。缺点:凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损。凸轮机构通常适用于传递动力不大的机械中。尤其广泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。3.应用：内燃机配气凸轮机构靠模车削机构234自动机床上的走刀机构12（二）凸轮机构的分类（1）盘形凸轮盘形凸轮机构简单，应用广泛，但限于凸轮径向尺寸不能变化太大，故从动件的行程较短。（2）移动凸轮其凸轮是具有曲线轮廓、作

3、往复直线移动的构件，可看成是转动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。（3）圆柱凸轮其凸轮是圆柱面上开有凹槽的圆柱体，可看成是绕卷在圆柱体上的移动凸轮，利用它可使从动件得到较大的行程。1.按凸轮的形状分（1）尖顶从动件凸轮机构实现预期的运动规律。但从动件尖顶易磨损，故只能用于轻载低速场合。（2）滚子从动件凸轮机构其磨损显著减少，能承受较大载荷，应用较广。但端部重量较大，又不易润滑，故仍不宜用于高速，只能用于中低速。（3）平底从动件凸轮机构若不计摩擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，传力性能良好，且凸轮与平底接触面间易形成

4、润滑油膜，摩擦磨损小、效率高，故可用于高速，缺点是不能用于凸轮轮廓有内凹的情况。2.按从动件末端形状分（1）力锁合凸轮机构依靠重力、弹簧力或其他外力来保证锁合，如内燃机配气凸轮机构。（1）移动从动件凸轮机构按其从动件导路是否通过凸轮回转中心分为对心移动从动件和偏置移动从动件凸轮机构。3.按锁合方式分4.按从动件相对机架的运动方式分（2）摆动从动件凸轮机构（2）形锁合凸轮机构依靠凸轮和从动件几何形状来锁合。移动从动件摆动从动件一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮上有一最小向径，以最小向径r。为半径所作的圆称凸轮基圆

5、，r。称基圆半径，凸轮以等角速度ω1逆时针转动。凸轮机构运动过程如下：二、常用的从动件运动规律（一）平面凸轮机构的基本尺寸及运动参数凸轮机构的运动过程升—停—降—停从动件的运动规律：是指其位移s、速度v和加速度a等随凸轮转角而变化的规律。常用的从动件运动规律有等速运动规律、等加速-等减速运动规律、余弦加速度运动规律、正弦加速度运动规律等。凸轮机构中，凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动规律，反之，从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同形状的轮廓。因此，设计凸轮机构时，应首先根据工作要求确定从动件的运动规律，再据此来设计凸

6、轮的轮廓曲线。（二）常用的从动件运动规律从动件在推程始末两处，速度有突变，瞬时加速度理论上为无穷大，因而产生理论上无穷大的惯性力，对机构造成强烈的冲击，这种冲击称为“刚性冲击”。因此，等速运动规律只能用于低速轻载的场合。从动件在推程或回程过程中的运动速度为常数的运动规律。1.等速运动规律：在推程的始末点和前、后半程的交接处，产生“柔性冲击”或“软冲”。因此这种运动规律只适用于中速、中载的场合。从动件在一个行程中，前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动的运动规律。2.等加速等减速运动规律在推程始末点处仍存在“软冲

7、”，因此只适用于中、低速。但若从动件作无停歇的升—降—升型连续运动，则加速度曲线为光滑连续的余弦曲线，消除了“软冲”，故可用于高速。从动件加速度按余弦规律变化的运动规律。3.余弦加速度运动规律4、正弦加速度运动规律运动特征：没有冲击，故可用于高速。从动件加速度按正弦规律变化的运动规律。凸轮机构的主要失效形式是磨损和疲劳点蚀，因此要求凸轮和滚子的工作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韧性。（三）凸轮和滚子的材料低速、轻载时，可以选用铸铁。中速、中载时可以选用优质碳素结构钢、合金钢，并经表面淬火或滲碳淬火，达到

8、一定硬度。高速、重载时可用优质合金钢，并经表面淬火或滲氮处理。滚子材料用合金钢材料，经滲碳淬火，达到较大表面硬度。1.凸轮的材料2.滚子的材料三、盘形凸轮轮廓的设计与加工方法设计一般精度凸轮时常被采用图解法。而设计高精度凸轮，则必须用解析法，但计算复杂。本节主要讨论图解法。设计方法：1.图解法2.解析法基本原理：反转法原理给整个凸轮机构加上一个与凸轮转动角度