机械设计基础教材3课件

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1、5.1概述5.2常用的从动件运动规律5.3盘形凸轮轮廓的设计与加工方法5.4凸轮机构基本尺寸的确定第5章凸轮机构第5章凸轮机构5.1概述凸轮机构主要有凸轮、从动件和机架3个基本构件组成，凸轮通常作为主动件并作等速回转或移动，借助其曲线轮廓（或凹槽）使从动件作相应的运动（摆动或移动）。通过改变凸轮轮廓的外形，可使从动件实现设计要求的运动。凸轮机构结构简单、紧凑，但凸轮机构中包含有高副，因此不宜传递较大的动力，一般适用于实现特殊要求的运动规律且传力不太大的场合。第5章凸轮机构5.1.1凸轮机构的应用内燃机配气凸轮机构刀架进给凸轮机构冲床装卸料凸轮机构自动送料机构5.1概述第5

2、章凸轮机构5.1.2凸轮机构的分类1．按照凸轮的形状分类（1）盘形凸轮。（2）移动凸轮。（3）圆柱凸轮。2．按照从动件的形式分类（1）尖端从动件。（2）滚子从动件。（3）平底从动件。3．按照凸轮与从动件维持高副接触的方法（1）外力锁合凸轮机构。（2）几何锁合凸轮机构。5.1概述第5章凸轮机构5.1.3凸轮和滾子的材料凸轮机构的主要失效形式是磨损和疲劳点是蚀，这就要求凸轮和滚子的工作表面硬度高、耐磨并且有足够的表面接触强度。对于经常受到冲击的凸轮机构还要求凸轮芯部有较高的韧性。一般凸轮的材料常采用40Cr（经表面淬火，硬度达40～45HRC）,也可采用20Cr、20CrMn

3、Ti（经表面渗碳淬火，表面硬度为56～62HRC）。滚子材料可采用20Cr（经渗碳淬火，表面硬度为56～62HRC），也有的用滚动轴承作为滚子。5.1概述第5章凸轮机构5.2常用的从动件运动规律5.2.1平面凸轮机构的基本名词术语（1）基圆ro称为凸轮的基圆半径。（2）推程称为推程运动角。（3）远休止s称为远休止角。（4）回程/称为回程运动角。（5）近休止/s称为近休止角。（6）行程从动杆在推程或回程中移动的距离h。（7）位移线图描述位移s与凸轮转角之间关系的图形。第5章凸轮机构5.2.2常用的从动件运动规律5.2常用的从动件运动规律1．等速运动规律2．等加速、

4、等减速运动规律第5章凸轮机构5.2.2常用的从动件运动规律5.2常用的从动件运动规律3．余弦加速度运动规律4．正弦加速度运动规律第5章凸轮机构5.2.3常用的从动件运动规律的选择5.2常用的从动件运动规律在选择从动件运动规律时，应根据机器工作时的运动要求而定。（1）对于有运动要求，如机床中控制刀架进刀的凸轮机构，要求进刀时作等速运动，则从动件应选择等速运动规律，至于行程始末的刚性冲击可通过拼接其他运动规律来消除。（2）对于无运动要求，只需从动件有一定位移量的凸轮机构，如夹紧送料等凸轮机构，可考虑加工方便，采用圆弧、直线等组成的凸轮机构。（3）对于高速运动，应减少惯性力，改

5、善动力性能，可采用正弦加速运动规律。第5章凸轮机构5.3盘形凸轮轮廓的设计与加工方法5.3.1反转法原理反转法第5章凸轮机构5.3.2图解法设计凸轮轮廓曲线5.3盘形凸轮轮廓的设计与加工方法1．对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构第5章凸轮机构5.3盘形凸轮轮廓的设计与加工方法5.3.2图解法设计凸轮轮廓曲线2．偏置直动顶尖从动件盘形凸轮轮廓的设计第5章凸轮机构5.3盘形凸轮轮廓的设计与加工方法5.3.2图解法设计凸轮轮廓曲线3．滚子从动件盘形凸轮机构第5章凸轮机构5.3盘形凸轮轮廓的设计与加工方法5.3.3解析法设计凸轮轮廓曲线直角坐标法的设计过程：从图中几何关系可得B点的坐

6、标为式中上式为凸轮理论廓线方程。凸轮实际廓线上任一点B/（x/，y/）在凸轮理论廓线法线上与滚子中心B（x，y）相距rT处，其坐标为式中取“－”号时为内等距曲线，取“+”号时为外等距曲线。第5章凸轮机构5.3盘形凸轮轮廓的设计与加工方法5.3.4凸轮轮廓的加工方法1．铣锉削加工对于低速轻载场合的凸轮，可以应用反转法原理在未淬火凸轮轮坯上通过作图法绘制出来的轮廓曲线，采用铣床或用手工锉削方法加工而成。必要时可进行淬火处理，用这种方法加工出来的凸轮其变形难以得到修正。2．数控加工采用数控线切割机床对淬火凸轮进行加工，这是目前最常用的一种凸轮加工方法。加工时应用解析法，求出凸轮

7、轮廓曲线的x、y坐标，并将xOy坐标系的原点换算成切割时的起点，而滚子半径相当于钼丝半径再加上放电间隙。第5章凸轮机构5.4凸轮机构基本尺寸的确定5.4.1凸轮机构的压力角一般情况，对直动从动件凸轮机构：30°≤[]≤40°；对摆动从动件凸轮机构：工作行程40°≤[]≤50°，回程可取大一些的[]。第5章凸轮机构由式可见：在其他条件不变时，增大，r0减小，尺寸减小。由上式可知，当给定运动规律时，合理设计偏距e可减小压力角，增大基圆半径也可以减小压力角，工程上为了结构紧凑，常选尽可能小的基圆半径，但必须要保证αmax≥[