机械设计基础课件第4章

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1、第4章凸轮机构及其他常用机构教学重点、难点教学重点本章主要介绍凸轮机构中从动件的常用运动规律；按给定的从动件运动规律绘制凸轮轮廓曲线的方法以及凸轮机构设计中应注意的几个问题。教学难点从动件的位移线图和尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制。4.1凸轮机构的基本知识4.1.1凸轮机构的分类凸轮机构按构件形状与运动形式分为不同的类型。1.按凸轮形状分（1）盘形凸轮：凸轮绕固定轴转动且径向轮廓尺寸变化的凸轮称为盘形凸轮，是凸轮的基本型式。（2）移动凸轮：当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作直线运动，这种凸轮称为移动凸轮。（3）圆柱凸轮：将移动凸轮卷成圆柱体称为圆柱凸轮图4-1盘

2、形凸轮图4-2移动凸轮图4-3圆柱凸轮4.1凸轮机构的基本知识4.1.1凸轮机构的分类2.按从动件端部结构分（1）尖顶从动件：尖顶与凸轮轮廓是点接触，尖顶能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意预期的运动规律。但磨损快，只适用于传力不大的低速凸轮机构。（2）滚子从动件：在从动件的尖端安装一个滚子，称为滚子从动件。滚子与凸轮轮廓间为滚动摩擦，耐磨损，可承受较大的载荷，应用最普遍。（3）平底从动件：从动件与凸轮轮廓表面接触的端面为一平面。显然不能与凹形的凸轮轮廓接触，但接触面间易形成油膜，利于润滑，常用于高速传动。3.按使从动件与凸轮保持接触的锁合方式分为了使凸轮机构正常工作，

3、必须使从动件与凸轮始终保持高副接触称为锁合。（1）力锁合：利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮保持接触。（2）几何锁合：依靠凸轮和从动件的特殊特使几何形状而始终保持接触。4.1凸轮机构的基本知识4.1.2凸轮机构的应用图4-4内燃机的配气机构图4-5绕线机构4.1凸轮机构的基本知识4.1.2凸轮机构的应用图4-6自动车床靠模机构图4-7自动送料机构4.2从动件常用运动规律4.2.1凸轮机构的运动过程运动规律是指从动件在运动过程中，其位移S、速度v、加速度a随凸轮转角变化的规律。图4-8凸轮机构的工作过程4.2从动件常用运动规律4.2.1凸轮机构的运动过程如图所示对心直动尖顶

4、从动件盘形凸轮机构。图示位置为凸轮转角为零，从动件位移也为零，从动件尖顶位于离凸轮轴心O最近位置处A，称为起始位置。以凸轮最小向径OA为半径作的圆，称为基圆，基圆半径用rmin表示。从动件离轴心最近位置A到最远位置B＇间移动的距离h称为行程。1.推程当凸轮以等角速度ω1按逆时针方向转动时，从动件尖顶被凸轮轮廓由A点推至B＇，这一行程称为推程，凸轮相应转角δt称为推程运动角。从动件在推程做功，称为工作行程。2.远休止角凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮轮廓的BC圆弧段接触，停留在远离凸轮轴心的位置B＇，称为远休止，凸轮相应转角δs称为远休止角。4.2从动件常用运动规律4.2.1凸轮机构的运动

5、过程3.回程凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮轮廓CD段接触，在其重力或弹簧力作用下由B＇回至A，这一行程称为回程，凸轮相应转角δh称为回程运动角。从动件在回程中不作功，称为空回行程。4.近休止角凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮的DA段圆弧接触，停留在离凸轮轴心最近位置A，称为近休止角，凸轮相应转角δs＇称为近休止角。凸轮转过一周，从动件经历推程、远休止、回程、近休止四个运动阶段，凸轮继续转动，从动件重复上述运动。行程h和各阶段的转角δt、δs、δh、δs＇是描述凸轮机构运动的重要参数。若用横坐标代表凸轮转角δ1，纵坐标代表从动件位移S2，则可以画出从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线

6、，如图所示，该曲线称为从动件的位移线图。4.2从动件常用运动规律4.2.2从动件常用规律1.等速运动规律当凸轮以等角速度δt转动时，从动件在推程或回程中的运动速度为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。设推程时从动件作等速运动，其推程运动角为δt，升程为h，则其S2-δ1、V2-δ1、a2-δ1的关系曲线如图所示。由图可见，从动件在运动开始时，速度由零突变为v0，故瞬时加速度在理论上为无穷大；运动终止时，速度由v0突变为零，在理论上，其瞬时加速度也为无穷大。从动件由此产生的惯性力也为无穷大，将会引起刚性冲击。因此，这种运动规律不宜单独使用，在运动开始和终止时应加过渡线。图4-9等速运动

7、规律4.2从动件常用运动规律4.2.2从动件常用规律2.等加速等减速运动规律从动件在推程或回程中，前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动，这种运动规律称为等加速等减速运动规律。通常这两种运动的加速度绝对值相等。设推程时，从动件作等加速等减速运动运动，其推程运动角为δt，升程为h，前半行程、后半行程凸轮转角各为δt/2，从动件行程各为h/2.由运动学知识可知，其S2-δ1、V2-δ1、a2-δ1的关系曲线如图所示。由图可见，从动件在A、B、C