第4章凸轮机构

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1、第4章凸轮机构凸轮机构是机械中一种常用的高副机构，在白动化和半H动化机械中得到了广泛的应用。凸轮机构的优点是：只需设讣出适当的凸轮轮屎，就可使从动件实现各种预期的运动规律，结构简单、紧凑、设计方便。其缺点是：凸轮与从动件为点接触或线接触，压强大，易于磨损，难加工，成本高。所以通常多川于传力不大的控制机构。§4.1凸轮机构的应用和类型图4.1所示为内燃机配气凸轮机构。原动凸伦1以等角速度连续回转，通过凸轮髙副驱动从动件2（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门。图4.1内燃机配气机构图4.2所示为绕线机中用于排线的凸轮机构。绕线轴3连续快速转动

2、，经过齿轮带动凸伦1缓慢转动，通过凸伦伦廓与尖顶A之间的作用，驱使从动件2往复摆动，从而使线均匀的缠绕在绕线轴上。图4.3所示为冲床装卸料中的凸轮机构。原动凸轮1固定于冲头上，当其随冲头往复上下移动时，通过凸轮高副菠动从动件2以一定规律往复水平移动，从而使机械手按预期的运动规律装卸工件。图4.4所示为自动送料的凸伦机构。当带有凹槽的原动凸伦1等速转动时，通过嵌在槽屮的滚子驱动从动件2作往复移动。凸轮1每回转一周，从动件2即从储料器中推出一个毛坯，送到加工或待包装位置。从以上所举各列可以看出：凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架3个构件组成

3、。根据凸轮和从动件的不同形状，凸轮机构可按如下分类。图4.4送料机构1.按凸轮形状分（1）盘状凸轮这种凸轮是一个绕固定轴线转动且具有变化向径的盘形构件，它是凸轮的最基本形式，如图4.1和4.2所示。（2）移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，口轮相对机架作直线运动，这种凸轮叫移动凸轮,如图3.3所示。（3）圆柱凸轮将移动凸轮卷在圆柱体上即形成圆柱凸轮，如图4.4所示。2.按从动件形状分（1）尖底从动件如图4.2所示，尖底能与任何复杂的凸轮轮廓保持接触，因此能实现任意的运动规律。但尖底容易磨损，故常用于受力不大、低速的情况，如仪表机

4、构等。（2）滚子从动件如图4.3和4.4所示，其结构比尖底从动件复杂，但因滚了与凸伦轮廓的摩擦为滚动摩擦，故磨损较小，可用于传递较人的动力，因而应用较广。（3）平底从动件如图4」所示，其与凸轮轮廓接触为一平血，不能与内凹的凸轮轮廓接触，故不能实现任意的运动规律。这种从动件的优点是：不计摩擦吋，受力平稳，效率高，润滑好，故常用于高速传动。以上3种从动件都可以相对机架作往复宜线运动或摆动。为使从动件和凸伦伦廓始终保持接触（即锁合），可利用重力、弹•簧力（图4」和图4.2）或依靠凸轮上的凹槽（图4.4）、特殊形状凸轮等來实现。§4.2从动件

5、的常用运动规律4.2.1基本概念从动件随主动件的运动变化规律叫从动件的运动规律。现以图4.5a）所示的尖底直动从动件盘形凸伦机构为例进行凸伦机构的运动分析。以凸轮回转中心到其轮廓的最小向径为半径所绘制出的闘称为基闘，半径用必表示。当尖底与凸轮廓线上的A点（在基圆上）接触时，从动件处于上升的起始位置。当凸轮以等角速度少沿逆时针方向转动时，从动件在凸轮的推动下以一定的运动规律到达最远位置B,这个过程叫推程。此时从动件所走过的距离叫升程，用h表示，相应□轮所转过的角度如叫推程运动角（%=ZBQB=/AOBJ。当凸轮继续回转2角时，从动件与凸

6、轮廓线BC段接触，BC是以0为圆心的--段圆弧，因此从动件静止不动，这其间从动件呈休止状态，对应的九角叫远休止角（哄=ZBOC=ZB

7、OC］）。凸轮继续冋转%时，从动件与凸轮廓线CD段接触，又冋到起始位置，这个过程为回程，其回程最仍为力,対应的凸轮转角叫冋程运动角（%=ZC

8、OD）。当凸轮继续I叫转Os'时，从动件与凸轮基圆的D4段接触，从动件在最低的位置停留不动，对应的色‘角叫近休止角。当凸轮继续回转时，从动件的运动乂重复上述过程。从动件位移曲线如图4.5b）所示，其横坐标代表口轮转角0（因通常凸轮等和速度转动，故横处标也代表吋间f

9、）,纵他标代表从动件位移s,表明从动件位移$与凸轮转角0或时间t的关系Illi线称为从动件的位移Illi线。图4.5从动件位移线图4.2.2从动件常用运动规律以上分析可知，从动件的位移线图取决于凸伦伦廓线的形状。也就是说，从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同的轮廓Illi线。下面介绍儿种从动件常川运动规律：1.等速运动规律从动件在一个推程或-个冋程中加速度始终为零，即从动件作等速运动。从动件在推程、回程吋的位移、速度和加速度方程分别为：hs=—(D00/7、v=一co(05050())(4」)00a=0s=#l_0—仏+如)1仇(

10、4.2)hV=CDa=0(0()+0$Bgg+0$+0(；)与式(41)相应的从动件5©曲线、v-(p^线和a-(p^线如图4.6所示。图4.6等速运动规律曲上口J知：采用这种运动规律，从动件在运动开始和运动终止时，速度