【精品】第4章 凸轮机构.doc

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1、第4章凸轮机构凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的高副机构。凸轮是一种具有曲线轮丿郭或凹槽的主动件，一般作连续冋转运动，也有作往复直线运动的。其机构结构简单、尺寸紧凑。由于高副机构所受到的运动约束比低副少，因此凸轮机构的设计要比连杆机构容易，从理论上说,凸轮机构的从动件可以实现任意给定规律的运动。这是连杆机构难以实现的。同吋也要注意到，髙副机构易磨损，凸轮机构多用于传力不人的场合。4.1凸轮机构的类型、特点及应用4.1.1凸轮机构的特点及应用图4-1所示为一内燃机的配气机构。具有曲线轮师的轮1作匀速转动吋，通过

2、其轮廓向径的变化压迫弹簧带动气门杆2适吋的上下往复移动，控制气门有规律的开启和关闭n轮1称为凸轮，气门杆2称为从动杆；它们和机架纟H.成典型的凸轮机构。机构屮气门开启和关闭的时间，及其运动的速度和加速度完全由凸轮的轮廉形状来控制。图4-2所示为一仿形车削机构。工件手柄作冋转运动，拖板带动刀架沿靠模1（凸轮）的轮丿郭运动，同吋刀架2（从动杆）带动刀具沿手柄径向进刀或退刀从而切削出同靠模曲线轮廓完全相同的手柄轮廓。图4-2仿形车削机构图4-1内燃机配气机构图4-3所示为一自动送料机构。梢轮1（凸轮）作匀速冋转运动，

3、槽屮的轮子带动顶杆作水平往复移动，将工件推至指定位置，完成自动送料工作。图4-4所示为分度转位机构，蜗杆凸轮1转动吋，推动从动轮2作间歇转动，从而完成高速、高精度的分度动作。图1-3自动送料机构图4-4分度转位机构凸轮机构的主要特点是：凸轮机构能将凸轮的连续转动或移动转换为从动件的移动或摆动。只需设计适当的凸轮轮丿郭，便可使从动件获得所需要的运动规律。凸轮机构属高副机构,容易磨损，常用于传力不人的控制机构。受凸轮尺寸限制，从动件工作行程较短。凸轮机构结构简单、尺寸紧凑，有利于减小凸轮机构尺寸。但有些凸轮形状复杂

4、，不易加工，在一定程度上限制了凸轮机构的应用。4.1.2凸轮机构的分类凸轮机构的类型繁多，常见的分类方法如卜:1.按凸轮形状分(1)盘形凸轮如图4-5a所示。形构件。它是凸轮中最基本的形式。凸轮是一个径向尺寸变化且绕固定轴线转动的盘(2)移动凸轮如图4-5b所示。—•般凸轮相对机架作直线平行移动，它可以看作是冋转半径无限人的盘形凸轮。有吋也可将凸轮固定，使从动件导路相对凸轮运动。(a)盘形凸轮(b)移动凸轮图1-5凸轮的形状当圆柱凸轮的表而用圆弧而替代吋，就演化成曲（a）尖顶从动件（b）滚子从动件（c）半底从动

5、件图1-6从动件的型式(c)（3）圆柱凸轮如图4-5c所示。在圆柱体上开有曲线凹槽或制有外凸曲线的凸轮。也可以看成是将移动凸轮卷在圆柱体上而而得到的凸轮。（4）曲而凸轮如图4-4所示。而凸轮。2.按从动件的型式分（1）尖顶从动件如图4-6a所示。尖顶和凸轮是点接触，从而能适应复杂的凸轮形状，实现预期的运动规律。但是尖顶容易磨损，所以只限于传递运动，不宜传递动力。（2）滚子从动件如图4-6b所示。滚子和凸轮是线接触，乂是滚动爍擦,磨损小，可以承受较人载荷。它是从动件常用的-•种型式。（3）平底从动件如图4-氐所示

6、。平而与凸轮轮丿郭之间有楔形空间，便于形成汕膜,可减少摩擦和磨损。当不考虑摩擦吋，凸轮与从动件之间的作用力始终与从动件平底相垂直,传动效率高，常用于高速凸轮机构。3.按从动件运动形式分（1）直动从动件如图4-6所示。（2）摆动从动件如图4-7a.b.c.所示。图4-7摆动运动件4.按凸轮与从动件维持高副接触方式分为了保证凸轮机构的正常工作，必须使凸轮与从动件始终保持接触，这种作用称为锁合。根据锁合的方式不同可分为：力锁合凸轮如靠重力（图4-8小、弹簧力（图4-8b、c）锁合的凸轮等；形锁合凸轮如沟槽凸轮（图4-

7、&1）、等径及等宽凸轮（图4-8e）、共轨凸轮（图4-8f）等。图4-8凸轮锁合形式4.2从动件的常用运动规律从动件运动规律全而反映了从动件的运动特性及其变化的规律性。主要是从动件的位移、速度、加速度的变化规律。设计凸轮机构时，首先根据工作要求确定的从动件运动规律，然片按照选定的运动规律设计凸轮轮廉。4.2.1凸轮机构的基本尺寸和运动参数1.凸轮基圆半径以凸轮轮丿郭最小向径心为半径，凸轮转动中心为圆心所作的圆称为凸轮的基圆，心为基圆半径。2.起始位置如图4-9&所示尖顶与凸轮轮廉上4点相接触，此位置为从动件的起

8、始位置。3.推程及推程运动角凸轮以角速度3逆吋针方向转动一个角度§0,从动件尖顶由A点被凸轮轮丿郭推动至3点到达最远位置，这个过程称为推程。从动件位移的距离力为行程，而凸轮对应的转角§0为推程运动角。4.远停程及远停程角当凸轮继续转动角，从动件尖顶与凸轮轮丿郭BC段接触，而BC段是以。为屮心的圆弧，从动件停留在最远处，称为远停程，而凸轮对应的转角，为远停程角。1.回程及回程运动角当凸轮