凸轮机构的应用.doc

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1、1.凸轮机构的应用气阀杆的运动规律规定了凸轮的轮廓外形。当矢径变化的凸轮轮廓与气阀杆的平底接触时，气阀杆产生往复运动；而当以凸轮回转中心为圆心的圆弧段轮廓与气阀杆接触时，气阀杆将静止不动。因此，随着凸轮的连续转动，气阀杆可获得间歇的、按预期规律的运动。 当圆柱凸轮回转时，凹槽侧面迫使摆动从动件摆动，从而驱使与之相连的刀架运动。至于刀架的运动规律则完全取决于凹槽的形状。8.1.2凸轮机构的类型1.按凸轮的形状分:(1)盘形凸轮:它是凸轮的最基本型式。这种凸轮是一个绕固定轴线转动并具有变化矢径的盘形构件。(2)移动凸轮:当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作往复移动，这种凸轮称

2、为移动凸轮。(3)圆柱凸轮:这种凸轮可认为是将移动凸轮卷成圆柱体而演化成的。 盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动为平面运动；而圆柱凸轮与从动件之间的相对运动为空间运动，所以前两者属于平面凸轮机构，后者属于空间凸轮机构。8.1.3凸轮机构的运动过程和基本参数尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构:以凸轮轮廓曲线最小矢径r0为半径所作之圆称为基圆，r0称为基圆半径。凸轮回转中心O点至过接触点从动件导路之间的偏置距离为e，以O为圆心、e为半径所作之圆称为偏距圆。图示位置为从动件开始上升的位置，这时尖底与凸轮轮廓曲线上点A（基圆与曲线AB的连接点）接触。现凸轮逆时针转动，当矢径渐增的轮廓曲线段

3、AB与尖底作用时，从动件以一定运动规律被凸轮推向远方，待B转到B'时，从动件上升到距凸轮回转中心最远的位置，此过程从动件的位移h（即为最大位移）称为行程，凸轮转过的角度F=∠B'OB(=∠AOB1)称为推程运动角；当凸轮继续回转而以O为中心的圆弧BC与尖底作用时，从动件在最远位置停留，此过程的凸轮转角Fs=∠BOC(=∠B1OC1)称为远休止角；当矢径渐减的轮廓曲线段CD与尖底作用时，从动件以一定运动规律返回初始位置，此过程凸轮转过的角度F'=∠C1OD称为回程运动角；同理，当基圆上DA段圆弧与尖底作用时，从动件在距凸轮回转中心最近的位置停留不动，这时对应的凸轮转角Fs'称为近休止角

4、。当凸轮继续回转时，从动件又重复进行升－停－降－停的运动循环。从动件位移s与凸轮转角f之间的对应关系可用从动件位移线图来表示。由于大多数凸轮是作等速转动，其转角与时间成正比，因此该线图的横坐标也代表时间t。通过微分可以作出从动件速度线图和加速度线图，它们统称为从动件运动线图。对于偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，滚子半径用rT表示。对于摆动从动件盘形凸轮机构，凸轮回转中心与从动件摆动中心之间的距离称为中心距，用a表示；从动件长度用l表示。8.1.4凸轮机构设计的基本问题凸轮机构的设计主要解决如下问题：1.凸轮机构类型选择，确定凸轮形状、从动件形状与运动形式及凸轮与从动件维持高副接触的方

5、式。2.从动件运动规律设计，根据应用场合对从动件行程和运动特性的要求，确定从动件运动规律。3.凸轮机构基本参数设计，确定从动件行程、各运动角、凸轮基圆半径、偏距、滚子半径、中心距、从动件长度等。4.凸轮轮廓曲线设计。5.凸轮机构承载能力计算。6.凸轮机构结构设计，绘制机构装配图和各零件的工作图。提示：凸轮的轮廓形状取决于从动件的运动规律。因此在设计凸轮轮廓曲线之前，应首先根据工作要求确定从动件的运动规律。本节以从动件运动循环为升－停－降－停的凸轮机构为例，针对凸轮以等角速回转情况，介绍几种基本的从动件运动规律及其特性，最后讨论选择或设计从动件运动规律时应考虑的问题。8.2.1多项式运

6、动规律8.2.2三角函数运动规律 8.2.3组合运动规律8.2.4从动件运动规律的设计一次多项式运动规律的推程运动线图及运动方程(n=1):在行程开始和终止位置，加速度及惯性力在理论上突变为无穷大（由于材料的弹性变形，实际上加速度和惯性力不会达到无穷大），致使机构受到强烈的冲击，这种由于加速度发生无穷大突变而引起的冲击称为刚性冲击。推程运动方程(0≤f≤F):8.2.2三角函数运动规律:简谐运动规律:当质点在圆周上作匀速运动时，它在直径上的投影点的运动即为简谐运动。从动件作简谐运动时，其加速度按余弦规律变化，故又称余弦加速度规律。由运动线图可见，在行程开始和终止位置，加速度有突变，也

7、会引起柔性冲击。只有当远、近休止角均为零时，才可以获得连续的加速度曲线（图中虚线所示）。 推程运动方程(0≤f≤F)：8.2.3组合运动规律:为了获得更好的运动特性，可以把上述五种基本运动规律组合起来加以应用（或称运动曲线的拼接）。组合时，两条曲线在拼接处必须保持连续。两种典型组合运动规律如下：等加速－等速－等减速组合运动规律:加速度线图不连续，因此还存在柔性冲击。变形正弦加速度规律的加速度线图: 由三段正弦曲线组合而成的：第一段(0～F/8)和第三段(F