机械设计基础第5章凸轮机构ppt课件.ppt

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1、第5章凸轮机构当要求某些机械的从动件按照预定的运动规律变化，采用凸轮机构可精确地实现所要求的运动，如内燃机配气机构。如果采用平面连杆机构，一般只能近似地实现预定的运动规律，难以满足要求，而且设计较为困难和复杂。5.1.1凸轮机构的分类及应用1、应用：2、组成：凸轮——一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触从动件：平动，摆动机架3、特点：当从动件的位移、速度、加速度必须严格按照预定规律变化时，常用凸轮机构。优点：1)能够实现精确的运动规律；2)设计较简单。缺点：1)承载能力低，主要用于控制机构；2)凸轮轮廓加工困难。凸轮传动是通过凸轮与从动件间

2、的接触来传递运动和动力，是一种常见的高副机构，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预定的复杂运动规律。5.1概述凸轮式内燃机配气机构自动车床上的走刀机构4、作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动1)按凸轮的形状和运动分类(1)盘形回转凸轮(2)平板移动凸轮5、凸轮传动机构的类型：(3)、圆柱回转凸轮2)、按从动件的端部结构分类(1)、尖顶从动件(2)、滚子从动件(2)、平底从动件3)按从动件的运动形式摆动从动件直动从动件（又分为对心直动从动件和偏置直动从动件）4)按锁合方式的不同力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合

3、的凸轮等；形锁合凸轮，如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。5.1.2凸轮和滚子的材料凸轮：45钢、40Cr表面淬火(硬度40～50HRC)，15钢、20Cr、20CrMnTi渗碳淬火(硬度56～62HRC)。滚子：20Cr，经渗碳淬火，表面硬度达56～62HRC；也可用滚动轴承作为滚子。1、失效形式：2、工作要求：要求凸轮和滚子的工作表面硬度高、耐磨，并且具有足够的表面接触强度，对于经常受到冲击的凸轮机构要求凸轮芯部有较大的韧性。3、常用材料：磨损和疲劳点蚀。5.1.3凸轮的结构与安装1、凸轮的结构：2、凸轮的安装：凸轮在轴上的固定，除采用键

4、联接外，也可采用紧定螺钉和圆锥销固定，如图5-8a所示，初调用紧定螺钉定位，然后用圆锥销固定；图5-8b所示采用开槽锥形套固定，调整灵活，但传递转矩不能太大。图5-7组合式凸轮、图5-8盘状凸轮在轴上的固定。凸轮轴、整体式、镶块式、组合式。5.2凸轮机构的特性分析1、绘制三种常见的从动件运动规律曲线图2、比较三种从动件运动规律的冲击类型学习目标:★基圆：以凸轮最小半径r0所作的圆，rb称为凸轮的基圆半径。★推程、推程运动角：★推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间变化（凸轮转角δ变化）的规律。★远休、远休止角：★回程、回

5、程运动角：★近休、近休止角：★行程：h★位移：s=r-rb5.2.1凸轮机构的运动分析5.2凸轮机构的特性分析1、等速运动规律★运动方程式一般表达式：5.2.2从动件常用的运动规律运动特性：当采用匀速运动规律时，推杆在运动的起始点和末点因速度有突变，在理论上加速度值为瞬时无穷大，使推杆产生非常大的惯性力，致使凸轮受到很大的冲击，称为刚性冲击。推程运动线图：适用场合：低速、轻载。推程运动方程式：2、等加速等减速运动规律★运动方程式一般表达式：运动特性：当采用等加速等减速运动规律时，在起点、中点和末点时，加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过

6、这一突变为有限值，所以，凸轮机构中由此而引起的冲击称为柔性冲击。适用场合：中速、轻载。3、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）：简谐运动：当一点在圆周上等速运动时，其在直径上的投影的运动即为简谐运动。推杆推程运动方程式：推杆回程运动方程式：运动特性：这种运动规律的加速度在起点和末点时有有限数值的突变，故也有柔性冲击。适用场合：中速、中载。三、从动件运动规律的选择1.选择推杆运动规律的基本要求◆满足机器的工作要求；◆使凸轮机构具有良好的动力特性；◆使所设计的凸轮便于加工。(1)只对推杆工作行程有要求，而对运动规律无特殊要求推杆运动规律选取应从便于加工

7、和动力特性来考虑。低速轻载凸轮机构：采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓曲线。高速凸轮机构：首先考虑动力特性，以避免产生过大的冲击。大质量从动件不宜选用νmax太大的运动规律高速度从动件不宜选用amax太大的运动规律2.根据工作条件确定推杆运动规律几种常见情况(2)机器工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求凸轮转速不高，按工作要求选择运动规律；凸轮转速较高时，选定主运动规律后，进行组合改进。正弦加速度运动规律——摆线运动规律◆组合运动规律五次多项式运动规律小结：等速运动规律：有刚性冲击低速轻载等加速等减速运动：柔性冲击中速轻载余弦加速度运动

8、规律：柔性冲击中低速重载正弦加速度运动规律：无冲击中高速轻载五次多项式运动规律：无冲击高速中载运动规律运动特性适用场合5.3凸轮机构的设