凸轮机构的应用及特点.ppt

一、凸轮机构的应用及特点 三、凸轮机构从动件的运动规律 组合运动规律简介 在工程实际中，为使凸轮机构获得更好的工作性能，经常采用以某种基本运动规律为基础，辅之以其他运动规律与其组合，从而获得组合运动规律。 当采用不同的运动规律组合成改进型运动规律时，它们在连接点处的位移、速度和加速度应分别相等；这就是两运动规律组合时必须满足的边界条件。 四、压力角与基圆半径 1、压力角及其许用值 当不考虑摩擦时，凸轮作用于从动件的驱动力F是沿法线方向传递的。此力可分解为沿从动件运动方向的有用分力F 和使从动件紧压导路的有害分力F 。驱动力F与有用分力 F之间的夹角a（或接触点法线与从动件上力作用点速度方向所夹的锐角）称为凸轮机构在图示位置时的压力角。 C B S2 e O v rmin ω1 2 1 3 α n n F F F P C B S2 e O v rmin ω1 2 1 3 α n n F F F P F＝ F tg α F一定时， 压力角α越大 ，有害分力 F越大，由F引起的导路中的摩擦阻力也愈大，故凸轮推动从动件所需的驱动力也就愈大。机构的效率越低。 自锁：当α增大到一定 程度，使有害分力F在导路 中所引起的摩擦阻力大于F 时， 无论凸轮加给从动件的作用力有多大 ，从动件都不能运动，这种现象称为自锁。 因此，实际设计中规定了压力角的许用值[a]。 对摆动从动件，通常取 [a]=40°～50° ； 对直动从动件通常取 [a]=30°～40°。 2、基圆半径的选择 当凸轮机构配置情况、偏距e及从动件运动规律确定之后，基圆半径r0愈小，压力角a愈大。欲结构紧凑应使基圆尽可能小，但基圆太小又会导致压力角超过许用值。因压力角是机构位置的函数，必有某个位置出现最大压力角amax。设计时应在amax≤[a]的前提下，选取尽可能小的基圆半径。 表 3-1 从动件运动规律特性比较 高速轻载 —— 4．89 2．00 变形梯形加速度 高速中载 —— 5．77 1．88 五次多项式 高速轻载 —— 6．28 2．00 正弦加速度 中速中载 柔性 4．93 1．57 余弦加速度 中速轻载 柔性 4．00 2．00 等加速等减速运动 低速轻载 刚性 ∞ 1．00 等速运动 推荐应用范围 冲 击 运动规律 * * 凸轮机构 1．凸轮机构的应用 凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的一种高副机构。 常用于将主动件的连续转动变为从动件往复移动或摆动。能使从动件获得任意预先给定的运动规律，因而广泛用于各种机械、仪表和操作装置中。 下面我们先看凸轮使用的实例。 从动件 机架 锁合装置 凸轮 凸轮机构的组成 2.凸轮机构的特点： （1）只要正确地设计凸轮的轮廓曲线， 就可使从动件实现往复的运动规律，结构简单、紧凑； （2）凸轮与从动件为点或线接触，易磨损，一般仅用于传动功率不大的场合； （3）从动件的工作行程较短； （4）凸轮的轮廓曲线设计和加工比较困难。 二、凸轮机构的分类 根据凸轮及从动件的形状和运动形式的不同，凸轮机构的分类方法有以下四种： 1．按凸轮的形状分类 （1）盘形凸轮：如图所示，这种凸轮是一个具有变化向径盘形构件，当它绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直与凸轮轴的平面内运动。 （2）移动凸轮：如图所示，当盘状凸轮的径向尺寸为无穷大时，则凸轮相当于作直线移动，称作移动凸轮。当移动凸轮做直线往复运动时，将推动推杆在同一平面内作上下的往复运动。 （3）圆柱凸轮：如图所示，这种凸轮是在圆柱端面上作出曲线轮廓或在圆柱面上开出曲线凹槽。当其转动时，可使从动件在与圆柱凸轮轴线平行的平面内运动。这种凸轮可以看成是将凸轮卷绕在圆柱上形成的。 由于前两类凸轮运动平面与从动件运动平面平行，故称平面凸轮，后一种我们就称为空间凸轮。 2．按从动件的形状分类 根据从动件与凸轮接触处结构形式的不同，从动件可分为三类： （1）尖顶从动件； （2）滚子从动件； （3）平底从动件。 （1）尖顶从动件：这种从动件结构简单，但尖顶易于磨损（接触应力很高），故只适用于传力不大的低速凸轮机构中。 （2）滚子从动件： 由于滚子与凸轮间为滚动摩擦，不易磨损，可以实现较大动力的传递，应用最为广泛。 （3）平底从动件：这种从动件与凸轮间的作用力方向不变，受力平稳。在高速情况下，凸轮与平底间易形成油膜而减小摩擦与磨损。其缺点是：不能与具有内凹轮廓的凸轮 配对使用；也不能与移动凸 轮和圆柱凸轮配对使用。 应用实例： 通过上面的介绍已经知道，凸轮机构是由凸轮旋转或平移带动从动件进行工作的。所以设计凸轮结构时，首先就是要根据实际工作要求确