《机械设计基础》第３章　凸轮机构.ppt

* 第３ 章　 凸轮机构 ３.１　 凸轮机构的组成及类型 ３.２　 从动件的运动规律和选择 ３.３　 图解法设计凸轮轮廓曲线 返回 ３.１　 凸轮机构的组成及类型 ３.１.１　凸轮机构的组成、特点和应用 凸轮机构是一种常用机构， 它可将凸轮的旋转运动转换为从动件的间歇往复移动或摆动， 或者将凸轮的移动转换为从动件的间歇往复移动或摆动， 在自动化和半自动化机械中广泛应用。本章着重讨论盘形凸轮轮廓曲线绘制的基本方法和凸轮设计中的相关问题。 图３.１ 所示为内燃机的配气机构。当具有一定轮廓的盘形凸轮１ 做等速转动时， 凸轮１轮廓将迫使气门杆３ （或从动件） 向下移动而打开气阀， 气门关阀是靠气门弹簧复位实现的， 以达到控制气门开启或关闭， 保证新鲜充量适时进入或废气彻底排出。 下一页 返回 ３.１　 凸轮机构的组成及类型 图３.２ 所示为自动送料机构， 带凹槽的圆柱凸轮１ 做等速转动， 槽中的滚子带动从动件２做往复移动， 将工件推至指定的位置， 从而完成自动送料任务。 图３.３ 所示为靠模车削机构， 工件回转时， 刀架２ 向左移动， 并在靠模板３ 曲线轮廓的推动下做横向移动， 从而切削出与靠模板曲线一致的工件。 图３.４ 所示为绕线机的凸轮机构， 当绕线轴３ 快速转动时， 经蜗杆传动带动凸轮１ 缓慢地转动， 通过凸轮轮廓与尖顶Ａ 之间的作用， 驱使从动件２ 往复摆动， 从而使线均匀地缠绕在绕线轴上。 上一页 下一页 返回 ３.１　 凸轮机构的组成及类型 凸轮机构的优点： 只需设计适当的凸轮轮廓， 便可使从动件得到所需的运动规律， 并且结构简单、设计方便， 因此在机械中得到了广泛应用。它的缺点是： 凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触， 不便于润滑， 易于磨损， 所以通常多用于传力不大的控制机构中。 ３.１.２　凸轮机构的类型 凸轮机构的类型繁多， 常见的类型如下。 １.按凸轮的形状分 １） 盘形凸轮（见图３.１） 凸轮是一个径向尺寸有变化且绕固定轴转动的盘形构件。盘形凸轮机构的结构比较简单， 应用较多， 是凸轮中最基本的形式。 上一页 下一页 返回 ３.１　 凸轮机构的组成及类型 ２） 圆柱凸轮（见图３.２） 在圆柱体上开有曲线凹槽或制有外凸曲线的凸轮。圆柱绕轴线旋转， 曲线凹槽或外凸曲线推动从动件运动。圆柱凸轮可使从动件得到较大行程， 所以可用于要求行程较大的传动中。 ３） 移动凸轮（见图３.３） 凸轮相对机架做直线平行移动。它可看作是回转半径无限大的盘形凸轮。凸轮做直线往复运动时， 推动从动件在同一运动平面内也做往复直线运动。有时也可将凸轮固定， 使从动件导路相对于凸轮运动。 上一页 下一页 返回 ３.１　 凸轮机构的组成及类型 ２.按从动件的型式分 １） 平底从动件（见图３.１） 从动件与凸轮轮廓之间为线接触， 若忽略摩擦， 凸轮对从动件的作用力垂直于从动件的平底， 接触面之间易于形成油膜， 有利于润滑， 因而磨损小、效率高， 常用于高速凸轮机构， 但不能与内凹形轮廓接触。 ２） 滚子从动件（见图３.３） 从动件端部安装滚子， 从而把滑动摩擦变成滚动摩擦， 摩擦阻力小， 磨损较少， 所以可用于传递较大的动力。但由于它的结构比较复杂， 滚子轴磨损后有噪声， 所以只适用于重载或低速的场合。 上一页 下一页 返回 ３.１　 凸轮机构的组成及类型 ３） 尖顶从动件（见图３.４） 从动件与凸轮接触的一端是尖顶的称为尖顶从动件， 它是结构最简单的从动件。尖顶能与任何形状的凸轮轮廓保持逐点接触， 因而能实现复杂的运动规律。但因尖顶与凸轮是点接触， 滑动摩擦严重， 接触表面易磨损， 故只适用于受力不大的低速凸轮机构。 ３.按从动件的运动形式分 １） 移动从动件 移动从动件的轴线通过凸轮的回转中心时， 称为对心移动从动件； 否则为偏置从动件。 ２） 摆动从动件 凸轮机构中， 若从动件绕自身的固定轴线往复摆动， 则称为摆动从动件。 上一页 下一页 返回 ３.１　 凸轮机构的组成及类型 ４.按凸轮与从动件维持高副接触的方式分 为了保证凸轮机构的正常工作， 必须使凸轮轮廓与从动件始终保持接触， 这种作用称为锁合。按锁合的方式不同可分为以下两种： １） 力锁合凸轮 力锁合凸轮是指利用弹簧力或重力等其他外力使凸轮轮廓与从动件始终保持接触的凸轮。如图３.１ 所示的内燃机的配气机构就是利用弹簧力使凸轮轮廓与从动件始终保持接触的 力锁合凸轮。 ２） 形锁合凸轮 形锁合凸轮是指利用高副元素本身的几何形状使凸轮轮廓与从动件始终保持接触的凸轮。如图３.２ 所示的自动送料机构就是利用沟槽凸轮的几何形状使凸轮轮廓与从动件始终保持接触的形锁合凸轮。 上一页 返回 ３.２　从动件的运动规律和选择 ３.２.１　凸轮机构的工作过程 图３.５ 所示为尖底对心直动从动件盘形凸轮机构