第五章 凸轮机构.doc

,由凸轮、从动件与机架所构成,具有结构简单、紧凑、工作可靠特点。凸轮机构可以通过设计合理凸轮轮廓曲线,推动从动件精确地实现各种预期运动规律,还易于实现多个运动相互协调配合,它广泛地应用于各种机械,特别是自动机械、自动控制装置与装配生产线中。本章主要介绍凸轮机构基本类型与特点、平面凸轮机构中高副轮廓曲线设计方法、平面凸轮机构基本尺寸确定。、凸轮机构组成如图5-1所示,是内燃机气门控制机构,凸轮1旋转,从动件气阀杆随着凸轮轮廓做有规律运动,完成气门定时开启、闭合动作。图5-2所示,为自动车床进刀凸轮机构。具有曲线凹槽构件为凸轮1,当它以等速转动时,利用其曲线凹槽侧面推动从动摆杆2绕固定轴O往复摆动,并通过扇形齿轮与固定在刀架上齿条啮合,控制刀架运动。刀架运动规律取决于凸轮1上曲线凹槽形状。图5-1内燃机气门控制机构图5—2自动机床进刀凸轮机构1—凸轮2—气阀1—圆柱凸轮2—从动摆杆3—滚子由以上两个例子可以看出,凸轮机构由凸轮、从动件与机架所构成,其最大优点是:只要设计出适当凸轮轮廓,就可以使从动件得到预期运动规律,并且结构简单、紧凑,易于设计。凸轮通常是具有曲线轮廓或凹槽构件,当它运动时,通道力(常用弹簧)封闭或几何封闭使其曲线轮廓与从动件形成高副接触,使从动件获得预期运动。二、凸轮机构应用由于凸轮轮廓与从动件之间为高副接触,接触应力较大,易于磨损,因此凸轮机构多用于传递动力不大场合。因此,凸轮机构主要具有以下几方面功能:(1)实现预期位置及动作时间要求图5—3所示为自动送料凸轮机构,当带有凹槽圆柱凸轮1转动时,推动从动件2作往复移动,将待加工毛坯3推到加工位置。凸轮每转动一周,从动件2就从储料罐4中推出一个待加工毛坯。这种自动送料凸轮机构能够完成输送毛坯到达预期位置并与其他工艺动作时间相协调配合,但对毛坯运动规律无特殊要求。(2)实现预期运动规律要求图5-2所示自动机床进刀凸轮机构,可以控制刀具实现复杂运动规律。刀具先以较快速度接近工件,然后等速前进切削工件,图5—3自动送料凸轮机构1—圆柱凸轮2—从动件3—毛坯4—储料罐完成切削后刀具快速退回并复位停歇。(3)实现运动与动力特性要求图5—1所示内燃机气门控制机构,要求能在曲轴高速转动工况下,快速推动气阀完成启闭动作,以控制燃气在适当时间进入气缸或排出废气。只要凸轮机构设计得当,就能够实现气阀运动学要求,并且具有良好动力学性能。,通常可以从以下几个方面进行分类:1、按凸轮形状来分(1)盘形凸轮机构在这种凸轮机构中,凸轮是一个绕定轴转动且具有变曲率半径盘形构件,如图5-1、5-4-(a)所示。当凸轮定轴回转时,从动件在垂直于凸轮轴线平面内运动。(2)移动凸轮机构当盘形凸轮回转中心趋于无穷远时,就演化为移动凸轮,如图5-4-(b)所示。在移动凸轮机构中,凸轮一般作往复直线运动,大型超市循环电梯台阶自动上升与下降、印刷机中收纸牙排咬牙开闭均是通过移动凸轮进行控制。(a)(b)(c)(d)图5-4凸轮形状种类(3)圆柱凸轮在这种凸轮机构中,圆柱凸轮可以看成是将移动凸轮卷在圆柱体上而得到凸轮,如图5-2、5-4-(c)、5-4-(d)所示。由于凸轮与从动件运动平面不平行,因而这是一种空间凸轮机构。2、按从动件形状分尖顶从动件以尖顶与凸轮轮廓接触从动件,如图5—5a、b、f所示。这种从动件结构简单,尖顶能与任意复杂凸轮轮廓保持接触,以实现从动件任意运动规律。但尖顶易于磨损,故只适用于传力不大低速凸轮机构,如仪表机构等。滚子从动件以铰接滚子与凸轮轮廓接触从动件,如图5—5c、d、g所示。铰接滚子与凸轮轮廓间为滚动摩擦,不易磨损,可承受较大载荷,因而应用最为广泛。平底从动件以平底与凸轮轮廓接触从动件,如图5—5e、h所示。它优点是凸轮对从动件作用力方向始终与平底垂直,传动效率高,工作平稳,且平底与凸轮接触面间易形成油膜,利于润滑,故常用于高速传动中。其缺点是不能与具有内凹轮廓凸轮配对使用,也不能与移动凸轮与圆柱凸轮配对使用。图5—5从动件分类3、按从动件运动形式分类(1)移动从动件从动件相对机架作往复直线运动。若从动件导路通过盘形凸轮回转中心,称为对心移动从动件,如图5—5a、c、e所示。若从动件导路不通过盘形凸轮回转中心,则称为偏置移动从动件,如图5—5b、d所示,从动件导路与凸轮回转中心距离称为偏距,用表示。(2)摆动从动件从动件相对机架作往复摆动,如图5—5f、g、h。4、按凸轮与从动件保持接触方式分类在凸轮机构传动过程中,应设法保证从动件与凸轮始终保持接触,其保持接触方式有:(1)力封闭在这类凸轮机构中,主要利用弹簧力、从动件自重等外力使从动件与凸轮始终保持接触,图5—1