凸轮机构_图文文库

发表时间:2019-07-26

  目次 绪论 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 平面机构的活动简图和度 平面连杆机构 凸轮机构 齿轮机构 齿轮系 间歇活动机构 刚性反转展转的均衡 键连接和销连接 机械设想根本 目次 第9章 第10章 第11章 第12章 第13章 第14章 第15章 第16章 螺纹连接和螺旋传动 带传动 链传动 齿轮传动 轴 轴承 联轴器和离合器 机械传动系统设想 机械设想根本 第3章 凸轮机构 3.1 凸轮机构的使用和分类 3.1.1 凸轮机构的构成、使用和特点 内燃机 机械设想根本 配气机构 第3章 凸轮机构 机械设想根本 图3-2 靠模车削机构 图3-1 配气机构 机械设想根本 图3-3 从动车床走刀机构 图3-4 分度转位机构 机械设想根本 1、构成:凸轮,从动件,机架 2、感化:将凸轮的动弹或挪动改变为从动件的挪动或摆 动。 3、特点:(1)只需设想恰当的凸轮轮廓,便可使从动件得 到所需的活动纪律 (1)布局简单、紧凑,工做靠得住,容易设想; (2)高副接触,易磨损 4、使用:合用于传力不大的节制机构和调理机构 机械设想根本 3.1.2 凸轮机构的分类 凸轮机构的类型良多,凡是按凸轮和从动件的外形、活动形式分类。 1.按凸轮的外形分类 1)盘形凸轮机构 它是凸轮的最根基型式。这种凸轮是一个绕固定轴动弹且有变化半 径的盘形零件,凸轮取从动件互做平面活动,是平面凸轮机构,如图31所示。 2)挪动凸轮机构 当盘形凸轮的反转展转核心趋于无限远时,凸轮相对机架做来去曲线运 动,这种凸轮称为挪动凸轮,也是平面凸轮机构的一种,如图3-2所示。 3)圆柱凸轮 这种凸轮可当作是将挪动凸轮卷成圆柱体而获得的凸轮,从动件取 凸轮之间的相对活动为空间活动,因而圆柱凸轮机构是一个空间凸轮机 构,如图3-3所示。 4)曲面凸轮 当圆柱概况用圆弧面取代时,就演化成曲面凸轮,它也是一种空间 凸轮机构,如图3-4所示。 机械设想根本 2.按从动件外形分类 1)尖顶从动件凸轮机构 尖顶能取肆意复杂的凸轮轮廓连结接触,因此能实现任 意预期的活动纪律,如图3-5(a)所示。但由于凸轮取从 动件为点或线接触,尖顶易发生磨损,所以只宜用于受力 不大的低速凸轮机构中。 (a) (b) (c) 图3-5 凸轮机构从动件的形式 (a)尖顶从动件;(b)滚子从动件;(c)平底从动件 机械设想根本 2)滚子从动件凸轮机构 正在从动件的尖顶处安拆一个滚子,即成为滚子从动件,如许通过 将滑动摩擦改变为滚动摩擦,降服了尖顶从动件易磨损的错误谬误。滚子从 动件耐磨损,能够承受较大载荷,是最常用的一种从动件型式,如图35(b)所示。错误谬误是凸轮上凹陷的轮廓未必能很好地取滚子接触,从 而影响实现预期的活动纪律。 3)平底从动件凸轮机构 正在从动件的尖顶处固定一个平板,即成为平底从动件,这种从动 件取凸轮轮廓概况接触的端面为一平面,所以它不克不及取凹陷的凸轮轮廓 相接触,如图3-5(c)所示。这种从动件的长处是:当不考虑摩擦时, 凸轮取从动件之间的感化力一直取从动件的平底相垂曲,传动效率较高, 且接触面易于构成油膜,利于润滑,故常用于高速凸轮机构。 正在凸轮机构中,从动件不只有分歧的外形,并且也能够有分歧的 活动形式。按照从动件的活动形式分歧,能够把从动件分为曲动从动件 (曲线活动)和摆动从动件两种。正在曲动从动件中,若导轴线通过凸 轮的反转展转轴,则称为对心曲动从动件,不然称为偏置曲动从动件。将不 同形式的从动件和响应的凸轮组合起来,就形成了品种繁多的各类分歧 的凸轮机构。 机械设想根本 3.按从动件取凸轮连结接触(即锁合)的体例分类 1)力锁合的凸轮机构即依托沉力、弹簧力锁合的凸轮机构, 如图3-6(a)、(b)、(c)所示。 2)几何锁合的凸轮机构。如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共 轭凸轮等,如图3-6(d)、(e)、(f)所示,都是操纵几 何外形来锁合的凸轮机构。 (a) (b) (c) (d) 图3-6 锁合体例 (e) (f) (a)、(b)、(c)力锁合;(d)、(e)、(f)形锁合 机械设想根本 3.2 凸轮机构的根基参数和从动件常用活动纪律 凸轮机构设想的次要使命是按照现实工做要求确定从动 件的活动纪律,按照从动件的活动纪律设想凸轮轮廓曲线。 因而确定从动件的活动纪律是凸轮设想的前提。 3.2.1 平面凸轮机构的根基参数和工做过程 如图3-7所示为一偏置曲动尖顶从动件盘形凸轮机构, 从动件挪动导至凸动核心的偏执距离为。 图3-7 偏置曲动尖顶从动件 盘形凸轮机构 (a)偏置曲动尖顶从动 件盘形凸机构; (b)从动件位移线图 机械设想根本 基圆:以凸轮的最小向径为半径所做的圆称为基圆,基圆半径用暗示。 推程活动角:如图3-7所示,自动件凸轮匀速动弹,从动件被凸轮鞭策,从 动件的尖顶以必然活动纪律从比来达到最远,从动 件位移,这一过程称为推程,对应的凸角称为推程活动角。 远休止角:当凸轮继续反转展转时,因为凸轮的向径没发生变化,从动件的尖 顶正在最远划过凸轮概况从点到点连结不动,这一过程称为 远停程,此时凸过的角度,称为远休止角。 回程活动角:当凸轮再继续反转展转,从动件的尖顶以必然活动纪律从最远位 置回到比来,这一过程称为回程,对应的凸角称为回 程活动角。 近休止角:当凸轮继续反转展转时,从动件的尖顶划过凸轮概况从点回到点保 持不动,这一过程称为近停程,凸过的角度,称为近休止 角。 当凸轮继续反转展转时,从动件又反复上述升—停—降—停的活动轮回。上述 过程能够用从动件的位移曲线图来描述。以从动件的位移s为纵坐标,对应的凸 角为横坐标,将凸角或时间取对应的从动件位移之间的函数关系用曲 线表达出来的图形称为从动件的位移线(b)所示。 机械设想根本 3.2.2 从动件常用活动纪律 1.等速活动纪律 从动件上升或下降的速度 为的活动纪律,称为等速 活动纪律,如图3-8所示为从动 件匀速上升过程。 由图3-8可知,从动件正在运 动起头和终止的霎时,速度有 突变,其加快度和惯性力正在理 论上为无限大,以致凸轮机构 发生强烈的振动、冲击、噪声 和磨损,这种冲击为刚性冲击。 因而,等速活动纪律只合用于 低速、轻载的场所。 图3-8 等速活动纪律 机械设想根本 2.等加快等减速活动纪律 从动件正在推程过程中,前半程做等加 速活动,后半程做等减速活动,这种运 动纪律称为等加快等减速活动纪律,通 常加快度和减速度的绝对值相等,其运 动线所示。同理,正在回程过程 中,前半程做等减速活动,后半程做等 加快活动,这种活动纪律称为等减速等 加快活动纪律。 由活动线图可知,当采用等加快等减 速活动纪律时,正在起点、中点和起点时, 加快度有突变,因此从动件的惯性力也 将有突变,不外这一突变为无限值,所 以,凸轮机构正在这三个时间点惹起的冲 击称为柔性冲击。取等速活动纪律比拟, 其冲击程度大为减小。因而,等加快等 减速活动纪律合用于中速的场所。 图3-9 等加快等减速活动纪律 机械设想根本 3.余弦加快度活动纪律 余弦加快度活动又称为简谐 活动。因其加快度活动曲线为 余弦曲线故称余弦活动纪律, 其活动纪律活动线 所示。 由加快度线图可知,此活动 纪律外行程的始末两点加快度 存正在无限突变,故也存正在柔性 冲击,只合用于中速场所。但 当从动件做无停歇的升–降–升 持续来去活动时,则获得持续 的余弦曲线,柔性冲击被消弭, 这种环境下可用于高速场所。 图3-10 余弦加快度活动纪律 机械设想根本 4.正弦加快度活动纪律 正弦加快度活动纪律其加快度运 动曲线为正弦曲线,其活动纪律运 动线所示。 从动件按正弦加快度纪律活动时, 正在全行程中无速度和加快度的突变, 因而不发生冲击,合用于高速场所。 以上引见了从动件常用的活动规 律,现实出产中还有更多的活动规 律,如复杂多项式活动纪律、摆线 活动纪律等,领会从动件的活动规 律,便于正在凸轮机构设想时,按照 机械的工做要求进行合理选择。 图3-11 正弦加快度活动纪律 机械设想根本 3.3 盘形凸轮轮廓曲线的设想 正在合理地选择从动件的活动纪律 之后,按照工做要乞降布局前提确定 凸轮的布局形式,确定凸向和基 圆半径等根基尺寸,就可设想凸轮的 轮廓曲线了。设想方式凡是有图解法 息争析法。图解法简洁易行、曲不雅, 但做图误差大、精度低,合用于低速 或对从动件活动纪律要求不高的一般 精度凸轮设想。对于精度要求高的高 速凸轮、靠模凸轮等,则必需用解析 法列出凸轮轮廓曲线的方程式,借帮 于计较机辅帮设想切确地设想凸论轮 廓。本节次要引见图解法。 机械设想根本 图3-12 反转法道理 3.3.2 偏置曲动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的绘制 已知:从动件的位移曲线(b)所示,偏距为,凸轮的基圆半 径,凸轮以等角速度顺时针反转展转,要求绘出此凸轮的轮廓。 图3-13 偏置曲动尖顶从动件盘形凸 轮轮廓的绘制 (a)“反转法”绘制凸轮外轮廓曲 线 (b)从动件位移线图 机械设想根本 按照“反转法”的道理,做图步调如下(见图3-13): (1)以取位移线图不异的比例尺做出偏距圆(认为半径的圆) 和基圆,过偏距圆上任一点做偏距圆的切线做为从动件导,并取 基圆订交于点,该点也就是从动件尖顶的起始。 (2)自起头沿的标的目的正在基圆上画出推程活动角、远休止角、回程活动角、 近休止角,并正在响应段取位移线图划分出若干等份,得、、、…… 点。 (3)过各分点、、……向偏距圆做切线,做为从动件反转后的导线)正在以上的导线上,从基圆上的点、、……起头向外量取响应的位 移量,即取、、……得反转后尖顶的一系列、、……。 (5)将、、……点连成滑腻的曲线,便获得所要求的凸轮轮廓,如图312(a)所示。 机械设想根本 3.3.3 曲动滚子从动件盘形 凸轮轮廓的绘制 若从动件为滚子从动 件,则可把滚子核心看做 尖顶,其活动轨迹就是凸 轮的理论轮廓曲线,凸轮 的现实轮廓曲线是取理论 轮廓曲线相距滚子半径rT 的一条等距曲线,应留意 的是,凸轮的基圆是指理 论轮廓线 曲动滚子从动件盘形凸轮轮廓的绘制 机械设想根本 3.4 凸轮设想中的几个问题 设想凸轮机构时,不只要从动件能实 现预定的活动纪律,还要求整个机构传力机能 优良、布局紧凑。这些要求取凸轮机构的压力 角、基圆半径、滚子半径等要素相关。 3.4.1 凸轮机构的压力角问题 如图3-15所示为凸轮机构正在推程中某瞬时 的环境,为感化正在从动件上的外载荷,正在 忽略摩擦的环境下,则凸轮感化正在从动件上的 力将沿着接触点处的法线标的目的。此时凸轮机构 中凸轮对从动件的感化力(法向力)标的目的取从 动件上受力点速度标的目的所夹的锐角即为机构正在 该瞬时的压力角,如图3-15所示。将力正交分 解为沿从动件轴向和径向两个分力,即 图3-15 凸轮机构的压力角 F1 ? F cos ? F2 ? F sin ? 机械设想根本 明显F1是鞭策从动件挪动的无效分力,跟着α的增大而减小; F2是 惹起导中摩擦阻力的无害分力,跟着α的增大而增大。当α增大到一 定命值时,由是惹起的摩擦阻力跨越无效分力F1 ,此时凸轮将无法推 动从动件活动,机构发生自锁。可见,从传力合理、提高传动效率来看, 压力角越小越好。凡是设想凸轮机构时,要提出压力角前提,即 ? max≤ ?? 或者 ? ≥ ?? ? ?。一般环境下,推程时对曲动从动件凸轮机构许用 压力角 ?? ? ? 30? ? 40 ,对摆动从动件凸轮机构许用压力角 ;做 ? ? ?? ? ? 40? ? 50 回程活动时 ?? ? ? 70? ? 80 。 ? min 3.4.2 基圆半径简直定 从传动效率来看,压力角越小越好,但压力角减小将导致凸轮尺寸增大。由图315得压力角的计较公式 ds ?e ? d? ? ? ? arctan r02 ? e2 ? s 机械设想根本 此中,“-”为导正在凸轮轴的左侧,“+”为导正在凸轮轴的左侧。 明显,若是从动件位移s已给定,代表活动纪律的 0 径 r,会减小机构的压力角,但凸轮上各点对应的向径也增大,凸轮机构的尺寸也 会增大;反之,减小基圆半径 r0 ,机构的布局紧凑了,但机构的压力角却增大 了,机构效率降低,容易惹起自锁。由此能够清晰地看到基圆半径对压力角的影响。 ds d? 也是定值,则增大基圆半 因而现实设想中,为了获得紧凑的布局,一般是正在凸轮推程轮廓的最大压 ?? ? 力角不跨越许用值即 ≤ ? 的前提下,拔取尽可能小的基圆半径,以缩小凸轮 的尺寸。 max 3.4.3 滚子半径的选择 滚子从动件凸轮的现实轮廓曲线,是以理论轮廓上各点为圆心做一系列滚子圆 的包络线而构成,滚子选择不妥,则无法满脚活动纪律。如图3-16所示。 (a) (b) (c) (d) (a)内凹的凸轮轮廓曲线;(b)外凸的凸轮轮廓曲(c)变尖的凸轮轮廓曲线;(d)失实的凸轮轮廓曲线 机械设想根本 ? ? rT 1) 内凹的凸轮轮廓曲线(a)所示,若 ?为理论轮廓曲率半径;? ?为实 rT 际轮廓曲率半径,为滚子半径,则 ? ? ? ? ? 。无论滚子半径大小 若何,则总能做呈现实轮廓曲线) 外凸的凸轮轮廓曲线(b)、(c)、(d)所示,因为 ? ? ? ? ? r ,所 ?? ? 0 以当① ? ? rT 时,现实轮廓为滑润曲线。②若 ? ? rT, 现实轮廓呈现尖点,易磨损;③若 ? ? rT,? ? ? 0 则,现实 轮廓呈现交叉,加工时,交叉部门被切除,呈现活动失实。 T 综上所述,为使凸轮机构一般工做应理论轮廓的最 小曲率半径ρminrT,即ρmin-rT0。 机械设想根本