第九章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

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1、第九章　凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第一節(jié)　凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用、特點(diǎn)及分類　1.凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用　　　在各種機(jī)械，特別是自動機(jī)械和自動控制裝置中，廣泛地應(yīng)用著各種形式的凸輪機(jī)構(gòu)?！　±?內(nèi)燃機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)　　當(dāng)凸輪回轉(zhuǎn)時，其輪廓將迫使推桿作往復(fù)擺動，從而使氣閥開啟或關(guān)閉(關(guān)閉是借彈簧的作用)，以控制可燃物質(zhì)在適當(dāng)?shù)臅r間進(jìn)入氣缸或排出廢氣。至于氣閥開啟和關(guān)閉時間的長短及其速度和加速度的變化規(guī)律，則取決于凸輪輪廓曲線的形狀。　　例2自動機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)　　當(dāng)具有凹槽的圓柱凸輪回轉(zhuǎn)時，其凹槽的側(cè)面通過嵌于凹槽中的滾子迫使推

2、桿繞其軸作往復(fù)擺動，從而控制刀架的進(jìn)刀和退刀運(yùn)動。至于進(jìn)刀和退刀的運(yùn)動規(guī)律如何，則決定于凹槽曲線的形狀?！　?.凸輪機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)　　(1)凸輪機(jī)構(gòu)的組成　　凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動，但也有作往復(fù)擺動或移動的。推桿是被凸輪直接推動的構(gòu)件。因?yàn)樵谕馆啓C(jī)構(gòu)中推桿多是從動件，故又常稱其為從動件。凸輪機(jī)構(gòu)就是由凸輪、推桿和機(jī)架三個主要構(gòu)件所組成的高副機(jī)構(gòu)?！　?2)凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)　　1)優(yōu)點(diǎn)：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單緊湊

3、?！　?)缺點(diǎn)：凸輪廓線與推桿之間為點(diǎn)、線接觸，易磨損，所以凸輪機(jī)構(gòu)多用在傳力不大的場合。3.凸輪機(jī)構(gòu)的分類　　凸輪機(jī)構(gòu)的類型很多，常就凸輪和推桿的形狀及其運(yùn)動形式的不同來分類?！　?1)按凸輪的形狀分　　1)盤形凸輪(移動凸輪)　　2)圓柱凸輪　　盤形凸輪是一個具有變化向徑的盤形構(gòu)件繞固定軸線回轉(zhuǎn)。移動凸輪可看作是轉(zhuǎn)軸在無窮遠(yuǎn)處的盤形凸輪的一部分，它作往復(fù)直線移動。圓柱凸輪是一個在圓柱面上開有曲線凹槽，或是在圓柱端面上作出曲線輪廓的構(gòu)件，它可看作是將移動凸輪卷于圓柱體上形成的。盤形凸輪機(jī)構(gòu)和移

4、動凸輪機(jī)構(gòu)為平面凸輪機(jī)構(gòu)，而圓柱凸輪機(jī)構(gòu)是一種空間凸輪機(jī)構(gòu)。盤形凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡單，應(yīng)用也最廣泛，但其推桿的行程不能太大，否則將使凸輪的尺寸過大。　　(2)按推桿的形狀分　　1)尖頂推桿。這種推桿的構(gòu)造最簡單，但易磨損，所以只適用于作用力不大和速度較低的場合(如用于儀表等機(jī)構(gòu)中)?！　?)滾子推桿。滾子推桿由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦，所以磨損較小，故可用來傳遞較大的動力，因而應(yīng)用較廣?！　?)平底推桿。平底推桿的優(yōu)點(diǎn)是凸輪與平底的接觸面間易形成油膜，潤滑較好，所以常用于高速傳動中?！　?/p>

5、(3)按推桿的運(yùn)動形式分　　1)直動推桿。即往復(fù)直線運(yùn)動的推桿。在直動推桿中，若其軸線通過凸輪的回轉(zhuǎn)軸心，則稱其為對心直動推桿，否則稱為偏置直動推桿?！　?)擺動推桿。即作往復(fù)擺動的推桿,分為：擺動尖頂推桿、擺動滾子推桿和擺動平底推桿?！　?4)按凸輪與推桿保持接觸的方法分　　1)力封閉的凸輪機(jī)構(gòu)，即利用推桿的重力、彈簧力或其他外力使推桿與凸輪保持接觸的。　　2)幾何封閉的凸輪機(jī)構(gòu)，即利用凸輪或推桿的特殊幾何結(jié)構(gòu)使凸輪與推桿保持接觸?！　±绨疾蹪L子式凸輪機(jī)構(gòu)、等寬凸輪機(jī)構(gòu)、等徑凸輪機(jī)構(gòu)和共軛凸

6、輪(或主回凸輪)機(jī)構(gòu)?！　∷伎碱}1.凸輪機(jī)構(gòu)有哪幾種類型？各自有何特點(diǎn)？常用在什么情況下？它們是如何命名的？2.如何根據(jù)機(jī)器的工作要求來選擇凸輪機(jī)構(gòu)的型式?第二節(jié)推桿的運(yùn)動規(guī)律　　凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)，是根據(jù)工作要求選定合適的凸輪機(jī)構(gòu)的型式、推桿的運(yùn)動規(guī)律和有關(guān)的基本尺寸，然后根據(jù)選定的推桿運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪應(yīng)有的輪廓曲線。所以根據(jù)工作要求選定推桿的運(yùn)動規(guī)律，乃是凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的前提?！　?.有關(guān)凸輪機(jī)構(gòu)的名詞術(shù)語及符號　　　以一對心直動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例加以說明?！　』鶊A——以凸輪的

7、轉(zhuǎn)動軸心O為圓心，以凸輪的最小向徑為半徑r0所作的圓。r0稱為凸輪的基圓半徑?！　⊥瞥獭?dāng)凸輪以等角速度ω0逆時針轉(zhuǎn)動時，推桿在凸輪廓線的推動下，將由最低位置被推到最高位置時，推桿運(yùn)動的這一過程。而相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ0稱為推程運(yùn)動角?！　∵h(yuǎn)休——凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，推桿將處于最高位置而靜止不動時的這一過程。與之相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ01稱為遠(yuǎn)休止角。　　回程——凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，推桿又由最高位置回到最低位置的這一過程。相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ0'稱為回程運(yùn)動角?！　〗荨?dāng)凸輪轉(zhuǎn)過角δ02時，推桿與凸輪廓線上向徑最小

8、的一段圓弧接觸，而將處在最低位置靜止不動的這一過程。角δ02稱為近休止角?！　⌒谐獭茥U在推程或回程中移動的距離h?！　?.推桿常用的運(yùn)動規(guī)律　　所謂推桿的運(yùn)動規(guī)律是指推桿在運(yùn)動時，其位移s、速度v和加速度a隨時間t變化的規(guī)律。又因凸輪一般為等速運(yùn)動，即其轉(zhuǎn)角δ與時間t成正比，所以推桿的運(yùn)動規(guī)律更常表示為推桿的運(yùn)動參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角δ變化的規(guī)律。　　推桿常用運(yùn)動規(guī)律主要有如下三類：　　(1)多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律　　推桿的多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律的一般表達(dá)式為s=C0+C1δ+C2δ2+…+Cnδn　　式中δ為凸輪