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(dòng)機(jī)械和自動(dòng)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(shí)，其輪廓將迫使推桿作往復(fù)擺動(dòng)，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(shí)間進(jìn)入氣缸或排出廢氣。至于氣閥開啟和關(guān)閉時(shí)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?！　±?自動(dòng)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(shí)，其凹槽的側(cè)面通過嵌于凹槽中的滾子迫使推桿繞其軸作往復(fù)擺動(dòng)，從而控制刀架的進(jìn)刀和退刀運(yùn)動(dòng)。至于進(jìn)刀和退刀的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如何，則決定于凹槽曲

2、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(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，但也有作往復(fù)擺動(dòng)或移動(dòng)的。推桿是被凸輪直接推動(dòng)的構(gòu)件。因?yàn)樵谕馆啓C(jī)構(gòu)中推桿多是從動(dòng)件，故又常稱其為從動(dòng)件。凸輪機(jī)構(gòu)就是由凸輪、推桿和機(jī)架三個(gè)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(dòng)規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單緊湊?！　?)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(chǎng)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(dòng)形式的不同來分類?！　?1)

3、按凸輪的形狀分　　1)盤形凸輪(移動(dòng)凸輪)　　2)圓柱凸輪　　盤形凸輪是一個(gè)具有變化向徑的盤形構(gòu)件繞固定軸線回轉(zhuǎn)。移動(dòng)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(dòng)。圓柱凸輪是一個(gè)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(dòng)凸輪卷于圓柱體上形成的。盤形凸輪機(jī)構(gòu)和移動(dòng)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(chǎng)合(如用于儀表等機(jī)構(gòu)中

4、)?！　?)滾子推桿。滾子推桿由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦，所以磨損較小，故可用來傳遞較大的動(dòng)力，因而應(yīng)用較廣。　　3)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(dòng)中?！　?3)按推桿的運(yùn)動(dòng)形式分　　1)直動(dòng)推桿。即往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的推桿。在直動(dòng)推桿中，若其軸線通過凸輪的回轉(zhuǎn)軸心，則稱其為對(duì)心直動(dòng)推桿，否則稱為偏置直動(dòng)推桿。　　2)擺動(dòng)推桿。即作往復(fù)擺動(dòng)的推桿,分為：擺動(dòng)尖頂推桿、擺動(dòng)滾子推桿和擺動(dòng)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?！　?)幾何封閉的

5、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。　　例如凹槽滾子式凸輪機(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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)規(guī)律，乃是凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的前提。　　1.有關(guān)凸輪機(jī)構(gòu)的名詞術(shù)語及符號(hào)　　　以一對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例

6、加以說明。　　基圓——以凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推桿在凸輪廓線的推動(dòng)下，將由最低位置被推到最高位置時(shí)，推桿運(yùn)動(dòng)的這一過程。而相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ0稱為推程運(yùn)動(dòng)角?！　∵h(yuǎn)休——凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿將處于最高位置而靜止不動(dòng)時(shí)的這一過程。與之相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ01稱為遠(yuǎn)休止角?！　』爻獭馆喞^續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)角?！　〗荨?dāng)凸輪轉(zhuǎn)過角δ02時(shí)，推桿與凸輪廓線上向徑最小的一段圓弧接觸，而將處在最低位置靜止不動(dòng)的這一過程。角δ02稱為

7、近休止角?！　⌒谐獭茥U在推程或回程中移動(dòng)的距離h?！　?.推桿常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律　　所謂推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指推桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移s、速度v和加速度a隨時(shí)間t變化的規(guī)律。又因凸輪一般為等速運(yùn)動(dòng)，即其轉(zhuǎn)角δ與時(shí)間t成正比，所以推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律更常表示為推桿的運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角δ變化的規(guī)律?！　⊥茥U常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律主要有如下三類：　　(1)多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律　　推桿的多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般表達(dá)式為s=C0+C1δ+C2δ2+…+Cnδn　　式中δ為凸輪