最新机械基础教案(劳动版)——第十讲 凸轮机构

第十讲学时：2 学时课题：第三章 凸轮机构 3.1 概述 3.2 常用的从动件运动规律目的任务：熟悉凸轮机构的应用和特点及类型，理解常用的从动件运动规律，能 够绘制位移线图重点:凸轮机构的应用和特点及类型难点：立体凸轮机构运动的实现教学方法：利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。第三章 凸轮机构 31 概述一、凸轮机构的组成、特点及应用凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线， 就可以使从动件实现任何预期的运动规律。但另一方面，由于凸轮机构是高副机构，易于磨 损，因此只适用于传递动力不大的场合。凸轮机构的应用内燃机配气机构 凸轮机构自动车床上的走刀机构分度转位机构靠模车削机构二、凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多，常就凸轮和从动杆的端部形状及其运动形式的不同来分类。 1. 按凸轮形状分（1）盘形凸轮（盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转）尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构滚子移动从动杆盘形凸轮机构滚子摆动从动杆盘形凸轮机构平底移动从动杆盘形凸轮机构平底摆动从动杆盘形凸轮机构（2）板状凸轮（移动凸轮）移动凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动。 移动从动杆移动凸轮机构摆动从动杆移动凸轮机构（3）圆柱凸轮（圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作出曲线轮 廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。）圆柱凸轮自动送料机构（4）曲面凸轮按锁合方式的不同凸轮可分为：力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；形锁合凸轮， 如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。沟槽凸轮槽凸轮机构等宽凸轮等径凸轮2. 按从动件的末端形状分（1）尖顶从动件这种从动件的构造最简单，但易磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合(如用于仪表 等机构中)。（2）滚子从动件滚子从动件由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，磨损较小，故可用来传递较大的动力，因 而应用较广。（3）平底从动件平底从动件的优点是凸轮与平底的接触面间易形成油膜，润滑较好，所以常用于高速传动中。 3. 按从动件的运动形式分（1）直动往复直线运动。在移动从动杆中，若其轴线通过凸轮的回转中心，则称其为对心移动从动杆， 否则称为偏置移动从动杆。（2）摆动作往复摆动。小结：凸轮机构的组成凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮通常作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。 从动件是被凸轮直接推动的构件。凸轮机构就是由凸轮、从动件和机架三个主要构件所组成 的高副机构。凸轮机构的特点（1） 优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律， 且机构简单紧凑。（2） 缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的 场合。凸轮产品实物 .tw/凸轮轴盘形凸轮各式凸轮 31 常用的从动件运动规律凸轮机构设计的基本任务，是根据工作要求选定合适的凸轮机构的型式、从动杆的运动规律 和有关的基本尺寸，然后根据选定的从动杆运动规律设计出凸轮应有的轮廓曲线。所以根据 工作要求选定从动杆的运动规律，乃是凸轮轮廓曲线设计的前提。一、凸轮与从动杆的运动关系名词：(以一对心移动尖顶从动杆盘形凸轮机构为例加以说明)基圆以凸轮的转动中心 O 为圆心，以凸轮的最小向径为半径 r0 所作的圆。r0 称为凸轮0的基圆半径。推程当凸轮以等角速度 逆时针转动时，从动杆在凸轮廓线的推动下，将由最低位置 被推到最高位置时，从动杆运动的这一过程。而相应的凸轮转角称为推程运动角。远休凸轮继续转动，从动杆将处于最高位置而静止不动时的这一过程。与之相应的凸轮 转角s 称为远休止角。回程凸轮继续转动，从动杆又由最高位置回到最低位置的这一过程。相应的凸轮转角 称为回程运动角。近休当凸轮转过角s时，从动杆与凸轮廓线上向径最小的一段圆弧接触，而将处在最 低位置静止不动的这一过程。s称为近休止角。行程从动杆在推程或回程中移动的距离 h 。位移线图描述位移 s 与凸轮转角之间关系的图形。凸轮机构的运动过程二、从动件的常用运动规律所谓从动件的运动规律是指从动件在运动时，其位移 s、速度 v 和加速度 a 随时间 t 变化的 规律。又因凸轮一般为等速运动，即其转角与时间t 成正比，所以从动件的运动规律更常 表示为从动件的运动参数随凸轮转角变化的规律。1. 等速运动规律凸轮以等角速度 转动时，从动件上升或下降的速度为常数 v ,则从动件在推程中的位移 s的表达式为v t0（a）凸轮转过角为f=wt（b）以式（b）代入（a）得s =v0wf（3-1）2. 等加速等减速运动规律为了避免刚性冲击，常采用等加速等减速运动规律。这种运动规律是将整个行动 h 分为两段， 前半段（h/2）为等加速运动，后半段（h/2）为等减速运动，其加速度的绝对值相等设从动件在推程的加速运动中的加速度为常数 a0，则其位移表达式为f=wt凸轮转过角为（b）a0 f2s =以式（b）代入（a）得（3-2）2w2s =12a t02（a）小结（1） 由于等速运动规律有周期性的刚性冲击，会引起振动。因此等速运动规律的凸轮机构， 只适用于低速和从动件惯性质量小的场合。（2） 由于等加速等减速运动规律有柔性冲击。因此等加速等减速运动规律的凸轮机构，多用于中速轻载的场合。作业：P87 3-1、3-2、3-4