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凸轮机构的应用和分类

第三章凸轮机构
§3.1 凸轮机构的应用和分类
一.凸轮机构的应用
凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓的构件,通常作连续的等速转动、摆动或移动。从动件在凸轮轮廓的控制下,按预定的运动规律作往复移动或摆动。
如图所示为以内燃机的配气凸轮机构,凸轮1作等速回转,其轮廓将迫使推杆2作往
复摆动,从而使气门3开启和关闭,以控制可燃物质进入气缸或废气的排出。
由上述例子可以看出,从动件的运动规律是由凸轮轮廓曲线决定的。

 

二、凸轮分类
1.按凸轮的形状分类
(1)盘形凸轮:如上图所示,这种凸轮是一个具有变化向径盘形构件,当他绕固定轴转动时,可推动从动件在垂直与凸轮轴的平面内运动。
(2)移动凸轮:当盘状凸轮的径向尺寸为无穷大时,则凸轮相当于作直线移动,称作移动凸轮。
(3)圆柱凸轮:这种凸轮是在圆柱端面上作出曲线轮廓或在圆柱面上开出曲线凹槽。当其转动时,可使从动件在与圆柱凸轮轴线平行的平面内运动。

2.按从动件的形状分类可分为三类:
(1)尖顶从动件:这种从动件结构简单,但尖顶易于磨损(接触应力很高),故只适用于传力不大的低速凸轮机构中。
(2)滚子从动件:由于滚子与凸轮间为滚动摩擦,所以不易磨损,可以实现较大动力的传递,应用最为广泛。
(3)平底从动件:这种从动件与凸轮间的作用力方向不变,受力平稳。而且在高速情况下,凸轮与平底间易形成油膜而减小摩擦与磨损。其缺点是:不能与具有内凹轮廓的凸轮配对使用;而且,也不能与移动凸轮和圆柱凸轮配对使用。

此外,按维持高副接触分(锁合); 1)力锁合→弹簧力、重力
2)几何锁合:等径凸轮;等宽凸轮
三、凸轮机构的特点:
优点:结构简单、紧凑、设计方便,可实现从动件任意预期运
动,因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电
一体化装配中大量应用。
缺点:1)点、线接触易磨损;
2)凸轮轮廓加工困难;
3)行程不大。

§3.2 凸轮从动件的运动规律
凸轮的轮廓形状取决于从动件的运动规律基圆——凸轮理论轮廓曲线最小矢径
所作的圆。
行程——从动件由最低点到最高点的位移h(式摆角)
推程运动角——从动件由最低运行到最高位置,凸轮所转过的角。
回程运动角——高——低凸轮转过的转角。
远休止角——从动件到达最高位置停留过程中凸轮所转过的角。
近休止角——从动件在最低位置停留过程中所转过的角。

 

从动件位移线图——从动件位移S与凸轮转角(或时间t)之间的对应关系曲线
一、等速运动规律

从动件开始和最大行程加速度有突变则有很大的冲击。这种冲击称刚性冲击。实质材料有弹性变形不可能达到,但仍然有强烈的冲击。只适用于低速轻载。

 

二、等加速度、等减速度


加速度有有限突变,柔性冲击,适用于中等速度轻载 。
三、余弦加速


当推杆作停、升、停型运动时,推杆在O、 A两点位置加速度有突变也有柔性冲击产生。但对降、升、降型运动规律,则无冲击出现。

来源:新亮点智能科技集团   发布时间:2016.05.17