22.凸轮机构（课件）-高二《汽车机械基础》同步教学（人民交通版）

凸轮机构 凸轮机构在机械工业中是一种常用机构。 图5-24所示为内燃机配气机构。 图5-25所示为自动送料机构。 1 定义及组成 内燃机配气机构与自动送料机构 凸轮机构 图5-25 自动送料机构 图5-24 内燃机气门机构 1-凸轮 2-气门 凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，凸轮为主动件，做定轴等速转动，从动件随凸轮轮廓的变化而得到不同的运动规律。 一、凸轮机构的组成与特点 凸轮机构 凸轮机构传动的特点是： （1）凸轮机构结构紧凑，只需改变凸轮的轮廓形状，就可以改变从动件的运动规律，容易实现复杂的运动规律，且可以实现高速启动，工作可靠、准确等。 （2）凸轮轮廓和从动件是点接触或线接触，易于磨损，多用于传递动力不大的场合。 一、凸轮机构的组成与特点 凸轮机构 （1）盘形凸轮 （2）圆柱凸轮 三、凸轮机构的分类 凸轮机构 1 按凸轮形状分 （3）移动凸轮 图5-26 按凸轮形状分类 a） b） c） （1）顶尖式从动件，如图5-27a）、b)所示，结构简单易于磨损，只适用于作用力不大、速度不高的场合。 （2）滚子式从动件，如图5-27c）、d)所示，由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损较小，用于传递较大的动力，应用较为广泛。 （3）平底式从动件，如图5-27e）、f)所示，由于凸轮和从动件之间的作用力始终作用从动件的底平面，所以从动件受力平稳，而且凸轮与平底面间容易形成油膜，润滑较好，用于高速传动。 三、凸轮机构的分类 凸轮机构 2 按从动件形式分 图5-27 按从动件形式分类 三、凸轮与从动件的关系 凸轮机构 1 凸轮轮廓曲线与从动件的运动关系 在图5-28a）所示的顶尖从动杆凸轮机构中，以凸轮轮廓最小半径的r0为半径的圆称为基圆， r0称为基圆半径。 如图5-28b)所示，将凸轮的转角与从动件的位移s的关系用曲线表示，此曲线称为从动件的位移曲线，即s-Φ 曲线。凸轮作等速转动时，转角与时间成正比，因此横坐标也代表时间t。   图5-28 凸轮机构的运动过程 三、凸轮与从动件的关系 凸轮机构 2 等速运动规律（直线运动规律） 当凸轮以等角速度 转动时，从动杆在升程或回程的速度为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。如图5-29所示，分别以从动杆的位移s、速度 和加速度 为纵坐标，以凸轮转角（或时间t ）为横坐标，作s-Φ 、v- Φ及 a- Φ线图。由于速度v为常数，所以速度曲线为平行于横坐标的直线。位移曲线为斜直线，故这种运动规律又称为直线运动规律。因速度为常数，故加速度为零。然而，在行程开始位置，速度由0突变为 ，其加速度为无穷大。同样，在行程终止位置，速度由 突变为0，其加速度也为无穷大。 图5-29 等速运动规律 三、凸轮与从动件的关系 凸轮机构 3 等加速-等减速运动规律 图5-30 等加速-等减速运动规律 如图5-30所示，这种运动规律的位移曲线由两段光滑相连的抛物线所构成，故这种运动规律又称为抛物线运动规律。由图可见，等加速-等减速运动规律当有远停程和近停程时，在升程和回程的两端及中点，其加速度仍存在突变，但惯性力为有限值，由此而产生的冲击称为柔性冲击。因此，等加速-等减速运动规律只适用于中速、轻载的场合。 三、凸轮与从动件的关系 凸轮机构 4 如图5-31所示，这种运动规律的加速度是按余弦曲线变化的。加速度曲线是余弦曲线，速度曲线是正弦曲线，而位移曲线是简谐运动曲线，故这种运动规律又称为简谐运动规律 余弦加速度运动规律（简谐运动规律） 图5-31 余弦加速度运动规律 三、凸轮与从动件的关系 凸轮机构 4 （质点在圆周上做等速运动，它在这个圆的直径上的投影所构成的运动为变速运动，称为简谐运动）。 余弦加速度运动规律（简谐运动规律） 图5-31 余弦加速度运动规律 四、凸轮机构常用材料及结构 凸轮机构 1 在选择凸轮材料时，主要应考虑凸轮机构所受的冲击载荷和磨损等问题。通常凸轮采用45钢或40Cr制造，淬硬到52~58HRC；要求更高时，可用15钢或20Cr渗碳淬火到56~62HRC，渗碳深度一般为0.8~1.5mm； 凸轮材料的选择 四、凸轮机构常用材料及结构 凸轮机构 1 或采用可进行渗氮处理的钢材，氮化处理后，表面硬度达到60~67HRC，以增强凸轮表面的耐磨性。轻载时可采用优质球墨铸铁或45钢调质处理。 凸轮材料的选择 四、凸轮机构常用材料及结构 凸轮机构 2 当凸轮的基圆半径较小时，凸轮与轴可做成一体，如图5-32所示的汽车发动机里面的凸轮轴将16个凸轮做到同一根轴上，轴和凸轮成为一体，故被称为凸轮轴。 凸轮结构形式 图5-23 凸轮轴 谢谢观看！ $