4.1 凸轮机构(课件）-高一《机械基础》同步教学（人民邮电版）

第4章 其他常用机构 凸轮机构 4.1 间歇运动机构 4.2 螺旋机构 4.3 4.1 凸轮机构 4.1.1 凸轮机构的分类 4.1.2 凸轮机构的应用 4.1.3 凸轮机构设计 4.1.1 凸轮机构的分类 1．按凸轮的形状分 凸轮按形状可以分为盘形凸轮和圆柱凸轮两类。 （1）盘形凸轮。盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件，且绕固定轴线回转，从动件与凸轮在同一平面内运动，并与凸轮轴线垂直。移动凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它做往复直线移动。 （2）圆柱凸轮。圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上做出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。 2．按推杆的形状分 （1）尖顶推杆。尖顶推杆的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。 （2）滚子推杆。滚子推杆凸轮机构是为减小摩擦磨损，所以在从动件端部安装一个滚轮，把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦。 （3）平底推杆。平底推杆凸轮机构是为了使推杆受力平衡，提高工作效率，故将从动件与凸轮的接触部分制作为平底。 3．按凸轮与推杆保持的接触方法分 （1）力封闭凸轮机构。力封闭凸轮机构主要利用推杆的重力或弹簧力来使推杆与凸轮保持接触。 （2）几何封闭凸轮机构。几何封闭凸轮机构利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆保持接触，来达到预期的运动规律。 4.1.2 凸轮机构的应用 1．凸轮机构作为主动件 内燃机的配气机构 自动机床的进刀机构 2．凸轮机构作为从动件 凸轮通常为主动件做等速转动，但也有做往复摆动或移动的。若凸轮为从动件，则称为反凸轮机构。 4.1.3 凸轮机构设计 1．凸轮的结构 2．作图法设计凸轮机构 凸轮轮廓曲线设计所依据的基本原理是反转法原理，给整个凸轮机构施以−ω的等角速度使其绕轴心O转动。 在不影响各构件之间的相对运动的情况下，此时，凸轮将静止，而推杆则随其导轨以−ω绕轴心转动，这样从动件尖顶复合运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。 基本步骤如下。 （1）根据推杆的运动规律按选定的某一分度值计算出各分点的位移值。 （2）选取比例尺，并画出基圆及推杆起始位置。 （3）求出推杆在反转运动中占据的各个位置。 （4）将推杆尖顶的各位置点连成一条光滑的曲线，即为凸轮的理论轮廓线。 （5）用包络的方法求凸轮的实际轮廓线。 由于凸轮容易磨损，在高速运动场合受到限制，所以在设计凸轮机构时要尽量使凸轮耐磨。可从以下几点考虑。 （1）凸轮机构易磨损的主要原因之一是接触应力较大，凸轮与滚子的接触应力可以看作是半径分别等于凸轮接触处的曲率半径和滚子半径的两圆柱面接触时的压应力，可用赫兹公式进行计算，应使计算应力小于许用应力。 （2）促使凸轮磨损的因素还有载荷特性、几何参数、材料、表面粗糙度、腐蚀、滑动、润滑、加工情况等。其中润滑情况和材料选择对磨损寿命影响较大。 （3）为了减小磨损、提高使用寿命，除限制接触应力外还要采取表面化学热处理和低载跑合等措施，以提高材料的表面硬度。 $