凸轮机构的应用和分类

凸轮机构的应用与分类凸轮一般作连续等速转动，从动件可作连续或间歇的往复运动或摆动。凸轮机构广泛用于自动化和半自动化机械中作为控制机构。但凸轮轮廓与从动件间为点、线接触而易磨损，所以不宜承受重载或冲击载荷。一、组成、特点及应用凸轮、从动件和机架组成凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件是被凸轮直接推动的构件。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。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。特点应用平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能近似地实现给定的运动规律，且设计比较复杂。当从动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂运动规律工作时，则常采用凸轮机构。分度转位机构二、凸轮机构的分类凸轮的形状从动件的形状凸轮与从动件维持高副接触的方式从动件的运动形式按凸轮的形状分类盘状凸轮移动凸轮圆柱凸轮按从动件形状分类尖底从动件滚子从动件平底从动件曲底从动件按从动件的运动形式分类直动从动件摆动从动件对心直动从动件偏置直动从动件按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类力封闭式型封闭式三、凸轮传动的工作过程★基圆：以凸轮最小半径r0所作的圆，r0称为凸轮的基圆半径。★推程、推程运动角：★推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间变化（凸轮转角δ变化）的规律。★远休、远休止角：★回程、回程运动角：★近休、近休止角：★行程：hh'sst★位移：s=r-r0sth's'360tshS四、凸轮与从动件的材料及结构凸轮机构工作时，往往承受动载荷的作用，同时凸轮表面承受强烈磨损。因此，要求凸轮的工作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韧性。当低速、轻载时，可以选用铸铁作为凸轮的材料。中速、中载时可以选用优质碳素结构钢、合金钢作为凸轮的材料,并经表面淬火或滲碳淬火，使硬度达到。高速、重载凸轮可以用优质合金钢材料，并经表面淬火或滲氮处理。从动件：材料与凸轮相同，但从动件磨损更严重更早。所以一般从动件硬度比凸轮要高一些。1、材料2、结构(1)凸轮轴当凸轮尺寸小且接近轴径时，则凸轮与轴做成一体，称为凸轮轴，如图所示。(2)整体式凸轮当凸轮尺寸较小又无特殊要求或不需经常装拆时，一般采用整体式凸轮，如图所示。(3)可调式凸轮（组合式）五、从动件的常用运动规律1、等速运动规律运动特性：当采用匀速运动规律时，推杆在运动的起始点和终止点因速度有突变，在理论上加速度值为瞬时无穷大，使推杆产生非常大的惯性力，致使凸轮受到很大的冲击，称为刚性冲击。适用场合：低速、轻载。2、等加速等减速运动规律运动特性：当采用等加速等减速运动规律时，在起点、中点和终点时，加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，所以，凸轮机构中由此而引起的冲击称为柔性冲击。适用场合：中速、低速、轻载。按凸轮机构的工作要求选择一种基本运动规律作为主体运动规律，然后用其它运动规律与之组合，通过优化对比，寻求最佳的组合型式。运动规律的组合原则行程的起点和终点处有较好的边界条件。根据不同的使用要求，运动规律的连接点处应满足位移、速度、加速度甚至是更高一阶导数的连续条件，以减少或避免冲击。各段运动规律要有较好的动力特性。从动件的最大速度应尽量小vmax从动件的最大加速度应尽量小，且无突变amax从动件的最大跃度应尽量小jmax从动件运动规律的选择与设计原则