4_凸轮机构及其设计[1]

内容•应用与分类•推杆的运动规律•凸轮廓线曲线的设计•凸轮机构基本尺寸的确定第3章凸轮机构及其设计重点•几种常用运动规律的特点和应用•压力角与机构尺寸、机构效率的关系•盘形凸轮廓线曲线的设计一、应用配气机构绕线机构§1应用与分类靠模机构进刀机构二、凸轮机构的组成图示为内燃机配气凸轮机构。具有曲线轮廓的构件1叫做凸轮，当它作等速转动时，其曲线轮廓通过与推杆2的平底接触，使气阀有规律地开启和闭合。由上例可以看出:凸轮机构是由凸轮、从动件和机架这三个基本构件所组成的一种高副机构。三、分类1.按凸轮的形状分：2.按从动杆运动形式分:3.按从动杆形状分：盘形、移动、圆柱移动（直动）、摆动尖顶、滚子、平底基圆r0d01d0'd02SHd0推程、推程角、上停程角（远休）下停程角(近休)回程、回程角转角、位移、升程§2推杆的运动规律d0偏置、偏距e、偏距圆偏置凸轮的转角、从动杆的相对位置理论廓线、工作廓线基圆半径指的是理论廓线上的最小向径.工理d01d0d0'ewddw1一、等速运动规律(直线位移运动规律、一次多项式运动规律)Sdd0HVdd0adHwd0∞∞d0特点：设计简单、匀速进给、amax最小。始点、末点有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求匀速的情况。二、等加速等减速运动规律(抛物线位移运动规律、二次多项式运动规律)Sdd0HVdd0ad2Hwd0d04Hw2d0d0H特点:amax最小→惯性力小。起、中、末点有软性冲击.适于中低速、中轻载.Sdad三、余弦加速度运动规律(简谐运动位移运动规律)d0H01234567812345678SdVd012345678d0pHw2d0012345678p2Hw22d020123456特点:加速度变化连续平缓.始、末点有软性冲击.适于中低速、中轻载.012345678d078add0pHw2d0201246780123456783四、正弦加速度运动规律Vd2Hwd00123468d0012345678557Hp特点：加速度变化连续.amax最大.对加工误差敏感.适于高中速、轻载.(摆线投影位移运动规律)d012345678dH123456S700ad五、几种常用运动规律的比较H等速余弦d0等加正弦等速的amax最小,省力.正弦的amax最大.a等速的Vmax最小,安全.d0等加的amax最小，惯性小.等速的a→∞.正弦的a连续.(动量mVmax最小,SdVd即冲力F=mV/t最小.)可用圆弧或偏心圆.6.多项式运动规律S=C0+C1d+C2d2+C3d3+¨¨+Cndn.六、常用运动规律的选择1.没有任何要求、轻载、2.低速、轻载，要求等速、adad小行程、手动,等位移,3.中低速、中轻载,可用等加减速或余弦加速度运动规律.可用等速运动规律.4.较高速、轻载,可用正弦加速度运动规律.5.组合型.一、对心尖顶移动从动杆(反转法原理）例:已知R0、H、w的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角:凸轮转角从动杆运动规律0～180等速上升H180～210上停程210～300等速下降H300～360下停程解:1.以mS=¨¨作位移曲线.Sd03600180021003000H123456789102.以同样的mS作凸轮廓线w012345678910§3凸轮廓线曲线的设计二.对心滚子移动从动杆已知:R0、H、RT、w的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角.nn理论廓线工作廓线三、偏置尖顶移动从动杆例.已知:R0、H、e、w的方向、凸轮转角从动杆运动规律0～180等速上升H180～210上停程210～300等速下降H300～360下停程解:1.以mS=¨¨作位移曲线.2.以同样的mS作凸轮廓线w012345678910四、偏置滚子移动从动杆从动杆运动规律和凸轮相应转角:Sd03600180021003000H12345678910从动杆运动规律和凸轮相应转角:例.已知:R0、L2、L3、w1的方向、五、尖顶摆动从动杆凸轮转角f从动杆运动规律0～1800等速上升ymw1L2ymR0L311800～2100上停程2100～3000等速下降ym3000～3600下停程解:1.以my=¨¨作位移曲线.2.以mL=¨¨作凸轮廓线012345w1y1y2y3L223yd03600180021003000ym12345678910六、滚子摆动从动杆七、摆动从动杆盘形凸轮的压力角和从动杆的相对位置nnVaw1d一、压力角a与驱动力Paa↑→P↑当a大于一定值,将自锁.一般,推程[a]=30(移动)35—45(摆动)回程[a']=70—80二、压力角a与效率ha↑→h↓a'过大将造成滑脱QQ§4凸轮机构基本尺寸的确定1.凸轮副的瞬心(同速点)运动平面平行的三个构件的三个速度瞬心（同速点），必在同一条直线上。②高副接触,速度瞬心在接触点公法线上。③据此,接触点公法线与连心线的交点PVP1=VP2AB123P13P23P12三、压力角a与基圆半径r0即为凸轮付1、2的瞬心。①三心定理O123PCVC1VC2O2.压力角a与基圆半径r0tga=——CPBC=OP-OCBC其中：①据三心定理VP1=VP2②OC=e③BC=即:OP·w=V得:OP=V/wS+S0=S+r02-e2从而tga=V/w-eS+r02-e2CBPa123S0显然,R0↑→a↓3.偏置方向与压力角凸轮逆时针转动,从动杆应右偏置;凸轮顺时针转动,从动杆应左偏置.SwwVer0四、凸轮基圆半径的确定1.诺模图2.经验法确定Rbr0r孔rTr毂3～51)结构要求r0=r毂+rT+(3～5)mm其中,轮毂半径2)验算amaxH等速余弦dL等加正弦等速运动规律,amax在起点处;其余运动规律,amax在中点附近.Sdr毂=1.75r孔+(5～7)mmrT过大,外凸时可能造成凸轮工作廓线变尖或失真;rT过小,滚子销及滚子的强度会不够.一般,rT0.4r0,且rT0.8rmin.并使外凸时的r工3～5mm.3.五、滚子半径rT1.外凸r工=r-rT2.内凹r工=r+rTrr工rT失真rr工rT变尖4.曲率中心的求取