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机械设计基础-凸轮机构 第12章 凸轮机构 第12章 凸轮机构 教学目标： 本章主要讨论凸轮机构的特点及类型；从动件的常用运动规律；图解法设计平面凸轮轮廓和解析法设计平面凸轮轮廓简介；滚子半径、压力角和基圆半径之间的关系。 本章重点为：从动件的常用运动规律、图解法设计平面凸轮的轮廓。 通过本章的学习，要求学会按给定的从动件的运动规律用图解法设计平面凸轮的轮廓；熟悉从动件的常用运动规律、了解用解析法设计平面凸轮轮廓的方法、滚子半径、压力角和基圆半径之间的关系。 第12章 凸轮机构 教学重点和难点： ◆凸轮机构的特点 ◆凸轮机构从动件常用运动规律 ◆图解法设计凸轮轮廓曲线 ◆解析法设计凸轮轮廓曲线 ◆凸轮机构的压力角及其许用值 ◆基圆半径与压力角的关系 第12章 凸轮机构 案例导入： 在本书第1章中，曾讨论过插图1.1所示的内燃机工作原理。在该发动机中，进气阀杆9和排气阀杆10控制着进、排气阀门，使两个阀门按预定规律打开和关闭，从而完成进气和排气任务。在内燃机的工作过程中，进、排气阀门的开启和关闭时刻对内燃机能否正常工作，发动机的效率和可燃气体的充分燃烧至关重要。 第12章 凸轮机构 图12.l所示为该四冲程内燃发动机的配气机构。 在第1章中曾介绍，一台完整的机器可以分为机器本体和控制装置两大主要部分；控制装置又分为机械控制装置、电子控制装置和机电混合控制装置；机器本体又分为动力装置、传动装置和执行装置。而凸轮机构可以用于机械控制装置（如本例配气装置中的凸轮机构）和机器本体执行装置，如图12.2所示的自动、半自动机床中的自动进刀机构。 本章主要介绍凸轮机构的类型及应用，凸轮机构从动件的常用运动规律和设计凸轮轮廓的方法及注意事项。 第12章 凸轮机构 图12.2 自动进刀机构 第12章 凸轮机构 图12.1 内燃机配气机构 第12章 凸轮机构 12.1 凸轮机构的组成及特点 12.2 凸轮机构的类型 12.3 从动件的常用运动规律 12.4 凸轮机构的设计 12.5 本章实训 12.6 习题与练习 12.1 凸轮机构的组成及特点 12．1．1 凸轮机构的组成 12．1．2 凸轮机构的特点 12.1 凸轮机构的组成及特点 凸轮机构在自动和半自动机床中的应用较为广泛，特别是在数控技术广泛应用于金属加工机床之前，自动和半自动机床中的运动控制主要是由凸轮机构实现的。如：图12.2所示为一自动机床的进刀机构。当圆柱凸轮1连续转动时，其凹槽的侧面迫使从动件2绕A点作往复摆动，又通过扇形齿轮与齿条的啮合传动，从而控制刀架的进刀和退刀运动。自动刀架的运动规律由圆柱凸轮凹槽曲线的形状所确定。 12．1．1 凸轮机构的组成 如图12.1所示，凸轮机构通常是由凸轮1、从动件2、机架4及辅助装置组成。凸轮机构属于高副机构。其中凸轮是一种以其外形轮廓决定从动件运动规律的、做回转运动或直线运动的主动构件。 凸轮机构工作时，凸轮是主动件，通常其连续转动或移动，由于凸轮的轮廓曲线上各点具有不同大小的向径，通过其曲线轮廓与从动件之间的接触，推动从动件，使其按一定的运动规律作周期性的往复移动或摆动。 12．1．2 凸轮机构的特点 与其它机构相比，凸轮机构具有以下特点： （1）易实现给定的运动 （2）工作可靠 （3）设计和加工简单 （4）承载能力较小 12. 2 凸轮机构的类型 12．2．1 按凸轮的形状分 12．2．2 按从动件的结构型式分 12．2．3 按从动件的运动形式分 12．2．4 按从动件与凸轮保持接触的方式分 12. 2 凸轮机构的类型 凸轮机构可以按不同的属性进行分类，通常可以按凸轮的形状、从动件的结构形状、从动件的运动形式和从动件与凸轮保持接触的方式等分类。 12．2．1 按凸轮的形状分 为实现从动件不同的运动规律和性能，作为主动件的凸轮就要具有相应的外形轮廓。 （1）盘形凸轮机构 图12.3所示为盘形凸轮机构，这种机构中的凸轮是一个绕定轴转动、而且具有变化向径的盘形零件。 （2）移动凸轮机构 图12.4所示为移动凸轮机构，移动凸轮实际上是曲率半径为无穷大时的盘形凸轮。 （3）圆柱凸轮机构 图12.2所示为圆柱凸轮机构，这种机构凸轮是一圆柱体。 12．2．2 按从动件的结构型式分 里所述的从动件结构形式，是指从动件与凸轮接触位置的结构形式。 （1）尖底从动件 图12.4所示的从动件为尖底从动件，这种从动件的结构最简单。 （2）滚子从动件 图12.2所示的从动件为滚子从动件，这种从动件的端部装有可自由转动的滚子。 （3）平底从动件 图12.3所示的从动件为平底从动件，这种从动件与凸轮轮廓表面的接触为一平面。 12．2．2 按从动件的结构型式