机械设计基础刘美玲雷振德主编李明程昌宏第3章-平面机构课件教学.pptVIP

第3章 常用机构 3.1 平面机构概述 图3.56　移动凸轮 ③圆柱凸轮：它可以看作是移动凸轮绕在圆柱体上演化而成的，从动件与凸轮之间的相对运动为空间运动，因此圆柱凸轮是空间凸轮机构，如图3.57所示。 图3.57　自动送料凸轮机构 ①尖顶从动件：如图3.58（a）所示，从动件以尖顶与凸轮接触，结构简单，能与任何曲线轮廓的凸轮保持接触，可实现任意预定的运动规律。尖顶易磨损，用于低速、轻载的凸轮机构中。 ②滚子从动件：如图3.58（b）所示，从动件通过铰接的滚子与凸轮轮廓保持接触，由于滚子与凸轮之间是滚动摩擦，磨损小而均匀，承受较大载荷，最普遍。 ③平底从动件：如图3.58（c）所示，从动件以平底与凸轮轮廓接触。若不考虑摩擦，凸轮对于这种从动件的作用力始终垂直于平底，传动效率最高；凸轮与平底之间形成楔形油膜，便于润滑和减少磨损，常用于高速凸轮机构中。缺点是不能用于具有内凹或凹槽轮廓的凸轮机构。 图3.58　从动件的形状 依靠凸轮或从动件的几何形状，使从动件与凸轮保持接触，如图3.59所示等宽凸轮机构和图3.60所示等径凸轮机构。 图3.59　等宽凸轮机构 １凸轮　２从动件　３机架 图3.60　等径凸轮机构 １等径凸轮　２从动件　３机架 ３凸轮和滚子的材料 凸轮轮廓与从动件之间理论上为点或线接触，接触处有相对运动并承受较大的反复作用的接触应力，容易发生磨损和疲劳点蚀。 要求凸轮和滚子的工作表面硬度高、耐磨，具有足够的表面接触强度。 凸轮传动还经常受到冲击载荷的作用，所以凸轮轮心要有较大的韧性。凸轮常用材料及热处理如表3.2所示。 从动件接触端（尖顶、滚子、平底）可采用与凸轮相同的材料。 从动件易制造、易更换。因此，从动件一般可以采用45钢，接触端经表面淬火，使表面硬度达到40～45HRC即可。 二、常用的从动件运动规律 １平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数 图3.61　凸轮机构的运动过程 图3.61所示为一偏心移动尖顶从动件盘形凸轮机构，从动件移动导路至凸轮转动中心的偏心距为e。以凸轮轮廓的最小向径 为半径所作的圆称为基圆， 为基圆半径，凸轮以等角速度ω逆时针转动。在图示位置，从动件尖顶与凸轮在A点接触，A点是基圆与向径逐渐变化的轮廓曲线的交点，此时从动件的尖顶离凸轮轴轴心最近。 当凸轮继续转动时，从动件将重复上述的“升—停—降—停”的运动循环。 从动件运动循环的规律就称为从动件的运动规律，指从动件的运动参数（即位移、速度和加速度）随时间而变化的规律。 当凸轮作匀速转动时，其转角φ与时间成正比，从动件的运动规律用从动件的运动参数随凸轮转角φ而变化的规律来表示，即 称为从动件的运动方程。运动方程通常用凸轮转角 或时间t为横坐标，相应运动参数s、v、a为纵坐标的运动线图来表示。 ２常用的从动件运动规律 从动件的运动规律有很多种，常用的运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律、余弦运动规律、正弦运动规律等。 它们的运动线图如图3.62所示，运动方程如表3.3所示。 图3.62　常用的从动件运动规律 由图3.62的运动线图知，从动件作等速运动时，在行程开始和终止的两个位置，速度发生突变，因此在理论上有无穷大的惯性力，使机构产生强烈的“刚性冲击”，故等速运动规律只能用于低速轻载的场合； 从动件作等加速、等减速运动时，在加速度线图上的A、B、C三点发生加速度突变，使机构产生有限的“柔性冲击”，因此这种运动规律可用于中速轻载场合； 从动件按余弦加速度规律运动时，在行程开始和终止的两个位置，加速度也发生有限突变，导致机构产生“柔性冲击”，故这种运动规律可用于中速场合； 从动件按正弦加速度规律运动时，在整个行程中无速度和加速度的突变，不会使机构产生冲击，所以适用于高速场合。 常用从动件运动规律的运动方程及其性质如表3.3所示。 三、凸轮轮廓设计 １反转法原理 ２对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计 ３偏心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计 ４移动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计 １反转法原理 图3.63　反转法原理 在确定从动件的运动规律后，就可以设计凸轮的轮廓。 凸轮轮廓的设计有两种方法：一种是图解法（也叫作图法），另一种是解析法。 图解法设计凸轮轮廓的依据是“反转法”原理。 由于在运动过程中，从动件的尖顶始终与凸轮轮廓接触，所以反转后从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线，如图3.63所示。 图3.46（a）为对心曲柄滑块机构，因极位夹角θ＝０°，所以无急回特性； 图3.46（b）为偏心曲柄滑块机构，因极位夹角θ≠０°，所以有急回特性； 图3.46（c）为导杆机构，其极位夹角θ等于导杆摆角Ψ，不可能等于０，所以恒具急回特性。 ４死点 图3.47　死点 图3.47所示的曲柄摇杆机构，