《汽车机械基础》课件第10章.ppt

第10章凸轮机构第10章凸轮机构10.1凸轮机构的应用和分类10.2从动推杆常用的运动规律10.1凸轮机构的应用和分类1.凸轮机构的应用和组成在各种自动化和半自动化机械中，广泛地应用着各种凸轮机构。它的作用主要是将凸轮的连续转动，转化成从动推杆的往复移动或摆动，例如：（1）如图10-1所示的自动车床的进刀凸轮机构中，当凸轮按顺时针方向转动时，推动摆杆摆动，再经齿轮齿条，使刀架和刀具向左移动而完成送刀动作。图10-1自动车床的进刀凸轮（2）图10-2为一内燃机中控制进、排气门开启和关闭时间的凸轮机构。当凸轮连续转动时，从动推杆通过机械传动控制气门作断续地往复移动，从而控制气门的开闭。?（3）图10-3为一自动机床的送料机构。当圆柱形凸轮连续回转时，从动杆作间歇的往复摆动，从而带动滑板往复移动而完成送料动作。（4）图10-4为自动车床中控制横刀架的凸轮组示意图。当凸轮轴连续回转时，轴上的两个凸轮使刀架协调地依次运动，从而完成零件加工所要求的进、退刀动作循环。图10-2内燃机气门控制机构图10-3自动机床的送料机构图10-4自动机床中的凸轮组2.凸轮的分类凸轮的种类很多，通常有以下四种分类方法。1）按凸轮形状分类（1）盘状凸轮（如图10-1、图10-2所示）。工作时，从动推杆随着凸轮回转半径的变化而在垂直于凸轮轴线的平面内作往复直线运动或摆动。（2）圆柱凸轮（如图10-3所示）。从动杆在平行于凸轮轴线的平面内运动。（3）移动凸轮（如图10-5所示）。工作时凸轮作往复移动，相当于盘状凸轮的回转中心趋近于无穷远，这时的盘状凸轮就转变成移动凸轮。图10-5移动凸轮2）按从动杆的运动方式分类（1）移动从动推杆凸轮机构（如图10-2所示）。（2）摆动从动推杆凸轮机构（如图10-1所示）。3）按从动杆端部形状分类（1）尖顶从动杆凸轮机构（如图10-6（a）所示）。这种从动杆结构简单，且能与复杂的凸轮轮廓保持接触，因而从动杆可以实现复杂的运动规律。但因尖顶易于磨损，故只宜于传力不大的低速凸轮机构中。（2）滚子从动杆凸轮机构（如图10-6（b）所示）。由于滚子与凸轮间的摩擦小，不易磨损，故应用最广。（3）平底从动杆凸轮机构（如图10-6（c）所示）。平底从动杆在高速工作时较易形成油膜而减少摩擦、磨损，但不能用于凸轮轮廓呈凹形的场合。图10-6从动杆的端部形状4）按锁合方式分类（1）力锁合。利用弹簧力（如图10-2所示）或从动杆重量等外力达到锁合目的。（2）形锁合。由凸轮和从动杆的几何形状来保证锁合。例如，图10-7中将凸轮轮廓曲线做成凹槽形，将从动杆上的滚子嵌入凹槽内，从而达到锁合的目的。图10-8是一种等宽度的凸轮，也是属于形锁合的。图10-7盘形内凸轮图10-8等宽度凸轮10.2从动推杆常用的运动规律在图10-9所示的凸轮机构中，从动推杆在最低位置时，从动推杆尖顶在a点(如图10-9（a）所示)，以凸轮的最小半径所作的圆称为基圆，最小半径称为基圆半径，用rb表示。当凸轮按逆时针方向转过一个角度δ时（如图10-9（b）所示），从动杆将上升一段距离，即产生一位移s。当凸轮转过δ0时，从动推杆到达最高位置（如图10-9（c）所示），此时从动推杆的最大位移称为行程h。如果将从动推杆的位移s与凸轮转角δ的关系用曲线表示（如图10-9（d）所示），此曲线称为从动推杆的位移曲线，或称s-δ曲线。图10-9凸轮机构的位移曲线（s-δ曲线）由图10-9可以看出，从动杆的位移s是随凸轮转角δ的变化而变化的，因而也将随时间的变化而变化（因为δ=ωt）。因此，当凸轮以一定的角速度ω旋转时，从动杆的位移s、速度v和加速度a的变化规律，都由凸轮的轮廓所决定。在设计凸轮轮廓时，应按机器工作时的要求和特点来选定从动杆的运动规律，然后设计出凸轮应有的轮廓曲线。下面介绍两种常用的从动杆运动规律。1.等速运动规律在图10-10(a)所示的凸轮机构中，凸轮以角速度ω(ω为常数）按逆时针方向作等角速转动。当凸轮的转角从0开始均匀地增加到δ0时，从动推杆以速度v（v为常数）等速地从起始位置上升，其行程为h。图10-10等速运动的位移、速度、加速度曲线由理论力学可知，等速运动中位移（从动推杆的位移）s与时间t关系为s=vt（10-1）同样，凸轮的转角δ与时间t的关系为：δ=ωt(10-2)由（10-1）、（10-2）两式消去t，可得：(10-3)上式中v和ω都是常数，所以位移s和转