《机械设计基础》课件第5章.pptVIP

图5-20滚子半径的选择5.4.2压力角的校核图5-21所示为一尖顶对心移动从动件盘形凸轮机构推程中任一位置的受力情况。Q为作用在从动件上的外载荷，不计摩擦，凸轮加给从动件的作用力Fn沿接触点处凸轮轮廓的法线方向，该力的作用线与从动件上受力点速度方向所夹的锐角α称为此凸轮机构在图示位置的压力角。从动件在不同位置与凸轮轮廓接触，压力角是不同的。图5-21凸轮机构的压力角将法向力Fn分解为沿导路方向和垂直于导路方向上的两个分力Fx和Fy：(5-4)式中，Fy是推动从动件运动的有效分力；Fx使从动件紧压导路而产生阻碍从动件运动的摩擦力，是有害分力。由式(5-4)可知，当Fn一定时，Fy随α的增大而减小，Fx随α的增大而增大，使导路中的摩擦力也随之增大。当α增大到有效分力不足以克服摩擦阻力时，则无论载荷Q多小，也不论推力Fn多大，都不能使从动件运动，这种现象称为凸轮机构的自锁。由以上分析可知，为避免机构发生自锁，使其具有良好的传力性能，提高效率，必须对最大压力角αmax加以限制，应使其低于许用值，即αmax≤［α］(5-5)根据实践经验，许用压力角的取值如下：对于移动从动件的推程段，［α］=30°；对于摆动从动件的推程段，［α］=35°～45°；在回程段，凸轮机构作用力一般较小，特别是力锁合凸轮机构一般不会出现自锁，可取［α］=70°～80°。设计凸轮轮廓曲线时，必须对其各处的压力角进行校核，尤其是推程部分，以防止其超过许用值。凸轮机构中的最大压力角αmax一般出现在推程的起始位置、理论廓线上比较陡的地方和从动件速度最大的轮廓附近。一般可用图5-22所示的简便方法测量。经过测量，若最大压力角超过了许用值，可加大凸轮基圆半径重新设计。对力锁合的凸轮机构，还可适当偏置移动从动件。图5-22压力角的测量5.4.3基圆半径的确定设计凸轮轮廓曲线时，选取的基圆半径越小，凸轮机构就越紧凑。但基圆半径太小，对于滚子从动件凸轮机构就可能使滚子半径rT小于理论轮廓线的最小曲率半径ρmin，造成从动件运动失真的问题，而且会使机构压力角过大不能满足传力性能的要求，甚至发生自锁。其选择原则是：在保证机构良好传力性能的前提下，结构越紧凑越好。若受力较大，结构空间允许，也可适当增大基圆半径。通常取基圆半径：r0≥1.8rs+(7～10)mm(5-6)式中，rs为凸轮轴半径。为了使用方便，在工程上制备了根据从动件几种常用运动规律确定许用压力角和基圆半径关系的诺模图，也可用来近似确定凸轮的基圆半径。如图5-23所示为用于对心移动滚子从动件盘形凸轮机构的诺模图。图中上半圆标尺代表凸轮转角φ0(单位为度)，下半圆标尺代表αmax，直径标尺代表从动件不同运动规律的h/rb值。图中虚线为一具体实例，这里不再详述。图5-23诺模图思考题和习题5-1何谓从动件的运动规律？在凸轮机构中，从动件常用的运动规律有哪几种？各用在什么场合？5-2何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击？5-3何谓理论廓线和实际廓线？理论廓线和实际廓线之间有什么样的关系？5-4何谓运动失真？应如何避免凸轮机构运动过程中的运动失真？5-5凸轮基圆半径的选择原则是什么？5-6图5-24为尖顶移动从动件盘形凸轮机构的运动线图，但图给出的运动线图还不完全，要求在图上补全各段的曲线(保留作图过程)，并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击?图5-24尖顶移动从动件盘形凸轮机构的运动线图5-7用作图法求出图5-25所示的各凸轮从图示位置逆时针转过45°后机构的压力角α(在图上标出来)。图5-25凸轮逆时针转过45°后的机构5-8设计一对心移动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮基圆半径r0=40mm，滚子半径rT=10mm，且凸轮以等角速度ω逆时针转动，从动件在推程中按等速规律运动，回程中按等加速等减速规律运动，从动件的行程h=32mm，凸轮的推程角φ0=150°，远休止角φs=30°，回程角，近休止角。试绘制从动件的位移线图和凸轮的轮廓曲线。5-9设计一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等角速度顺时针回转，从动件相对回转中心向右偏，偏距e=10mm，基圆半径r0=30mm，滚子半径rT=10mm。从动件的运动规律为：在推程、回程中均按等加速等减速规