凸轮轮廓解析法.ppt

65凸轮轮廓解析法设计,一盘形凸轮移动从动件设计 已知：S2（1），rb, e, 1=1t 求：凸轮轮廓（，）,解：在 中，极径 （1） 其中S0由 得 极角 （2） 在 和 中， 分别为： （1）、（2）式为理论轮廓方程。 实际轮廓方程（极坐标）为：已知滚子半径 rT 中余弦定理,式中： , 又 ,故得 , 可由（1）（2）式求得.,求法： 中正弦定理 习题：P108 6-9 二摆动从动件盘形凸轮设计 已知：基圆半径rb ,摆杆转动中心到凸轮中心的距离L，滚子半径r，摆杆长度l 及其运动规律=(), 凸轮角速度. 求: 凸轮理论轮廓极坐标方程=(),解: 在OBA中 由角的关系得: = (-0) 0为摆杆初始角, 0 , , 0之值可分别由以下各式求得:,OA0B0中 直角OK0B0和直角B0K0A0中 B0K0=（L-l*COS0）*tg0= l*Sin0 所以 同样：在直角OKB和直角BKA中 BK=L-l*COS（0+）tg= l*Sin（0+） 故：,三移动平底从动件盘形凸轮设计 (1)凸轮实际轮廓方程 已知：基圆rb ; 从动件位移S() ;凸轮转角 相对瞬心： 两构件上的同速点。构件1、2在M点形成高副，它们的相对速度必定沿tt切线方向，则瞬心必位于过M接触点的法线nn上。(机原申永胜),两构件在一瞬时，可以认为它们是绕某一重合点（瞬心）作相对运动。 解： 根据瞬心原理，p点为凸轮和从动件的瞬心，故从动件该瞬时的移动速度为： 则： （随S()而变化） 凸轮B点的坐标为：（在OCD和CEB中）,（即 ）,(2)刀具中心轨迹 以砂轮端面加工，平底上的C点为刀具中心,66凸轮机构的结构设计（了解） 一、凸轮的结构及其与轴的联接 根据凸轮的使用要求、尺寸大小、加工工艺及 调整和更换的方便性等，凸轮结构可做成整体式或 组合式的。 1、整体式,凸轮尺寸小而无特殊要求，不经常拆装时，一般采用整体式结构，如图所示。与轴的联接方式及轮毂的尺寸，可参照齿轮结构尺寸。也可按下列经验公式计算： dh=1.75ds+6 (mm) 式中，dh为轮毂直径，ds为凸轮轴直径。 轮毂上的键槽应开在凸轮向径最大的方位，如图(b)所示。对于高速凸轮，为防止离心力过大，可在凸轮向径大的部位铣掉一部分材料，如图 (c)所示。,2.组合式 凸轮尺寸大，曲线要求可调或便于拆装时，可采用组合式结构。图 (a)所示为凸轮片与轮毂分开，凸轮片上的圆弧槽通过螺钉或螺栓与轮毂联接。利用圆弧槽可调整凸轮相对于推杆的初始位置，给机构的装调带来很大方便。 如图(b)所示为凸轮由两个凸轮片组成，调整两片凸轮错开的角度，即可改变凸轮远休止角的大小，即改变推杆在最高处的停留时间。 图 (c)所示为凸轮片做成开口形状，并由开口垫片配合，使其外圆半径等于凸轮基圆半径，弥补基圆上的缺口。由于推杆的滚子宽度大于凸轮片厚度，这样，结构可实现经常或快速拆装,二、推杆尖底与滚子的结构 推杆的尖底除整体式结构外，常采用图(a)所示组合式结构。松开顶部的锁紧螺母后，转动螺杆可使尖底沿轴向上下调整。尖底推杆因压强大，极易磨损，在经常性运转的机构中应用较少。 图(b)所示为滚子推杆，为减少摩擦应考虑润滑注油孔。或用装在滚动轴承上的短轴作为滚子，图(c)所示,但结构复杂，推杆下部尺寸也较大。图(d)所示为利用滚动轴承作为滚子，但其滚子部分径向尺寸较大，有时受到凸轮廓线最小曲率半径所限，故多用于尺寸较大的凸轮机构中。图8-20(g)所示为利用滚针轴承作为滚子，减小了径向尺寸。,三、凸轮机构的闭合方法与结构 凸轮机构运动过程中，推杆必须始终 与凸轮接触，构成闭合。通常采用两种闭合 方法： 1外力闭合,图(a)所示为推杆回程时靠自身的重力与凸轮保持接触，称为重力闭合。如凸轮高速运转，推杆与凸轮之间有冲击。故只适用于低速和运动规律要求不严且作铅直运动的情况下。如利用弹簧向下的弹性恢复力，使推杆始终与凸轮保持接触，称为弹簧力闭合，如图(b、c)所示 2、结构闭合 外力闭合会使凸轮表面增加摩擦和磨损。如依靠 凸轮和推杆的几何形状特点而始终保持接触，称为结 构闭合。 图(a)所示为将凸轮曲线做成凹槽，推杆的滚子与 凹槽两侧面接触；,图(b)所示为利用 两片组合凸轮，分别 与摆杆两端的滚子接 触。当凸轮顺时针回 转时，前面的主凸轮 廓线推动摆杆逆时针 摆动，后面的回程凸 轮则推动摆杆顺时针 摆动返回。这种凸轮 称为主回凸轮；,图(c)所示为直动推杆上按一定距离安装两个滚子，推程时凸轮推动上面的滚子，使推杆向上运动，回程时凸轮推动下面的滚子，使推杆返回。设计时应保证凸轮理沦廓线在通过转轴任何方向上的直径为定值，等于两滚子之间的距离d，故称为定径凸轮（也称等径凸轮）； 图(d)所示为将推杆做成框架形，它的上、下平底同时与凸轮始终保持接触。设计时应保证任何L刀寸：凸轮邱线的两平行线间的距离均为定值月，故称为定宽凸轮。 结构闭合的凸轮机构可以避免弹簧附加的摩擦阻力作用，从而可减小驱动力和提高效率，它的缺点是机构外廓尺寸较大，设计也较复杂。,四、凸轮机构的材料及其热处理 对凸轮和推杆材料的要求中最重要的是高硬度，耐磨损。此外，还要求有足够的强度，抗腐蚀、摩擦小，便于加工。推杆与凸轮轮廓的接触部位小，磨损较大，但形状比凸轮简单，磨损后更换时比更换凸轮简便而经济，故一般应使推杆底部的硬度略低于凸轮的硬度。 常用的凸轮材料在轻载时，可用HT28-48或HT24-44灰铸铁；中载或较大载荷时，可用50钢或40Cr，工作表面经高频淬火到HRC52-58，或用15钢、20Cr、20CrMn渗碳淬火，渗碳层深度为 0515(mm)，视凸轮尺寸大小而定，然后淬火到HRC5662;重载时，可用40Cr先整体淬火到HRC3040，再将工作表面经高频淬火到HRC5662。或用GCr-15钢，淬火到HRC5963。,滚子材料可用20Cr，渗碳深度为0812(mm)，淬火到HRC5560，或用GCrl5钢，淬火到HRC5963，也可用工具钢T8A，淬火到HR