半径为 的滚圆沿纵坐标轴做等速无滑动的纯滚动,圆上最初位于原点的点其位移随时间变化规律加速度曲线为摆线运动规律。
从动件尖端能与任意形状凸轮接触,使从动件实现任意运动规律。结构简单,但尖端易磨损,适于低速、传力不大场合。
从动件的位移曲线为抛物线。从动件在推程或回程的前半个行程中作等加速运动,后半个行程作等减速运动,且通常加速度和减速度绝对值相等。
加速度曲线为余弦曲线极限尺寸,即当质点在圆周上作匀速运动时,它在该圆直径上的投影所构成的运动规律。
优点:平底与凸轮之间易形成油膜,润滑状态稳定。不计摩擦时,凸轮给从动件的力始终垂直于从动件的平底,受力平稳,传动效率高,常用于高速。
1、从动件运动规律:从动件的位移 、速度 、加速度 及加速度变化率 随时间 或凸轮转角 变化的规律。
已知:升程 ,停歇角 。凸轮以角速度 转动。工作要求凸轮机构既无刚性冲击,又无柔性冲击,试设计此凸轮机构。
解:(1)根据使用场合和工作要求,选择凸轮机构类型。本例中要求从动件作往复移动,因此,选择一对心滚子从动件盘形凸轮机构。
(2)根据工作要求选择或设计从动件的运动规律。为保证机构既无刚性冲击又无柔性冲击,推程回程均选用摆线)原则
对移动平底从动件,偏距 并不影响凸轮廓线的形状,选择偏置的主要目的是为了减小从动件在推程阶段所受的弯曲应力。推程时,从动件所受弯曲应力较大。 时,从动件所受弯曲应力减小。
凸轮的实际轮廓是理论轮廓的等距(滚子半径 )曲线。由高等数学可知,曲线上任一点的斜率与该点的切线斜率互为负倒数,故理论廓线上B点处法线 的斜率为:
地设计出凸轮廓线、缺点:由于是高副接触,易磨损,因此多用于传力不大的场合。
即凸轮实际廓线方程式。上面一组加减号表示一条内包络线,下面一组加减号表示一条外包络线)刀具中心轨迹
滚子从动件盘形凸轮加工时制动钢带,尽可能采用直径和滚子相同的刀具,刀具中心轨迹与凸轮理论廓线重合,理论廓线的方程即为刀具中心轨迹方程。当用直径大于滚子的铣刀或砂轮来加工凸轮廓线,或在线切割机床上用钼丝(直径远小于滚子)来加工凸轮时,刀具(半径为 )中心不在理论廓线上,而在与理论廓线的等距( )线上。故用( )代替 ,即可得到刀具中心轨迹方程:
低速轻载:主要考虑加工,选择圆弧、直线等易加工的曲线作凸轮轮廓,这时的动力特性不是主要的。
(2)当机械的工作过程对从动件的运动规律有特殊要求,而凸轮的转速又不太高时,应首先从满足工作需求出发来选择从动件的运动规律,其次考虑其动力特性和便于加工。
(3)当机械的工作过程对从动件的运动规律有特殊要求,而凸轮的转速又较高时,应兼顾两者来设计从动件的运动规律。通常可考虑把不同形式的运动规律恰当地组合起来,形成既能满足工作对运动的特殊要求,又具有良好动力性能。
当压力角增到一定值,会发生自锁电火花加工调速系统。从减小推力、避免机构自锁,使机构具有良好的受力状况看,压力角 越小越好。
此式适用于:凸轮逆时针旋转,从动件偏于凸轮轴心右侧;凸轮顺时针旋转外齿刚轮,从动件偏于凸轮轴心左侧时。
凸轮机构工作时,凸轮以等角速度 匀速转动,推动从动件在导路中往复移动。为绘图方便,假设凸轮固定不动,从动件一方面随导路一起以角速度 匀速转动,同时又在导路中作相对移动。由于从动件尖端始终与凸轮轮廓曲线接触,故反转后从动件尖端的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线)根据滚子的结构、强度等条件,选择滚子半径 。本例中,初选 。
(5)对凸轮机构进行计算机辅助设计。为保证凸轮机构具有良好的受力状况,要保证 , ;为保证机构不产生运动失真和避免凸轮廓线应力集中,取凸轮理论廓线外凸部分的曲率半径 ,设计中要保证 。
运动失真:当滚子半径小于等于理论轮廓上的最小曲率半径时,实际轮廓出现尖点或交叉,在进行加工时,尖点以外的部分将被刀具切去,凸轮轮廓出现过度切割,使从动件不能准确实现预期的运动规律,这种现象称为运动失线图样、避免运动失线、移动平底从动件盘形凸轮机构
当用铣刀、砂轮或钼丝的外圆加工凸轮时,刀具中心的运动轨迹是凸轮实际廓线、摆动滚子从动件盘形凸轮机构
2、等加速等减速(抛物线)在选择或设计从动件运动规律时,除了要考虑其冲击特性外,还应考虑其具有的最大速度 、最大加速度 和最大跃度 ,这些值也会从不同角度影响凸轮机构的工作性能。
由于 覆盖系数,因此,正确选择从动件的偏置方向(使分子中 的前面出现“-”号)可以减小推程的压力角。
(1)当机械的工作过程只要求从动件实现一定的工作行程,而对其运动规律无特殊要求时,应考虑所选的运动规律使凸轮机构具有良好的动力特性和便于加工。
已知:基圆半径 ,偏距 ,滚子半径 ,凸轮Байду номын сангаас等角速度 逆时针方向转动。
利用重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。封闭方式简单,对从动件运动规律没有限制。
根据结构、强度等方面的限制,选择滚子半径大小。若利用该滚子半径使从动件产生运动失真,则增大基圆半径。
1、运动失线)运动失真:凸轮轮廓出现过度切割现象,从动件无法完全实现预期的运动规律。
压力角 :在不计摩擦的情况下,凸轮对从动件作用力的方向线与从动件上力作用点的速度方向之间所夹的锐角。压力角是机构位置的函数。
已知:基圆半径 ,凸轮轴心与从动件转动中心距离 ,摆杆长度 ,凸轮以等角速度 逆时针方向转动。
已知:凸轮的平均圆柱半径 ,滚子半径 ,从动件长度 ,凸轮以等角速度 逆时针方向转动。
在其它条件不变的情况下,压力角越大弹簧,基圆半径越小,即凸轮的尺寸越小。从使结构紧凑的观点看,压力角 越大越好。