凸轮机构的应用和分类1

第三章凸轮机构

§3.1 凸轮机构的应用和分类

一．凸轮机构的应用

凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，通常作连续的等速转动、摆动或移动。从动件在凸轮轮廓的控制下，按预定的运动规律作往复移动或摆动。

如图所示为以燃机的配气凸轮机构，凸轮1作等速回转，其轮廓将迫使推杆2作往

复摆动，从而使气门3开启和关闭，以控制可燃物质进入气缸或废气的排出。

由上述例子可以看出，从动件的运动规律是由凸轮轮廓曲线决定的。

二、凸轮分类

1．按凸轮的形状分类

（1）盘形凸轮：如上图所示，这种凸轮是一个具有变化向径盘形构件，当他绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直与凸轮轴的平面运动。

（2）移动凸轮：当盘状凸轮的径向尺寸为无穷大时，则凸轮相当于作直线移动，称作移动凸轮。

（3）圆柱凸轮：这种凸轮是在圆柱端面上作出曲线轮廓或在圆柱面上开出曲线凹槽。当其转动时，可使从动件在与圆柱凸轮轴线平行的平面运动。

2．按从动件的形状分类可分为三类：

（1）尖顶从动件：这种从动件结构简单，但尖顶易于磨损（接触应力很高），故只适用于传力不大的低速凸轮机构中。

（2）滚子从动件：由于滚子与凸轮间为滚动摩擦，所以不易磨损，可以实现较大动力的传递，应用最为广泛。

（3）平底从动件：这种从动件与凸轮间的作用力方向不变，受力平稳。而且在高速情况下，凸轮与平底间易形成油膜而减小摩擦与磨损。其缺点是：不能与具有凹轮廓的凸轮配对使用；而且，也不能与移动凸轮和圆柱凸轮配对使用。

此外，按维持高副接触分（锁合）； 1）力锁合→弹簧力、重力

2）几何锁合：等径凸轮；等宽凸轮

三、凸轮机构的特点：

优点：结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运

动，因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电

一体化装配量应用。

缺点：1）点、线接触易磨损；

2）凸轮轮廓加工困难；

3）行程不大。

§3.2 凸轮从动件的运动规律

凸轮的轮廓形状取决于从动件的运动规律基圆——凸轮理论轮廓曲线最小矢径

所作的圆。

行程——从动件由最低点到最高点的位移h（式摆角）

推程运动角——从动件由最低运行到最高位置，凸轮所转过的角。

回程运动角——高——低凸轮转过的转角。

远休止角——从动件到达最高位置停留过程中凸轮所转过的角。

近休止角——从动件在最低位置停留过程中所转过的角。

从动件位移线图——从动件位移S与凸轮转角（或时间t）之间的对应关系曲线

一、等速运动规律

从动件开始和最大行程加速度有突变则有很大的冲击。这种冲击称刚性冲击。实质材料有弹性

变形不可能达到，但仍然有强烈的冲击。只适用于低速轻载。

二、等加速度、等减速度

加速度有有限突变，柔性冲击，适用于中等速度轻载。

三、余弦加速

当推杆作停、升、停型运动时，推杆在O、 A两点位置加速度有突变也有柔性冲击产生。但对降、升、降型运动规律，则无冲击出现。