《《凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)》PPT課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)》PPT課件.ppt（57頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,第九章凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng),汽車機(jī)械基礎(chǔ),,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,第九章 凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng),本章的教學(xué)目標(biāo)：,）了解凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成、分類及在汽車上的應(yīng)用。 ）掌握凸輪從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)及其選擇原則。 ）了解凸輪輪廓的設(shè)計(jì)方法，反轉(zhuǎn)法原理及確定基本尺寸時(shí)應(yīng)考慮的問題。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,目錄,第一節(jié) 凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類,第二節(jié) 凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,第三節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與凸輪結(jié)構(gòu)尺寸的確定,第四節(jié) 凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的材料、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度校核,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)中的凸輪輪廓是怎樣形成的？它具有怎樣的特性呢？它是如何保證汽車的緊密性的呢？

2、,動(dòng)畫,請(qǐng)同學(xué)門思考幾個(gè)問題,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,凸輪傳動(dòng)是通過凸輪與從動(dòng)件之間的接觸來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，是一種常用的高副機(jī)構(gòu)。 只要做出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，就可以使從?dòng)件得到預(yù)定的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,概述,,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,圖1所示為內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪1以等角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，它的輪廓驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件2（閥桿）按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律啟閉閥門。,一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,第一節(jié) 凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用和分類,動(dòng)畫,凸輪機(jī)構(gòu)能將主動(dòng)件的連續(xù)等速運(yùn)動(dòng)變?yōu)閺膭?dòng)件的往復(fù)變速運(yùn)動(dòng)或間歇運(yùn)動(dòng)。在自動(dòng)機(jī)械、半自動(dòng)機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,圖1 內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu),點(diǎn)擊動(dòng)畫1,點(diǎn)擊動(dòng)畫2,,,汽

3、車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,配氣機(jī)構(gòu) 凸輪,,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,,圖汽車快怠速機(jī)構(gòu),圖9-3 自動(dòng)車床中的凸輪組,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,1.凸 輪具有曲線狀輪廓的構(gòu)件 2.從動(dòng)件作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)的構(gòu)件 往復(fù)移動(dòng)直動(dòng)從動(dòng)件 往復(fù)擺動(dòng)擺動(dòng)從動(dòng)件 3.機(jī) 架機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件,凸輪機(jī)構(gòu)的組成,直動(dòng)從動(dòng)件,擺動(dòng)從動(dòng)件,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,優(yōu)點(diǎn)：,只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭?dòng)件得到所需的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。,缺點(diǎn)：,運(yùn)動(dòng)副為點(diǎn)接觸或線接觸，易磨損，所以，通常多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)。,凸輪傳動(dòng)特點(diǎn),,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,2按從動(dòng)件的形狀分類（見圖橫排）：有尖端從

4、動(dòng)件、滾子從動(dòng)件、平底從動(dòng)件、曲面從動(dòng)件凸輪。,二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類,1按凸輪的形狀分類,（1）盤形凸輪，如圖所示。,（2）圓柱凸輪，如圖所示。,（3）移動(dòng)凸輪，如圖所示。,,,,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,圖5 按從動(dòng)件分類的凸輪機(jī)構(gòu),當(dāng)位置要求準(zhǔn)確,當(dāng)受力較大時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí),從動(dòng)件使用的場(chǎng)合,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,3按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分類（見圖5豎排）：,（1）移動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件相對(duì)機(jī)架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。,（2）偏移放置：即不對(duì)心放置的移動(dòng)從動(dòng)件，相對(duì)機(jī)架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。,（3）擺動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件相對(duì)機(jī)架作往復(fù)擺動(dòng)。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,鎖合保持從動(dòng)件與凸輪之間的高副接觸。 （1）力

5、鎖合凸輪機(jī)構(gòu) ： 依靠重力、彈簧力或其他外力來保證鎖合（內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)、刀架送給機(jī)構(gòu)等）。,4、按鎖合方式分：,,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,,力鎖合凸輪機(jī)構(gòu),,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,依靠凸輪和從動(dòng)件幾何形狀來保證鎖合。,,（2）形鎖合凸輪機(jī)構(gòu) ：,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,一、凸輪傳動(dòng)的工作過程 如圖為一對(duì)心移動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，其工作過程： 即s=s（），v=v（），a=a（）。通常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)線圖直觀地表述這些關(guān)系。,第二節(jié) 凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,凸輪傳動(dòng)工作過程的有關(guān)名詞：,,,,,基圓以凸輪的最小向徑為半徑所作的圓稱為基圓，基圓半徑用rb

6、表示。（基圓半徑 rb） 凸輪轉(zhuǎn)角； 推程、回程、升程h、近停程、遠(yuǎn)停程； 推程運(yùn)動(dòng)角0； 回程運(yùn)動(dòng)角0 ； 遠(yuǎn)停角s ； 近停角s ； 一般推程是凸輪機(jī)構(gòu)的工作行程。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,,,,,推程、遠(yuǎn)停程、回程,當(dāng)凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件將重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過程。,,,0 s 0,,,,近停程,s ,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,如圖b所示，它簡(jiǎn)稱為從動(dòng)件位移曲線。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,生產(chǎn)中對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)要求是多樣的； 凸輪的輪廓形狀決定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，反之，從動(dòng)件的不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求凸輪具有不同形狀的輪廓； 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，首先根據(jù)工作要求確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再據(jù)此來

7、設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線。 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律其位移s、速度v和加速度a等隨凸輪轉(zhuǎn)角 而變化的規(guī)律。 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用方程或線圖表示。,,第二節(jié) 常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,,,,,,,從動(dòng)件在推程或回程的運(yùn)動(dòng)速度為常數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移線圖,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,剛性沖擊等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)始末兩點(diǎn)，速度有突變，理論上瞬時(shí)加速度無窮大，因而產(chǎn)生無窮大的慣性力。由于構(gòu)件材料的彈性，加速度和慣性力達(dá)不到無窮大，但仍會(huì)對(duì)機(jī)構(gòu)造成強(qiáng)烈的沖擊。也稱為“硬沖”。,轉(zhuǎn)速很低以及輕載的場(chǎng)合,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,,從動(dòng)件在一個(gè)行

8、程中，前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半行程作等減速運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 位移曲線為兩段光滑相連開口相反的拋物線； 速度曲線為斜直線； 加速度曲線為平直線；,2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,注意作圖方法,柔性沖擊：適用于中速、中載的場(chǎng)合。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,圖8 等加速運(yùn)動(dòng),,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,3、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律,點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在這個(gè)圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，如圖9a。前半程：,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,后半程,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：,由圖可見，在推程始末點(diǎn)處仍有加速度的有限值的突變，即存在“軟沖”； 因此只適用于中、低速； 但若從動(dòng)件作無停歇的升

9、降升型連續(xù)運(yùn)動(dòng)，則加速度曲線為光滑連續(xù)的余弦曲線，消除了“軟沖”，故可用于高速。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,三、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇： 選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，需考慮凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用場(chǎng)合、工作條件等。所選的運(yùn)動(dòng)規(guī)律首先應(yīng)滿足凸輪在機(jī)械中執(zhí)行工作的要求。因此選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)該： 1）、對(duì)于只要求從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)一定的位移，對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律無嚴(yán)格要求的低速凸輪傳動(dòng)，可選易于加工的圓弧和直線作為凸輪的輪廓。 2）、對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有要求的凸輪傳動(dòng)，應(yīng)按其要求確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 3）、在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下工作的凸輪，選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)要考慮它的特性、加速度變化情況，力求避免過大的慣性力，減小沖擊和振動(dòng)。宜選用余弦加速度運(yùn)

10、動(dòng)規(guī)律。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,為什么汽車發(fā)動(dòng)機(jī)要不定期檢測(cè)凸輪軸？,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,第三節(jié) 凸輪設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)尺寸確定,設(shè)計(jì)方法：1.圖解法 2.解析法 設(shè)計(jì)一般精度凸輪時(shí)常被采用圖解法； 設(shè)計(jì)高精度凸輪，則必須用解析法，但計(jì)算復(fù)雜； 本節(jié)主要討論圖解法。 基本原理：反轉(zhuǎn)法原理。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,一、圖解法,“反轉(zhuǎn)法” 原理：給機(jī)構(gòu)加上一個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并沒有改變。,圖11 圖解法設(shè)計(jì)凸輪是基于反轉(zhuǎn)法原理,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,1對(duì)心移動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪輪廓,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,（4）將B0、B1、B2、...連成 光滑的曲線，得要求凸輪輪廓（圖

11、a）。,（1）按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位移線圖 （圖b），并將橫坐標(biāo)等分分段。,（2）沿1反方向取角度t、h、 S，等分，得C1、C2、...點(diǎn)。連接OC1、OC2、...便是從動(dòng)件導(dǎo)路的各個(gè)位置。,（3）取B1C1=11、B2C2=22、 ...得反轉(zhuǎn)后尖頂位置 B1、B2、A3、...。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,,,,,,,,,,,實(shí)際輪廓曲線,,理論輪廓曲線,對(duì)心滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì),,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,3對(duì)心平底從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線,圖14 對(duì)心平底從動(dòng)件盤形凸輪,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,如圖15所示，偏置移動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的繪制方法也與前述相似

12、。但由于從動(dòng)件導(dǎo)路的軸線不通過凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，其偏距為e。所以從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過程中，其導(dǎo)路軸線始終與以偏距e為半徑所作的偏距圓相切，因此從動(dòng)件的位移應(yīng)沿這些切線量取。,4偏置移動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪輪廓,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,圖15偏置移動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤形凸輪,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,二、凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定,設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)，既要保證從動(dòng)件能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還須使機(jī)構(gòu)傳力性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，滿足強(qiáng)度和安裝等要求，因此，應(yīng)注意處理好下述問題： 1.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角； 2.滾子半徑的選擇 ； 3.凸輪基圓半徑的確定； 4.凸輪機(jī)構(gòu)的材料。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,1、壓力角不計(jì)摩擦?xí)r，凸輪對(duì)

13、從動(dòng)件的作用力（法向力）與從動(dòng)件上受力點(diǎn)速度方向所夾的銳角。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角：,壓力角越小傳力越好。 自鎖當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)處于壓力角大到使有效分力不足以克服摩擦阻力的位置，不論推力多大，都不能使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)。 臨界壓力角機(jī)構(gòu)開始出現(xiàn)自鎖時(shí)的壓力角。,有效分力： 有害分力：,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角：,為了保證良好的傳力性能，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使 amax

14、,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,凸輪壓力角的測(cè)量及影響因素：,測(cè)量方法：量角器（下頁）； 壓力角有關(guān)因素：基圓半徑b等。 基圓半徑較大的凸輪對(duì)應(yīng)點(diǎn)的壓力角較小，傳力性能好些，但結(jié)構(gòu)尺寸較大； 基圓半徑小時(shí)，壓力角較大，容易引起自鎖，但凸輪的結(jié)構(gòu)比較緊湊。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,凸輪壓力角的測(cè)量,,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,圖17 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與力的關(guān)系,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,因受力較小且無自鎖問題，故許用壓力角可取得大些，通常=80,推程（工作行程）：,移動(dòng)從動(dòng)件 =30,擺動(dòng)從動(dòng)件 =45,回程：,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,2、滾子半徑的選擇 設(shè)計(jì)要求：滾子尺寸的設(shè)計(jì)要滿足強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)特

15、性。,從強(qiáng)度要求考慮，滾子半徑一般應(yīng)滿足：,從運(yùn)動(dòng)特性考慮，不能發(fā)生運(yùn)動(dòng)的失真現(xiàn)象。為避免發(fā)生這種現(xiàn)象，要對(duì)滾子半徑加以限制。,rr(0.1-0.5)rb,滾子尺寸與min關(guān)系,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,由上式可知：實(shí)際輪廓曲率半徑總大于理論輪廓曲率半徑。因而，不論選擇多大的滾子，都能做出實(shí)際輪廓。,2)凸輪理論輪廓的外凸部分,由圖18b可得a=min-r T （1）當(dāng)min rT時(shí)，則有a 0，如圖18b所示，實(shí)際輪廓為一平滑曲線。,1)凸輪理論輪廓的內(nèi)凹部分 由圖18a可得：a= min+rT,圖18 滾子半徑對(duì)輪廓的影響,滾子尺寸對(duì)輪廓的影響,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,（2）當(dāng)min =

16、rT時(shí)，則有a= 0，如圖18c所示 ，在凸輪實(shí)際輪廓曲線上產(chǎn)生了尖點(diǎn)，這種尖點(diǎn)極易磨損，磨損后就會(huì)改變從動(dòng)件預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,（3）當(dāng)min rT時(shí)，則有a 0 時(shí)，如圖18d所示，這時(shí)實(shí)際輪廓曲線發(fā)生相交，圖中陰影部分的輪廓曲線在實(shí)際加工時(shí)被切去，使這一部分運(yùn)動(dòng)規(guī)律無法實(shí)現(xiàn)。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,為了使凸輪輪廓在任何位置既不變尖也不相交，滾子半徑必須小于理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑min。 如果min過小，按上述條件選擇的滾子半徑太小而不能滿足安裝和強(qiáng)度要求時(shí)。就應(yīng)當(dāng)把凸輪基圓尺寸加大，重新設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線 。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,3、基圓半徑的確定,基圓半徑越大，壓力角越小

17、。從傳力的角度來看，基圓半徑越大越好；從機(jī)構(gòu)緊湊的角度來看，基圓半徑越小越好。 在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足許用壓力角要求的前提下，選取最小的基圓半徑。 通常要求rb(1.62)d,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,第四節(jié) 凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的材料,凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，凸輪輪廓與從動(dòng)件之間理論上為點(diǎn)或線接觸。接觸處有相對(duì)運(yùn)動(dòng)并承受較大的反復(fù)作用的接觸應(yīng)力，，因此容易發(fā)生磨損和疲勞點(diǎn)蝕，這要求凸輪和滾子的工作表面硬度高、耐磨、有足夠的表面接觸強(qiáng)度，心部有較大的韌性。凸輪常用的材料及熱處理可參考下表：,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,從動(dòng)件接觸端（包括尖頂、滾子或平底）可采用與凸輪相同的材料。 在生產(chǎn)實(shí)際中，從動(dòng)件一般可用45鋼，接觸端經(jīng)表面淬火。對(duì)高速、重載或使用靠模凸輪時(shí)，可采用碳素工具鋼T8、T10。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,小結(jié),本章要求重點(diǎn)掌握： 1、凸輪機(jī)構(gòu)的組成和應(yīng)用。 2、凸輪機(jī)構(gòu)的類型、從動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 3、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和基本尺寸的確定。 4、凸輪、從動(dòng)件材料的選擇。,,,汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第九章,課后習(xí)題 9-2、9-3、9-4、9-8、9-9、9-10、9-14,,,