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因此,對于質(zhì)量大的從動件系統(tǒng),應(yīng)選擇 !&’( 較 小的運(yùn)動規(guī)律。另外最大加速度干式恒溫器 "&’( 越大,則慣性力越大。由慣性力引起的 #*) 第!章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 動壓力,對機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和磨損都有很大的影響,!!"# 是影響動力學(xué)性能的主要 因素,因此,高速凸輪機(jī)構(gòu)要注意 !!"# 不宜太大。表 $% & 可供選擇從動件運(yùn)動 規(guī)律時(shí)參考。 表 !"# 從動件常用運(yùn)動規(guī)律特性比較 運(yùn)動規(guī)律 最大速度 "!"# #! " ’ 最大加速度 !!"# #!( "( ’ 沖擊 適用范圍 等速 &)** + 剛性 低速輕載 等加等減 ()** ,)** 柔性 中速輕載 余弦 &)$- ,)./ 柔性 中速中載 正弦 ()** 0)(1 無 高速輕載 $" 使凸輪輪廓便于加工 在滿足前兩點(diǎn)的前提下,若實(shí)際工作中對從動件的推程和回程無特殊要求, 則可以考慮凸輪便于加工,而采用圓弧、直線等易加工曲線。 !"$ 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 當(dāng)根據(jù)使用場合和工作要求選定了凸輪機(jī)構(gòu)的類型和從動件的運(yùn)動規(guī)律 后,即可根據(jù)選定的基圓半徑等參數(shù),進(jìn)行凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。凸輪輪廓曲線 的設(shè)計(jì)方法有作圖法和解析法,但無論使用哪種方法,它們所依據(jù)的基本原理都 是相同的。故首先介紹凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理,然后分別介紹作圖法和 解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的方法和步驟。 !"#"$ 凸
輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理 凸輪機(jī)構(gòu)工作時(shí),凸輪和從動件都在運(yùn)動,為了在圖紙上繪制出凸輪的輪廓 曲線,希望凸輪相對于圖紙平面保持靜止不動,為此可采用反轉(zhuǎn)法。下面以圖 $%&$ 所示的對心直動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例來說明這種方法的原理。 如圖 $%&$ 所示,當(dāng)凸輪以等角速度! 繞軸心 $ 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí),從動件在凸 輪的推動下沿導(dǎo)路上、下往復(fù)移動實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動,F(xiàn)設(shè)想將整個凸輪機(jī)構(gòu)以 2! 的公共角速度繞軸心 $ 反向旋轉(zhuǎn),顯然這時(shí)從動件與凸輪之間的相對運(yùn)動 并不改變,但是凸輪此時(shí)則固定不動了,而從動件將一方面隨著導(dǎo)路一起以等角 速度 2! 繞凸輪軸心 $ 旋轉(zhuǎn),同時(shí)又按已知的運(yùn)動規(guī)律在導(dǎo)路中作反復(fù)相對移 動。由于從動件尖頂始終與凸輪輪廓相接觸,所以反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)倪\(yùn)動軌跡就是 凸輪輪廓曲線。 凸輪機(jī)構(gòu)的形式多種多樣,反轉(zhuǎn)法原理適用于各種凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。 !"# 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) &(. 圖 !"#! 反轉(zhuǎn)法原理 !"#"$ 用作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線 !" 直動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 圖 !"#$% 所示為一偏置直動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。設(shè)已知凸輪基圓半 徑 !& 、偏距 "、從動件的運(yùn)動規(guī)律,凸輪以等角速度! 沿逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn),要求繪 制凸輪輪廓曲線。凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)步驟如下: (#)選取位移比例尺"# ,根據(jù)從動件的運(yùn)動規(guī)律作出位移曲線 # ’#,如圖 !"#$( 所示,并將推程運(yùn)動角#& 和回程運(yùn)動角#& ) 分成若干等分; (*)選定長度比例尺"$ +"# 作基圓,取從動件與基圓的接觸點(diǎn) % 作為從動 件的起始位置; (,)以凸輪轉(zhuǎn)動中心 & 為圓心,以偏距 " 為半徑所作的圓稱為偏距圓。在 偏距圓沿 ’! 方向量取#& 、#&# 、#& ) 、#&*
,并在偏距圓上作等分點(diǎn),即得到 ’# 、 ’* 、.、’#! 各點(diǎn); (-)過 ’# 、’* 、.、’#! 作偏距圓的切線,這些切線即為從動件軸線在反轉(zhuǎn)過 程中所占據(jù)的位置; (!)上述切線與基圓的交點(diǎn) (# 、(* 、.、(#! 則為從動件的起始位置,故在量取從 動件位移量時(shí),應(yīng)從 (# 、(* 、.、(#! 開始,得到與之對應(yīng)的 %# 、%* 、.、%#! 各點(diǎn); ($)將 %、%# 、%* 、.、%#! 各點(diǎn)光滑地連成曲線,便得到所求的凸輪輪廓曲 線,其中等徑圓弧段%.%) / 及%#! )% 分別為使從動件遠(yuǎn)、近休止時(shí)的凸輪輪廓曲線。 對于對心直動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu),可以認(rèn)為是 " + & 時(shí)的偏置凸輪機(jī) 構(gòu),其設(shè)計(jì)方法與上述方法基本相同,只需將過偏距圓上各點(diǎn)作偏距圓的切線改 #,& 第!章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 圖 !"#$ 偏置直動尖頂從動件盤形凸輪設(shè)計(jì) 為過基圓上各點(diǎn)作基圓的射線即可。 !" 直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 圖 !"#% 所示為偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu),其輪廓曲線具體作圖步 驟如下:將滾子中心 ! 當(dāng)作從動件的尖頂,按照上述尖頂從動件盤形凸輪輪廓 曲線的設(shè)計(jì)方法作出曲線!& ,這條曲線是反轉(zhuǎn)過程中滾子中心的運(yùn)動軌跡,稱 為凸輪的理論輪廓曲線;以理論輪廓曲線上各點(diǎn)為圓心,以滾子半徑 "’ 為半徑, !"# 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) #(# 作一系列的滾子圓,然后作這族滾子圓的內(nèi)包絡(luò)線!,它就是凸輪的實(shí)際輪廓曲 線。很顯然,該實(shí)際輪廓曲線是上述理論輪廓曲線的等距曲線,且其距離與滾子 半徑 !! 相等。但須注意,在滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,其基圓半徑 !" 應(yīng)為理論輪廓曲線的最小向徑。 圖 #$%& 對心直動滾子從動件盤形凸輪設(shè)計(jì) !" 對心直動平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 圖 #$%’ 所示為對心直動平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu),其設(shè)計(jì)基本思路與上述 滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)相似。輪廓曲線具體作
圖步驟如下:取平底與從動件 軸線的交點(diǎn) " 當(dāng)作從動件的尖頂,按照上述尖頂從動件盤形凸輪輪廓曲線的設(shè) 計(jì)方法,求出該尖頂反轉(zhuǎn)后的一系列位置 "% 、"( 、.、"%# ;然后過點(diǎn) "% 、"( 、.、 "%# 作一系列代表平底的直線,則得到平底從動件在反轉(zhuǎn)過程中的一系列位置, 再作這一系列位置的包絡(luò)線即得到平底從動件盤形凸輪的實(shí)際輪廓曲線。 #" 擺動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 圖 #$%)* 所示為一擺動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。設(shè)已知凸輪基圓半徑 !" 、凸輪軸心與擺桿中心的中心距 #$" 、從動件(擺桿)長度 %"& 、從動件的最大擺 角"+*, 以及從動件的運(yùn)動規(guī)律(如圖 #$%)- 所示),凸輪以等角速度# 沿逆時(shí)針 %.( 第!章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 圖 !"#$ 對心直動平底從動件盤形凸輪設(shè)計(jì) 圖 !"#% 擺動尖頂從動件盤形凸輪設(shè)計(jì) 方向回轉(zhuǎn),要求繪制凸輪輪廓曲線。根據(jù)反轉(zhuǎn)原理,當(dāng)給整個機(jī)構(gòu)以 &! 反轉(zhuǎn) 后,凸輪將不動而從動件的擺動中心 ! 則以 &! 繞 " 點(diǎn)作圓周運(yùn)動,同時(shí)從動 件按給定的運(yùn)動規(guī)律相對機(jī)架 "! 擺動,因此凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)步驟如下: !"# 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) #’’ (!)選取適當(dāng)?shù)谋壤,作出從動件的位移線圖,在位移曲線的橫坐標(biāo)上將 推程角和回程角區(qū)間各分成若干等分,如圖 "#!$% 所示。與移動從動件不同的 是,這里縱坐標(biāo)代表從動件的角位移!,因此其比例尺應(yīng)為 ! && 代表多少角度。 (’)以 ! 為圓心、以 "( 為半徑作出基圓,并根據(jù)已知的中心距 #!$ ,確定從動 件轉(zhuǎn)軸 $ 的位置 $( 。然后以 $( 為圓心,以從動件桿長度 #$% 為半徑作圓弧,交基 圓于 &( 點(diǎn)。$( &( 即代表從動件的初始位置,&( 即為從動件尖頂?shù)某跏嘉恢谩?
())以 ! 為圓心,以 !$( 為半徑作圓,并自 $( 點(diǎn)開始沿著 *" 方向?qū)⒃搱A 分成與圖 "#!$% 中橫坐標(biāo)對應(yīng)的區(qū)間和等分,得點(diǎn) $! 、$’ 、.、$$ 。它們代表反 轉(zhuǎn)過程中從動件擺動中心 $ 依次占據(jù)的位置。 (+)以上述各點(diǎn)為圓心,以從動件桿長度 #$% 為半徑,分別作圓弧,交基圓于 &! 、&’ 、.、&$ 各點(diǎn),得到從動件各初始位置 $! &! 、$’ &’ 、.、$$ &$ ;再分別作 !&! $! %! 、!&’ $’ %’ 、.、!&$ $$ %$ ,使它們與圖 "#!$% 中對應(yīng)的角位移相等, 即得線段 $! %! 、$’ %’ 、.、$$ %$ 。這些線段代表反轉(zhuǎn)過程中從動件所依次占據(jù) 的位置,而 %! 、%’ 、.、%$ 諸點(diǎn)為反轉(zhuǎn)過程中從動件尖頂所處的對應(yīng)位置。 (")將點(diǎn) %! 、%’ 、.、%$ 連成光滑曲線