4-1概述
一、凸輪機構的分類
1.按凸輪的形狀分類
(1)盤形凸輪它是凸輪的最基本形式,是一個具有變化向徑的盤形構件,通常作回轉運動,而從動件在垂直於凸輪軸線的平麵內運動。如盤形凸輪的回轉中心趨於無窮遠時,凸輪將作直移運動,這時的凸輪被稱為移動凸輪。
(2)柱體凸輪可以認為是將移動凸輪卷成某一圓柱體或錐體而形成。
以上兩種凸輪又可以按從動件與凸輪的相對運動關係,分別稱為平麵及空間凸輪機構。
2.按凸輪與從動件鎖合(保持接觸)的方式分類
(1)力鎖合(或力封閉)凸輪機構它是利用重力、彈簧力或其它外力,使從動件與凸輪始終保接持觸。
(2)幾何鎖合(或形封閉)凸輪機構它依靠高副元素本身的幾何形狀,使從動件與凸輪保持接觸,常見有以下幾種形式:
槽道凸輪機構凸輪廓線製成一凹槽,將從動件的滾子置於凹槽之中,依靠槽兩側的約束實現鎖合。
等寬凸輪機構將從動件做成矩形框架結構,保證凸輪廓線上任何兩條平行切線間的距離恒等於矩形框架的內邊寬度。這種凸輪在設計時,隻能按凸輪轉。
圍內去遊足某一運費規律,餘下的廓線則按照等寬條件來確定。所以,從動件可賣現的運動規律就受到了限製。
(3)等徑凸輪機構對這種凸輪,過其軸線作向徑線,與凸輪廓線(指理論廓線)得到兩交點,其間距離為一定長,且恒等於從動件上兩滾子中心間的距離,這樣就可以使凸輪與具有定長中心距的兩滾子始終保持接觸。設計上與等寬凸輪有些類,必須滿足等徑條件,其實現的運動規律同樣受到限製。
(4)共軛凸輪機構(主回凸輪)為了克服前述兩種凸輪僅能在180。範圍內實現從動件預期運動規律的弱點,產生了共軛凸輪。它由固連在一起的一對凸輪構成,分別稱為主凸輪和回凸輪,前者控製推程,後者控製回程。主凸輪廓線可根據從動件預實現的運動規律在360。範圍內來設計,而回凸輪則應以主凸輪為基準進行設計。
4-2從動件常用的運動規律
凸輪機構中,一定的凸輪廓線對應於一定的從動件運動規律,從動件的運動情況完全取決於凸輪麻線的形狀。反之,若給定了從動件的運動規律,便可以確定出相應的凸輪麻線。所以,如何按照生產工藝要求,選擇出恰當的運動規律,乃是凸輪設計的首要
問題。下麵將介紹幾種常用的運動規律。
常用的運動規律包括兩大類:(1)多項式類運動規律。(2)三角函數類運動規律。有時還將兩類運動規律組合起來使用。以下僅對從動件推程段討論幾種常用的運動規律,至於回程段可用類似的方法加以分析。
1.三角函數類基本運動規律
一般來說,三角函數曲線本身及其微分曲線是連續的,如果選擇與組合的恰當,即在兩段曲線的接點上滿足一階導數、二階導數及高階導數連續,很容易獲得的運動性能。下麵就介紹兩種最基本的三角函數運動規律。
1)餘弦加速度運動規律(簡諧運動規律)
質點在圓周上作勻速運動,它在圓直徑上的投影所構成的運動規律,被稱為“簡諧運動”。
從動件作簡諧運動時,其如速度呈餘弦規律變化,這種運動規律在始末兩點上,加速度仍有突變,也會引起柔性衝擊,一般用於中速場合。隻有當從動件的運動循環為“升一降一升”型,才可能獲得連續的如速度曲線,此時就可用於高速。
2)正弦加速度運動規律(擺線運動規律)
從動件按擺線運動規律運動,其加速度呈正弦規律。可以看出擺線運動規律的速度及如速度變化曲線均是連續的,它既沒有剛性衝擊,也沒有柔性衝擊,故可用於高速。
3)組合型(改進型)運動規律
為了克服上述某種單一基本運動規律的缺陷以獲得更佳的運動特性,常常將幾種基本運動規律(曲線)拚接起來,成為組合型運動規律,或者稱“改進型運動規律”。拚接曲線時應注意,對低速凸輪,避免產生剛性衝擊,即必須使位移和速度曲線(包括始點和終點)連續。對於中高速凸輪,避免產生柔性衝擊,為此必須使加速度曲線連續。可見,采用組合型運動規律時,針對不同情況,保證在接點處兩種運動規律決定的位移,速度或加速度值按給定的運動規律設計盤形凸輪廓線圖解法