凸轮机构的凸轮运动学

1 引言

凸轮是一种机械装置,用于通过直接接触将运动传递给从动件。 驱动器称为凸轮,从动部件称为从动件。在 凸轮从动件对,凸轮正常旋转,而从动件可以平移或 振荡。一个熟悉的例子是汽车发动机的凸轮轴,其中 凸轮驱动推杆(从动件)打开和关闭阀门 与活塞的运动同步。

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凸轮的类型

凸轮可以根据其物理形状进行分类。

a) 盘式或板式凸轮(图 6.1a 和 b): 圆盘(或板)凸轮具有不规则的轮廓,可将特定运动传递给从动件。追随者在 垂直于凸轮轴旋转轴的平面,并保持在 通过弹簧或重力与凸轮接触。

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图 6.1 板式或盘式凸轮。

b) 圆柱凸轮(图 6.2):的 圆柱凸轮沿其圆柱面切有一个凹槽。滚轮跟随凹槽,从动件向内移动 平行于圆柱体旋转轴的平面。

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图 6.2 圆柱形凸轮。

c) 平移凸轮(图 6.3a 和 b)。 这 平移凸轮是在导向表面上滑动的轮廓或凹槽板。跟随器可以振荡(图 6.3a)或 往复(图 6.3b)。确定凹槽的轮廓或形状 通过追随者的指定动作。

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图 6.3 平移凸轮

关注者类型:

(i) 基于 接触表面。(图 6.4)

(a) 刀 边缘跟随者

(b) 滚筒 追随 者

(c)平坦 面对追随者

(d) 球形 追随 者

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图 6.4 从动件的类型

(ii)基于 运动类型:(图6.5)

(a) 振荡 追随 者

(b) 翻译 追随 者

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(三) 根据运动路线:

(a) 径向 从动件:直列式凸轮从动件的运动线穿过 凸轮轴的中心(图 6.4a、b、c 和 d)。

(b) 抵销 追随者:对于这种类型,运动线偏离 凸轮轴(图 6.6a、b、c 和 d)。

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图6.6 偏移追随者

凸轮命名法(图 6.7):

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凸轮轮廓 工作轮廓 凸轮表面。

示 踪 Point 从动件刀刃处的点,或滚筒的中心,或 球面的中心。

Pitch Curve 路径 示踪点。

基圆 绘制的最小圆, 与凸轮轮廓相切,其中心位于凸轮轴的轴线上。基圆的大小决定了大小 凸轮。

素数圈 绘制的最小圆,与俯仰曲线相切,其中心位于 凸轮轴的轴线。

压力角 法线到 从动件在接触点处的俯仰曲线和运动方向。

2 从动运动的类型:

凸轮 从动系统旨在实现所需的振荡运动。 为此目的,应在之前选择适当的位移模式 设计凸轮表面。假设凸轮以恒定速度旋转,并且 追随者抬起,停留,回到原来的位置,再次停留 通过凸轮的指定旋转角度,在每转一圈 凸轮。一些标准的追随者运动如下:

他们是, 跟随者运动,

(c) 制服 速度

(b) 修改 匀速

(c) 制服 加速和减速

(d) 简单 谐波运动

(e) 摆线 运动

3 位移图:

位移图:在凸轮中 从动系统,从动件的运动非常重要。它的位移可以与角度作图 凸轮的位移θ,称为位移图。这 从动件的位移沿 y 轴和角度绘制 凸轮的位移 θ 沿 x 轴绘制。从位移 也可以绘制从动件的速度和加速度的图表 凸轮的不同角位移θ。位移、速度和 加速度图绘制一个运行周期,即一个旋转 凸轮。位移图是施工的基本要求 凸轮轮廓。位移图的构建和计算 具有不同运动类型运动的从动件的速度和加速度是 在以下各节中讨论。

(a) 匀速跟随运动:

图3.8 显示具有以下特征的从动件的位移、速度和加速度模式 匀速运动类型。由于跟随者以恒定的速度移动 速度,在上升和下降过程中,位移随θ线性变化。也 由于速度从零变为有限值,因此在短时间内, 从理论上讲,加速度在开始和结束时变得无穷大 上升和下降。

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是的 在从动件的位移图中观察到匀速 从动器的加速度在开始时变得无限大,并且 上升和返回行程的结束。为了防止这种情况,流离失所 图表略有修改。在修改后的形式中,速度 跟随者在每个笔画的开始和结束时均匀变化。 因此,从动件的位移在 这些时期。通过这种修改,加速度在 这些周期,而不是像均匀速度类型那样是无限的 运动。图 3.9 所示的位移、速度和加速度模式

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加速和减速 (UARM):

在这里, 从动件的位移相对于角度呈抛物线变化 凸轮的位移。因此,从动件的速度均匀变化 关于凸轮的角位移。加速/减速 追随者相应地变得恒定。位移、速度和 加速模式如图 3.10 所示

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(d) 简单谐波运动:在 图3.11,点Pl执行的运动,即点P在垂直直径上的投影称为简单 谐波运动。在这里,P 沿圆以均匀的角速度 ωp 移动 半径 r (r = s/2)。

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摆线针轮运动:

摆线 是由圆周上的点生成的路径,如 圆形滚动,在直/平坦的表面上不打滑。已执行的动议 这里的追随者,类似于一个点移动的投影 沿着垂直线上的圆柱曲线,如图 6.12 所示。

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(1) 绘制以下条件的凸轮轮廓

追随 者 type = 刀刃,直列式;扬程 = 50mm;基圆半径=50mm;出行程 带 SHM,用于 600凸轮旋转;居住 450凸轮 旋转;SHM回程,90o凸轮旋转;停留在 剩余期限。

(2) 抽奖 凸轮轮廓在相同的操作条件下,从动件偏移 凸轮中心左侧 10 毫米

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凸轮轮廓 偏移量为 10 mm:

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(2) 绘制以下条件的凸轮轮廓:

追随 者 类型 = 滚子从动件,直列式;扬程 = 25mm;底圆半径=20mm;辊 半径 = 5mm;具有均匀加速和减速的输出冲程,用于 1200凸轮旋转;停留 600凸轮旋转;均匀的回程 加速和减速 , for 900凸轮旋转;停留在 剩余期限。

(4) 抽奖 相同条件下的凸轮轮廓,从动件关闭设置为凸轮右侧 中心 5 毫米,凸轮逆时针旋转。

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(3) 绘制以下条件的凸轮轮廓:

追随 者 类型 = 刀刃从动件,直线;扬程 = 30mm;基圆半径 = 20毫米;120 中匀速的输出冲程0凸轮旋转;住 60 人0;在90期间以均匀速度返回行程0凸轮旋转;停留剩余时间。

位移 图

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(4) 绘制以下条件的凸轮轮廓:

追随 者 type = 平面从动件,直线;从动件上升 20mm 在 120 中使用 SHM0之 凸轮旋转,停留 300凸轮旋转;使用 SHM 返回 1200凸轮旋转和剩余期间的停留。基础 圆半径 = 25mm。

位移 图:

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板凸轮型材的布局:

·        绘制不同 这些不同运动的运动种类和板凸轮轮廓,以及 不同的追随者。

·        SHM、匀速、匀速和 迟钝和摆线轮运动

·        刀刃、滚筒、平面和蘑菇 追随 者。

6从动运动的导数:

·        从动件的速度和加速度 各种类型的运动。

·        速度和加速度的计算 各种类型的运动的追随者。

7圆弧和切线凸轮

·        圆弧

·        切线凸轮

标准凸轮运动:

·        简单谐波运动

·        匀速运动

·        均匀的加速和减速运动

·        摆线轮运动

8压力角度和底切:

·        压力角度

·        削弱

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