-11-3驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計3.1凸輪機構(gòu)的設(shè)計在各種機械，特別是在自動機械和自動控制裝置中，廣泛地應(yīng)用著凸輪機構(gòu)。凸輪是分配閥驅(qū)動系統(tǒng)中十分重要的元件，它可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成為直線往復運動，而且機構(gòu)簡單緊湊。凸輪設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)工作要求選擇合適的凸輪機構(gòu)的型式，和推桿運動規(guī)律的確定，并合理的選定有關(guān)的結(jié)構(gòu)尺寸，然后根據(jù)選定的推桿的運動規(guī)律設(shè)計合適的凸輪的輪廓曲線。3.1.1推桿的運動規(guī)律，形狀的確定由于設(shè)計題目只是要求了推程,考慮到分配器的開啟力比較大,因此推桿的運動規(guī)律選擇勻速運動即一次多項式運動規(guī)律,這樣分配閥的開啟也比較的平穩(wěn)，整個驅(qū)動系統(tǒng)也就比較的平穩(wěn)。設(shè)凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動，s是推桿的位移。a是推桿的加速度。在推程時，凸輪的運動角為0，推桿完成行程h，當采用一次多項式時，圖3.1為其運動線圖（推程）。hsva)b)00hc)a+0圖3.1頂桿的運動線圖-12-由圖可知，推桿在運動開始和終止的瞬時，因速度有突變，所以這時推桿的加速度在理論上將出現(xiàn)瞬時的無窮大值，致使推桿突然產(chǎn)生非常大的慣性力，因而使凸輪機構(gòu)受到極大的沖擊，這種沖擊稱為剛性沖擊。這也就是該運動規(guī)律的缺點。但總的來說，推桿的運動還是比較的平穩(wěn)。采用對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)，這種推桿由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦，所以磨損比較小，可以用來傳遞比較大的動力。3.1.2凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定（1）凸輪機構(gòu)的壓力角，基圓半徑，凸輪材料的確定根據(jù)實踐經(jīng)驗在推程時，對直動推桿，許用壓力角的值一般為=30，限制推程的壓力角=30，則對心直動推桿凸輪機構(gòu)的基圓為：mmstgddrs5.749.1058.022.09.100（3.1）則凸輪的基圓半徑為0r74.5mm，考慮到凸輪軸的尺寸，初選為0r=100mm，則滾子的半徑1510)15.01.0(0rrrmm，取10rrmm。選擇凸輪的材料為40rC，熱處理方法：高頻淬火，表面56-60HRC,芯部45-50HRC。滾子材料選為T8，淬火HRC5862。（2）凸輪機構(gòu)中的作用力凸輪機構(gòu)受力如圖3.2所示：圖3.2凸輪機構(gòu)的受力圖-13-可以忽略滾子和凸輪之間的摩擦力，在這種情況下，以從動件為示力體，則其靜力平衡方程式為：tguPF)12(1cos/（3.2）其中，tgu)12(被稱為摩擦因子，用f代替，是從動件懸臂長度與導向支承長度之比，則：fPF1cos/（3.3）其中，從動件上升時取“+”，從動件下降取“-”；取u的平均值u=0.1，為了減少從動件支承處的反作用力，減少導軌的磨損，應(yīng)盡量增大支承處的長度和減小從動件懸臂長度故取=0.8，則f=0.15沿支桿方向的力：fPFF1cos1（3.4）凸輪軸上的扭矩量：（兩個凸輪）rtgrfPFrTF1sincos)1(sin（3.5）其中，r是從凸輪軸中心到所述點的半徑，最大扭矩決定于凸輪軸上的載荷,即驅(qū)動系統(tǒng)所需的功率。根據(jù)公式（3.4），推桿對凸輪軸的作用力：（兩個凸輪）15.018.9150011fPFN1.172946.12782則：NF1.17294max根據(jù)公式（3.5），凸輪軸上的扭矩量為：301.17294)9.10100(1tgtgrTFmmN14.1107309（3）凸輪廓線的設(shè)計根據(jù)題目的要求,以及確定的推桿的運動規(guī)律,用作圖法設(shè)計凸輪的廓線.其中為凸輪的轉(zhuǎn)角,s為推桿的推程(單位:mm)；已知：開啟曲線12.5推程10.9mm；在工作過程中，推桿等速上升；mmr1000，mmrrr101.00；-14-作圖方法如下：首先對運動角選定某一分度，并根據(jù)推桿的運動規(guī)律計算其在各分點時的位移值。現(xiàn)選定分度角為2.5，因推桿為等速運動，故可得各分點的位移值如表3.1所示：表3.1各分點推桿的位移02.555.71012.5s（mm）02.184.366.548.7410.9確定推桿在反轉(zhuǎn)運動中占據(jù)的位置。為此，使推桿由起始位置沿方向繞軸O轉(zhuǎn)動,將推程運動角12.5按2.5一個分點等分,得等分角線OA、OB、OC、OD、OE；此即代表推桿在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置。求推桿在復合運動中依次占據(jù)的位置。為此將推程位移表中所計算出的位移值s，直接在等分角線OA、OB、OC、OD、OE，由基圓開始向外量取，得點a，b，c，d，e，次即為推桿的尖頂在復合運動中依次占據(jù)的位置。然后再以o、a、