凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)2認(rèn)識(shí)凸輪輪廓曲線1.了解凸輪機(jī)構(gòu)的組成及分類；2.了解凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程；3.了解影響凸輪機(jī)構(gòu)工作的主要參數(shù)。凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)引入圖3-3-1所示為內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)，工作時(shí)要求在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，氣門迅速打開，隨即迅速關(guān)閉，然后關(guān)閉不動(dòng)，試分析其工作過程并說明如何控制氣門的開啟和關(guān)閉？任務(wù)分析配氣機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣管道的控制機(jī)構(gòu)。目前，四沖程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都采用氣門式配氣機(jī)構(gòu)，其功用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作循環(huán)的要求，定時(shí)開啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門，使新鮮可燃混合氣(汽油機(jī))或空氣(柴油機(jī))得以及時(shí)進(jìn)入汽缸，并及時(shí)排出廢氣。圖3-3-1所示的配氣機(jī)構(gòu)中，運(yùn)用了凸輪機(jī)構(gòu)。本任務(wù)通過學(xué)習(xí)凸輪機(jī)構(gòu)的組成、工作原理、特點(diǎn)及主要參數(shù)來認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)，并分析凸輪軸是怎樣控制氣門的開啟和關(guān)閉的。任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)1.凸輪機(jī)構(gòu)的組成如圖3-3-1b所示，凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組合而成的一種高副機(jī)構(gòu)。其中凸輪是一種具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它通常作為主動(dòng)件做等速轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。相關(guān)知識(shí)任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)2.凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，就可以使從?dòng)件實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)是高副機(jī)構(gòu)，易磨損，只宜用于傳力不大的場合；從動(dòng)件的行程不宜過大，否則會(huì)使凸輪尺寸變化過大，機(jī)構(gòu)變得笨重；凸輪精度要求較高，制造較復(fù)雜，一般需用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)的類型，見表3-3-1。任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)三、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程如圖3-3-3所示，為一對心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理圖。以其為例介紹凸輪機(jī)構(gòu)工作過程中涉及的基本概念，詳見表3-3-2。任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)三、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程圖3-3-3所示凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程可用表3-3-3表示。任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)四、凸輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)1.壓力角從動(dòng)件與凸輪表面任一接觸點(diǎn)處，從動(dòng)件的受力方向F與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度方向之間所夾的銳角叫做壓力角(見圖3-3-4)。各點(diǎn)的壓力角是變化的。

F1與F2是F的兩個(gè)分力。F1是與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向同的力，為有用分力；F2是與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方向垂直的力，為有害分力。F1=Fcosα，F(xiàn)2=Fsinα。任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)壓力角越大，有用分力越小，有害分力越大，所以壓力角不能過大。壓力角過大會(huì)出現(xiàn)機(jī)構(gòu)自鎖，即卡死不能動(dòng)的現(xiàn)象。為保證機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須規(guī)定許用壓力角[α]，且要求α≤[α]。許用壓力角[α]的推薦值見表3-3-4。任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)四、凸輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)2.凸輪基圓半徑r0設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，基圓半徑r0選得越小，所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)越緊湊。但基圓半徑的減小會(huì)使壓力角增大(見圖3—3—5)，對機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不利。所以一般情況下，為使凸輪結(jié)構(gòu)緊湊些，在傳動(dòng)剛度允許的條件下，凸輪基圓半徑盡量取小些。經(jīng)驗(yàn)公式：任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)四、凸輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)3.滾子半徑rT一般情況下，按下式確定滾子半徑:任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)實(shí)施根據(jù)所學(xué)凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程，分析四沖程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用的內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的4個(gè)工作過程。1.推程如圖3-3-1所示，凸輪逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，當(dāng)凸輪的曲線輪廓BA部分(向徑逐漸增大)與氣門桿平底接觸時(shí)，輪廓迫使氣門桿(從動(dòng)件)克服彈簧力向下移動(dòng)，從而使氣門打開，即凸輪轉(zhuǎn)過推程運(yùn)動(dòng)角δ1，從動(dòng)件完成推程運(yùn)動(dòng)。2.遠(yuǎn)停程當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)，凸輪的曲線輪廓AD

部分(等半徑圓弧)通過氣門桿時(shí)，氣門桿靜止不動(dòng)，氣門保持打開狀態(tài)，即凸輪轉(zhuǎn)過遠(yuǎn)停程角δ2

，從動(dòng)件完成遠(yuǎn)停程。任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)實(shí)施3.回程當(dāng)凸輪曲線輪廓DC部分(向徑逐漸減小)與氣門桿平底接觸時(shí)，氣門桿(從動(dòng)件)在彈簧力的作用下向上移動(dòng)，從而使氣門關(guān)閉，即凸輪轉(zhuǎn)過回程運(yùn)動(dòng)角δ3

，從動(dòng)件完成回程運(yùn)動(dòng)。4.近停程當(dāng)凸輪曲線輪廓CB部分(等半徑圓弧)通過氣門桿時(shí)，氣門桿靜止不動(dòng)，氣門保持關(guān)閉狀態(tài)，即凸輪轉(zhuǎn)過近停程角δ4

，從動(dòng)件完成近停程。由以上分析可知，凸輪的形狀決定著氣門桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪的形狀影響氣門的開閉時(shí)刻及高度。凸輪軸每轉(zhuǎn)一周，推動(dòng)氣門桿按預(yù)定的要求打開或關(guān)閉閥門，從而完成進(jìn)氣和排氣動(dòng)作。任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)1認(rèn)識(shí)凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)2認(rèn)識(shí)凸輪輪廓曲線凸輪機(jī)構(gòu)任務(wù)2認(rèn)識(shí)凸輪輪廓曲線1.了解從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及適用場合；2.掌握用“反轉(zhuǎn)法”設(shè)計(jì)對心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線。任務(wù)2

認(rèn)識(shí)凸輪輪廓曲線任務(wù)引入如圖3-3-7所示，已知一對心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，基圓半徑r0=20mm，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律見表3-3-5，試設(shè)計(jì)該凸輪的輪廓曲線。任務(wù)分析凸輪的輪廓形狀取決于從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按照選定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和其他具體條件(凸輪的轉(zhuǎn)向、基圓半徑、偏距等)就可進(jìn)行凸輪輪廓的設(shè)計(jì)。本任務(wù)主要學(xué)習(xí)常見的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及怎樣設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線。任務(wù)2

認(rèn)識(shí)凸輪輪廓曲線一、從動(dòng)件常見的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過程中的速度為常數(shù)，即速度保持不變。如圖3-3-8所示。適用于凸輪做低速回轉(zhuǎn)，從動(dòng)件質(zhì)量小的場合。相關(guān)知識(shí)任務(wù)2

認(rèn)識(shí)凸輪輪廓曲線二、凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方法有圖解法和解析法兩種，常用圖解法。圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓采用的方法是反轉(zhuǎn)法。設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位移曲線并作出等分線，然后按同一比例畫出基圓，將基圓按與凸輪轉(zhuǎn)向相反的方向進(jìn)行相對應(yīng)的等分，在基圓的等分線延長線上截取與位移曲線圖中對應(yīng)的等分線段，得到交點(diǎn)，將各點(diǎn)光滑相連即可得所需設(shè)計(jì)的凸輪輪廓曲線。任務(wù)2

認(rèn)識(shí)凸輪輪廓曲線知識(shí)鏈接設(shè)計(jì)對心滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線，還是用反轉(zhuǎn)法按設(shè)計(jì)對心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓曲線的畫法畫出，即得到滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪的理論輪廓曲線。在此曲線上取若干個(gè)點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑作圓，畫出這些圓的內(nèi)包絡(luò)線，即得到滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪的實(shí)際輪廓曲線，如圖3-3-12所示。任務(wù)2

認(rèn)識(shí)凸輪輪廓曲線

繪制平面機(jī)構(gòu)的簡圖包括運(yùn)動(dòng)副的概念、分類、應(yīng)用及簡圖的畫法，以及分析常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制等內(nèi)容。

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)，掌握三種機(jī)構(gòu)的判別方法及演化形式。實(shí)際生產(chǎn)中，合理利用急回特性、死點(diǎn)位置特性，克服死點(diǎn)的危害。