◆掌握凸輪機(jī)構(gòu)的組成、類型、應(yīng)用和特點(diǎn)。◆掌握凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程。◆了解凸輪的材料。課題一凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和類型圖5—1—1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)1—凸輪軸2—?dú)忾T桿3—彈簧4—凸輪5—活塞6—齒形帶7—曲軸

凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)械中是一種常用機(jī)構(gòu)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)，就是通過凸輪機(jī)構(gòu)來控制氣門的開閉、柴油機(jī)的噴油泵供油、汽油泵的供油、分電器的配電等。凸輪機(jī)構(gòu)在自動(dòng)化機(jī)械生產(chǎn)中有更為廣泛的應(yīng)用。那么凸輪機(jī)構(gòu)是怎樣控制這些機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和要求的呢?

一、凸輪機(jī)構(gòu)的工作過程

當(dāng)凸輪軸1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其輪廓將迫使氣門桿2向下移動(dòng)打開氣門，可燃混合氣進(jìn)入氣缸；當(dāng)凸輪的最小半徑處于與氣門桿接觸時(shí)，氣門保持關(guān)閉。這樣氣門即按預(yù)定時(shí)間打開或關(guān)閉，以完成內(nèi)燃機(jī)的配氣功能。圖5—1—1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)1—凸輪軸2—?dú)忾T桿3—彈簧4—凸輪5—活塞6—齒形帶7—曲軸二、凸輪機(jī)構(gòu)的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)主要由凸輪、從動(dòng)桿、機(jī)架三個(gè)部分組成。凸輪為主動(dòng)件，做定軸等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，隨凸輪輪廓的變化得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從動(dòng)件按一定規(guī)律做往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)，其特點(diǎn)及應(yīng)用場合見下表。三、凸輪機(jī)構(gòu)的類型四、凸輪的材料通常凸輪用45號(hào)鋼或40Cr鋼制造，表面淬火硬度至52～58HRC；要求更高時(shí)，可用15號(hào)鋼、20Cr鋼、20CrMnTi鋼滲碳并淬火至56～62HRC，滲碳層深度一般為0.8～1.5mm；或采用可進(jìn)行氮化處理的鋼材，經(jīng)氮化處理后，使表面硬度達(dá)到60～67HRC，以增強(qiáng)凸輪表面的耐磨性?！袅私馔馆啓C(jī)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)。◆了解等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律和等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。◆能繪制等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律和等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移曲線。課題二凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)能否按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律正常工作，主要取決于凸輪的輪廓曲線，因此在設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線之前，應(yīng)首先根據(jù)工作要求確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，加工凸輪的依據(jù)就是確定凸輪的輪廓曲線。那么凸輪輪廓與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)有什么樣的關(guān)系呢?從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律又有哪些?一、凸輪輪廓曲線的基本參數(shù)：1.基圓半徑rb凸輪輪廓上的最小半徑rb稱為基圓半徑，以凸輪的最小半徑rb所作的圓稱為凸輪的基圓。基圓半徑受到以下三方面的限制：

（1）基圓半徑rb應(yīng)大于凸輪軸的半徑；

（2）應(yīng)使機(jī)構(gòu)的最大壓力角αmax小于或等于許用壓力角[α]；

（3）應(yīng)使凸輪實(shí)際廓線的最小曲率半徑大于許用值，即ρsmin≥[ρs]

。2.行程h和轉(zhuǎn)角δ行程h：從動(dòng)件上升或下降的最大位移。推程：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過角度δ0時(shí)，其AB段輪廓將從動(dòng)件按一定規(guī)律推至最高位置B′。從動(dòng)件的這一過程稱為推程，δ0稱為推程運(yùn)動(dòng)角。

遠(yuǎn)停程角：當(dāng)凸輪繼續(xù)δ1轉(zhuǎn)時(shí)，其間凸輪的徑向尺寸不變，從動(dòng)件在最遠(yuǎn)位置靜止不動(dòng)，δ1稱為遠(yuǎn)停程角。

回程運(yùn)動(dòng)角：當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)δ2時(shí)，從動(dòng)件按一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律回到起始位置，這一過程稱為回程，其對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角δ2稱為回程運(yùn)動(dòng)角。

近停程角：凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過δ3時(shí)，從動(dòng)件在最近位置靜止不動(dòng)，δ3稱為近停程角。3.壓力角α（1）壓力角的概念作用力Fn與從動(dòng)桿速度v所夾的銳角α稱為凸輪機(jī)構(gòu)在圖示位置的壓力角。（2）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與凸輪基圓半徑的關(guān)系如圖所示，其他條件相同時(shí)，若rb取得較大，則壓力角較小，受力情況良好，但機(jī)構(gòu)的尺寸較大；反之，基圓半徑rb取得越小,結(jié)構(gòu)越緊湊,但壓力角越大，機(jī)構(gòu)的傳力性能將越差。滾子半徑的選擇采用滾子從動(dòng)件時(shí),凸輪的輪廓曲線形狀與滾子半徑rT的大小直接相關(guān)。設(shè)凸輪實(shí)際輪廓線曲率半徑為ρ',理論輪廓線曲率半徑為ρ,滾子半徑為rT。如圖5—2—4a所示,對于凸輪內(nèi)凹部分,ρ'=ρ+rT,無論rT大小如何,實(shí)際輪廓線總可以畫出來。而對于凸輪外凸部分,若ρ>rT,如圖5—2—4b所示,實(shí)際輪廓線可以畫出來;若ρ=rT,如圖5—2—4c所示,此處實(shí)際輪廓線變尖,凸輪容易磨損;若ρ<rT,如圖5—2—4d所示,圖中陰影部分表示此處實(shí)際輪廓線相交,在加工時(shí)將被切去,使從動(dòng)件不能與這部分輪廓線接觸,因而從動(dòng)件將不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,這種現(xiàn)象稱為運(yùn)動(dòng)失真。為了避免凸輪工作輪廓線變尖或運(yùn)動(dòng)失真,一般要求rT<0.8ρmin,凸輪工作輪廓線的最小曲率半徑一般不小于3~5mm。二、從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律特點(diǎn)：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的起始和終止位置速度有突變，使加速度達(dá)到無窮大，產(chǎn)生剛性沖擊，適用于凸輪作低速回轉(zhuǎn)、從動(dòng)件質(zhì)量小的場合。2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律特點(diǎn)：速度曲線連續(xù)，避免了剛性沖擊。加速度曲線在運(yùn)動(dòng)的起始、中點(diǎn)和終止位置發(fā)生有限突變，產(chǎn)生柔性沖擊，適用于凸輪作中速回轉(zhuǎn)、從動(dòng)件質(zhì)量不大的場合。一、填空題1．以凸輪的_______半徑所做的圓，稱為基圓。2．在凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)桿的_________________________________稱為行程。3．等加速等減速運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，能避免傳動(dòng)中突然的_______，消除強(qiáng)烈的_______提高機(jī)構(gòu)的工作平穩(wěn)，因此多用于凸輪轉(zhuǎn)速_______和從動(dòng)桿質(zhì)量_______的場合。二、選擇題1．等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移曲線是（）A.一段斜直線B.一段拋物線C.二段拋物線2．等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的s--δ曲線形狀是（）A.一段斜直線B.一段拋物線C.二段拋物線3．按等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律工作的凸輪機(jī)構(gòu)（）A.會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊B.