4.1.1 凸轮机构的基本类型
1)凸轮机构的组成
凸轮机构是由凸轮、从动件和机架3 个基本构件所组成的一种高副机构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。 当它运动时,通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触,使从动件获得预期的运动。 凸轮机构在各种机械,尤其是在自动化生产设备中得到了广泛的应用。
如图4.1 所示为内燃机的配气机构。 凸轮1 是一个具有变化向径的盘形构件,当它回转时,迫使推杆2 在固定导路3 内作往复运动,以控制燃气在适当的时间进入汽缸或排出废气。
如图4.2 所示为自动机床的进刀机构。 当具有凹槽的凸轮1 回转时,其凹槽的侧面迫使从动件2 绕O 点作往复摆动,通过扇形齿轮和刀架上的齿条3 控制刀架作进刀和退刀运动。
2)凸轮机构的分类
在工程实际中,凸轮机构的形式多种多样。 常用的分类方法有以下3 种:
(1)按凸轮的形状分类
①盘形凸轮机构(见图4.1)
凸轮是绕固定轴转动且具有变化向径的盘形构件。 当凸轮绕其固定轴转动时,从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。 它是凸轮的基本形式,结构简单,应用广泛。
②移动凸轮机构(见图4.3)
凸轮是具有曲线轮廓且只能作相对往复直线移动的构件。 它可看成轴心在无穷远处的盘形凸轮。
③圆柱凸轮机构(见图4.2)
凸轮的轮廓曲线位于圆柱面上。 它可看成把移动凸轮卷成圆柱体而得。
图4.1 内燃机配气机构
图4.2 自动机床进刀机构
1—凸轮;2—从动件;3—齿条
(2)按从动件的形状分类(https://www.daowen.com)
①尖底从动件(见图4.4(a))
从动件的尖底能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触,使从动件实现任意的运动规律。 这种从动件结构最简单,但易于磨损,故仅适用于速度较低和作用力不大的场合。
②滚子从动件(见图4.4(b))
从动件底部装有可自由转动的滚子,凸轮与从动件之间的摩擦为滚动摩擦,减小了摩擦磨损,可用来传递较大的动力,故应用较广。
图4.3 移动凸轮机构
图4.4 从动件形状不同的凸轮机构
1—凸轮;2—从动件
③平底从动件(见图4.4(c))
从动件与凸轮之间为线接触,接触处易形成油膜,润滑状况好,传动效率高,常用于高速场合,但仅能与轮廓全部外凸的凸轮相配合。
在各种形式的从动件中,既有作直线往复移动的从动件,也有绕定轴摆动的从动件,前者称为直动从动件(见图4.1、图4.3),后者称为摆动从动件(见图4.2)。 在直动从动件中,若尖底或滚子中心的轨迹通过凸轮的轴心,称为对心直动从动件(见图4.4(a));否则,称为偏置直动从动件(见图4.4(b))。
(3)按凸轮与从动件保持接触的方式分类
①力封闭(见图4.1)
利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮保持接触。
②形封闭(见图4.2)
依靠凸轮与从动件的特殊结构来保持从动件与凸轮接触。 图4.5 列出了常用的形封闭凸轮机构。 其中,图4.5(a)为沟槽凸轮机构,图4.5(b)为等宽凸轮机构,图4.5(c)为等径凸轮机构,图4.5(d)为共轭凸轮机构。
图4.5 形封闭凸轮机构