机械设计手册:单行本·机构·结构设计(第六版)
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3.7 平底从动件盘形凸轮工作轮廓的设计

表4-2-33 直动直角平底从动件盘形凸轮基本尺寸的确定

注:对等速规律,Rb值可任选。

例 有一直动直角平底从动件盘形凸轮机构,在推程按摆线规律运动,回程按抛物线规律运动,h=20mm,β1=60°,β2=90°,要求ρmin≥10mm,求基圆半径。

解 在图4-2-43中,由纵坐标上60°处作横线与摆线规律曲线相交,过交点找其横坐标为5,即Rb0=5×20=100mm。故Rb=Rb0ρmin=100+10=110mm,由于β2=90°,所需Rb值显然小于此值,故此凸轮的Rb值为110mm。

图4-2-43 直动直角平底从动件凸轮Rb0-β1β2)曲线

Rb0-ρmin=0时的基圆半径Rb=Rb0ρmin

表4-2-34 平底从动件盘形凸轮工作轮廓设计(作图法)

表4-2-35 直动平底和摆动平底从动件盘形凸轮工作轮廓设计(解析法)

3.8 圆弧凸轮工作轮廓的设计

3.8.1 单圆弧凸轮(偏心轮)

适用于要求从动件作连续“推、回”运动的场合。凸轮轮廓为一圆周(半径为Rk),偏心距

表4-2-36 单圆弧凸轮及其从动件运动参数的计算

3.8.2 多圆弧凸轮

表4-2-37 定义及圆弧连接条件

表4-2-38 对心直动滚子和直动直角平底从动件四圆弧凸轮轮廓设计

表4-2-39 三角凸轮的工作轮廓设计

3.9 凸轮及滚子结构、材料、强度、精度、表面粗糙度及工作图

3.9.1 凸轮及滚子结构

1)凸轮结构举例。多数凸轮的结构与齿轮相似,特殊结构如下。

①周向可调的结构:如图4-2-44~图4-2-48。

图4-2-44 用压板连接凸轮和轴

图4-2-45 用弹性开口环连接

图4-2-46 用细牙离合器连接

1—圆螺母;2—键;3—凸轮;4—销子;5—分配轴;6—细齿离合器

图4-2-47 用开口锥套连接

图4-2-48 用法兰连接

②从动件停歇时间可调的结构:如图4-2-49和图4-2-50。

图4-2-49 凸轮1和2的相对位置可调

图4-2-50 滚子1和2的相对位置可调

2)凸轮、从动件装配结构举例,见图4-2-51。

图4-2-51 沿凸轮轴的偏置

3)滚子结构举例,见图4-2-52。

图4-2-52 滚子的结构

1—凸轮;2—滚子

表4-2-40 滚子各部分尺寸参考数据

3.9.2 常用材料

表4-2-41 凸轮和从动件接触端常用材料、热处理及极限应力σHO

注:合金钢尚可采用氮化、碳氮共渗;耐磨钢可渗钒,64~66HRC,不锈钢可渗铬或多元共渗。

试验证明:相同金属材料比不同金属材料的粘黏倾向大;单相材料、塑性材料比多相材料、脆性材料的黏着倾向大。为了减轻黏着磨损的程度,推荐采用下列材料匹配:铸铁-青铜、淬硬或非淬硬钢;非淬硬钢-软黄铜、巴氏合金;淬硬钢-软青铜、黄铜、非淬硬钢、尼龙及积层热压树脂。禁忌的材料匹配是:非淬硬钢-青铜、非淬硬钢、尼龙及积层热压树脂;淬硬钢-硬青铜;淬硬镍钢-淬硬镍钢。

3.9.3 强度校核及许用应力

当受力较大时,需要对滚子和凸轮轮廓面间的接触强度进行校核。

表4-2-42 强度校核公式(初始线接触)

3.9.4 凸轮精度及表面粗糙度

凸轮的最大向径在300~500mm以下者,可参考表4-2-43选取。

表4-2-43 凸轮的公差和表面粗糙度

3.9.5 凸轮工作图

如图4-2-53~图4-2-55。与一般零件工作图比较,有下列特点。

图4-2-53 沟槽式平面凸轮零件工作图

图4-2-54 六圆弧等宽凸轮零件工作图

图4-2-55 圆柱凸轮零件工作图

1)标有凸轮理论轮廓或工作轮廓尺寸,盘形凸轮是以极坐标形式标出或列表给出,圆柱凸轮是在其外圆柱的展开图上以直角坐标形式标出,也可列表给出。

2)用图解法设计的滚子从动件凸轮,凸轮的理论轮廓比较准确,多数都标出节线的向径和极角;平底从动件凸轮是标注在凸轮工作轮廓上。

3)当同一轴上有若干个凸轮时,根据工作循环图确定各凸轮的键槽位置。

4)为了保证从动件与凸轮轮廓的良好接触,可提出凸轮轮廓与其轴线间的平行度、端面与轴线的垂直度等要求。