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固相萃取仪利用凸轮机构来控制 进刀机构的自动进
作者:管理员    发布于:2016-12-22 10:41:51    文字:【】【】【
停止放音时,凸轮 # 随按键上移,其轮廓压迫从动 件 $ 顺时针摆动,固相萃取仪使摩擦轮与卷带轮分离,从而停止卷带。 图 !"% 所示为自动机床的进刀机构,利用凸轮机构来控制 进刀机构的自动进、退刀,其刀架的运动规律完全取决于凸轮 # 上曲线凹槽的形状。 从以上所举的例子可以看出,凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本 构件组成。凸轮是一个具有曲线轮廓的构件,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。凸轮机构在一般情况下,其凸 图 !"# 录音机卷带机构 图 !"$ 自动机床进刀机构 轮是原动件且作等速转动,从动件则按预定的运动作直线移动或摆动。凸轮机 构的最大优点是,只要适当设计凸轮的轮廓曲线,从动件便可以获得任意预定的 运动规律,而且结构简单紧凑,因此它在各种机械中得到了广泛的应用。凸轮机 构的


缺点是凸轮和从动件之间为高副接触,压强较大、易于磨损,故这种机构一 般只用于传递动力不大的场合。 !"#"$ 凸轮机构的分类 工程实际中所使用的凸轮机构种类很多,常用的分类方法有以下几种: !" 按凸轮形状分 (%)盘形凸轮 如图 !"% 所示,其凸轮是绕固定轴转动且具有变化向径的盘形构件,而且从 动件在垂直于凸轮轴线的平面内运动,这种凸轮机构应用最广,但从动件的行程 较大时,则凸轮径向尺寸变化较大,而当推程运动角较小时会使压力角增大。 (#)移动凸轮 如图 !"# 所示,其凸轮可看成是盘形凸轮的转动轴线在无穷远处,这时凸轮 作往复移动,从动件在同一平面内运动。盘形凸轮机构和移动凸轮机构是平面 !"# 凸轮机构的应用和分类 %%& 凸轮机构。 (!)圆柱凸轮 如图 "#! 所示,凸轮的轮廓曲线做在圆柱体上,它可看成是将移动凸轮卷成 一圆柱体而得到的,从动件的运动平面与凸轮轴线平行,故凸轮与从动件之间的 相对运动是空间运动,称为空间凸轮机构。 !" 按从动件形状分 ($)尖顶从动件 如图 "#%&、’ 所示,这种从动件的结构最简单,能与任意形状的凸轮轮廓保 持接触,但因尖顶易于磨损,故只适宜于传力不大的低速凸轮机构中。 (()滚子从动件 如图 "#%)、* 所示,这种从动件与凸轮轮廓之间为滚动摩擦,耐磨损,可承受 较大的载荷,故应用最广。 (!)平底从动件 如图 "#%+、, 所示,这种从动件的优点是凸轮对从动件的作用力始终垂直于 从动件的底部(不计摩擦时),故受力比较平稳,而且凸轮轮廓与平底的接触面间 容易形成楔形油膜,润滑情况良好,故常用于高速凸轮机构中。 图 "#% 从动件种类 另外根据从动件相对于机架的运动形式的不同,有作往复直线移动和往复 摆动两种,分别称为直动从动件(图 "#%&、)、+)和摆动从动件(图 "#%’、*、,)。在 直动从动件中,如果从动件的轴线通过凸轮回转轴心,称为对心直动从动件,否 则称为偏置直动从动件,其偏置量称为偏距 !。 #" 按凸轮与从动件保持接触的方式分 凸轮机构在运转过程中,其凸轮与从动件必须始终保持高副接触,以使从动 件实现预定的运动规律。保持高副接触常有以下几种方式: ($)几何封闭 $$- 第!章 凸轮机构及其设计 几何封闭利用凸轮或从动件本身的特殊几何形状使从动件与凸轮保持接 触。例如在图 !"!# 所示的凸轮机构中,凸轮轮廓曲线做成凹槽,从动件的滚子 置于凹槽中,依靠凹槽两侧的轮廓曲线使从动件与凸轮在运动过程中始终保持 接触。在图 !"!$ 所示的等宽凸轮机构中,因与凸轮轮廓线相切的任意


两平行线 间的距离始终相等,且等于从动件内框上、下壁间的距离,所以凸轮和从动件可 以始终保持接触。而在图 !"!% 所示的等径凸轮机构中,因在过凸轮轴心所作任 一径向线上与凸轮轮廓线相切的两滚子中心间的距离处处相等,故可以使凸轮 与从动件始终保持接触。又如图 !"!& 所示为共轭凸轮(又称主回凸轮)机构中, 用两个固结在一起的凸轮控制一个具有两滚子的从动件,从而形成几何形状封 闭,使凸轮与从动件始终保持接触。 图 !"! 几何封闭的凸轮机构 (’)力封闭 力封闭凸轮机构是指利用重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮保持接 触。图 !"( 所示的凸轮机构是利用弹簧力来维持高副接触。 以上介绍了凸轮机构的几种分类方法。将不同类型的凸轮和从动件组合起 来,就可以得到各种不同形式的凸轮机构。设计时,可根据工作要求和使用场合 的不同加以选择。 !"#"$ 凸轮机构设计的基本内容与步骤 凸轮机构设计的基本内容与步骤为: (()根据所设计机构的工作条件及要求,合理选择凸轮机构的类型和从动 !"# 凸轮机构的应用和分类 (() 件的运动规律。 (!)根据凸轮在机器中安装位置的限制、从动件行程、凸轮种类等,初步确 定凸轮基圆半径。 (")根据从动件的运动规律,设计凸轮轮廓曲线。 (#)校核压力角及轮廓最小曲率半径,并且进行凸轮机构的结构设计。 !"# 从动件的运动规律 !"#"$ 凸轮机构的基本名词术语 图 $%&’ 为一对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构,其一些基本术语为: 图 $%& 对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构 $" 基圆 以凸轮转动中心为圆心,以凸轮轮廓曲线上的最小向径为半径所作的圆,称 为凸轮的基圆,基圆半径用 !( 表示。它是设计凸轮轮廓曲线的基准。 #" 推程 从基圆开始,向径渐增的凸轮轮廓推动从动件,使其位移渐增的过程。 %" 行程 推程中从动件的最大位移称为行程。直动从动件的行程用 " 表示,如图 $%& 所示,它为从动件端部始点 # 到终点 $) 的线位移。 &" 推程运动角 从动件的位移为一个行程时,凸轮所转过的角度称为推程运动角,用!( 表 *!( 第!章 凸轮机构及其设计 示,如图 !"# 中!!"#。 !" 远休止角 从动件在距凸轮转动中心最远位置静止不动时,凸轮所转过的角度称为远 休止角,用!$% 表示,如图 !"# 中!#"$,它为凸轮廓线向径最大的弧段 #$ 所对 的圆心角。 #" 回程 当凸轮转动时,从动件在向径渐减的凸轮廓线的作用下返回的过程称为回 程,如图 !"# 中,从动件在 $% 廓线的作用下,返回至原来最低位置。 $" 回程运动角 从动件从距凸轮转动中心最远的位置运动到距凸轮转动中心最近位置时, 凸轮所转过的角度称为回程运动角,用!$ & 表示,如图 !"# 所示。 %" 近休止角 从动件在距凸轮转动中心最近位置 ! 静止不动时,凸轮所转过的角度称为 近休止角,用!$’ 表示,如图 !"# 所示,此时从动件与凸轮的基圆廓线接触。 所谓从动件运动规律,是指从动件在推程或回程时,其位移、速度和加速度 随时间 & 变化的规律。又因绝大多数凸轮作等速转动,其转角! 与时间 & 成正 比,所以从动件的运动规律常表示为从动件的上述运动参数随凸轮转角! 变化 的规律。表明从动件的位移随凸轮转角而变化的线图称为从动件的位移线图, 如图 !"#( 所示。通过上面分析可知:从动件的位移曲线取决于凸轮轮廓曲线的 形状,也就是说,从动件的运动规律与凸轮轮廓曲线相对应。因此在设计凸轮 时,首先应根据工作要求确定从动件的运动规律,绘制从动件的位移线图,然后 据其绘制凸轮轮廓曲线。 !"#"# 从动件基本的运动规律 工程实际中对从动件的运动要求是多种多样的,与其适应的运动规律亦各 不相同,下面介绍几种在工程实际中从动件基本的运动规律。 &" 多项式运动规律 从动件的运动规律用多项代数式表示时,多项式的一般表达式为 ’ ) $$ * $%! * $’!’ * . * $(!( (!"%) 式中 !———凸轮转角; ’———从动件位移; $$ 、$% 、$’ 、.、$( ———待定系数,可利用边界条件来确定。 较为常用的有以下几种多项式运动规律。 (%)等速运动规律 等速运动规律是指凸轮以等角速度" 转动时,从动件的运动速度为常数。 !"# 从动件的运动规律 %’% 在多项式运动规律的一般形式中,当 ! ! " 时,则有下式 " ! ## $ #"! $ ! %" %% ! #"" & ! %$ %% ! ü y t .. .. # (&’() 取边界条件:!! #," ! #;!!!# ," ! ’;代入式(&’()整理可得,从动件推程 的运动方程为 " ! ’! #! $ ! %" %% ! ’" !# & ! %$ %% ! ü y t ... ... # (&’)) 图 &’* 等速运动的运动曲线 根据运动方程可画出推程的运动线图如 图 &’* 所示,由图 &’* 可知,位移曲线为一斜直 线,


故又称直线运动规律;而从动件尽管在运 动过程中 & ! #,但在运动开始和终止的瞬时, 因速度由零突变为 ’" !# 和由 ’" !# 突变为零,所以 这时从动件的加速度在理论上为无穷大,致使 从动件突然产生无穷大的惯性力,因而使凸轮 机构受到极大的冲击,这种冲击称为刚性冲 击,且随凸轮转速升高而加剧。因此等速运动 规律,只宜用于低速轻载的场合。 (()等加速等减速运动规律 等加速等减速运动规律是指从动件在一 个运动行程中,前半个行程作等加速运动,后 半个行程作等减速运动,且加速度的绝对值相 等。在多项式运动规律的一般形式中,当 ! ! ( 时,则有下式 " ! ## $ #"! $ #(!( $ ! %" %% ! #"" $ (#("! & ! %$ %% ! (#(" ü y t .. .. ( (&’+) "(( 第!章 凸轮机构及其设计 取边界条件:!! ",! ! "," ! ";!!!" # ,! ! # # ;代入式($%&)整理可得,前半 行程从动件作等加速运动时的运动方程为 ! ! ## !#" !# " ! &#" !#" ! $ ! &#"# ! ü y t ... ... #" ($%$’) 根据位移曲线的对称性,可得从动件作等减速运动时的运动方程为 ! ! # ( ## !#" (!" (!)# " ! &#" !#" (!" (!) $ ! ( &#"# ! ü y t ... ... #" ($%$)) 由于从动件的位移 ! 与凸轮转角! 的平方成正比,所以其位移曲线为一抛 物线,故又称抛物线运动规律,其运动线图如图 $%* 所示。由图可见,这种运动 规律的速度图是连续的,不会产生刚性冲击,但在 %、&、’ 三点加速度曲线有突 变,且为有限值,由此所产生的惯性力为一限值
脚注信息
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