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固相萃取儀利用凸輪機構來控制 進刀機構的自動進

時間:2020-04-18     瀏覽:28

停止放音時,凸輪 # 隨按鍵上移,其輪廓壓迫從動 件 $ 順時針擺動,固相萃取儀使摩擦輪與卷帶輪分離,從而停止卷帶。 圖 !"% 所示為自動機床的進刀機構,利用凸輪機構來控制 進刀機構的自動進、退刀,其刀架的運動規律完全取決于凸輪 # 上曲線凹槽的形狀。 從以上所舉的例子可以看出,凸輪機構主要由凸輪、從動件和機架三個基本 構件組成。凸輪是一個具有曲線輪廓的構件,當它運動時,通過其上的曲線輪廓 與從動件的高副接觸,使從動件獲得預期的運動。凸輪機構在一般情況下,其凸 圖 !"# 錄音機卷帶機構 圖 !"$ 自動機床進刀機構 輪是原動件且作等速轉動,從動件則按預定的運動作直線移動或擺動。凸輪機 構的最大優點是,只要適當設計凸輪的輪廓曲線,從動件便可以獲得任意預定的 運動規律,而且結構簡單緊湊,因此它在各種機械中得到了廣泛的應用。凸輪機 構的



缺點是凸輪和從動件之間為高副接觸,壓強較大、易于磨損,故這種機構一 般只用于傳遞動力不大的場合。 !"#"$ 凸輪機構的分類 工程實際中所使用的凸輪機構種類很多,常用的分類方法有以下幾種: !" 按凸輪形狀分 (%)盤形凸輪 如圖 !"% 所示,其凸輪是繞固定軸轉動且具有變化向徑的盤形構件,而且從 動件在垂直于凸輪軸線的平面內運動,這種凸輪機構應用最廣,但從動件的行程 較大時,則凸輪徑向尺寸變化較大,而當推程運動角較小時會使壓力角增大。 (#)移動凸輪 如圖 !"# 所示,其凸輪可看成是盤形凸輪的轉動軸線在無窮遠處,這時凸輪 作往復移動,從動件在同一平面內運動。盤形凸輪機構和移動凸輪機構是平面 !"# 凸輪機構的應用和分類 %%& 凸輪機構。 (!)圓柱凸輪 如圖 "#! 所示,凸輪的輪廓曲線做在圓柱體上,它可看成是將移動凸輪卷成 一圓柱體而得到的,從動件的運動平面與凸輪軸線平行,故凸輪與從動件之間的 相對運動是空間運動,稱為空間凸輪機構。 !" 按從動件形狀分 ($)尖頂從動件 如圖 "#%&、’ 所示,這種從動件的結構最簡單,能與任意形狀的凸輪輪廓保 持接觸,但因尖頂易于磨損,故只適宜于傳力不大的低速凸輪機構中。 (()滾子從動件 如圖 "#%)、* 所示,這種從動件與凸輪輪廓之間為滾動摩擦,耐磨損,可承受 較大的載荷,故應用最廣。 (!)平底從動件 如圖 "#%+、, 所示,這種從動件的優點是凸輪對從動件的作用力始終垂直于 從動件的底部(不計摩擦時),故受力比較平穩,而且凸輪輪廓與平底的接觸面間 容易形成楔形油膜,潤滑情況良好,故常用于高速凸輪機構中。 圖 "#% 從動件種類 另外根據從動件相對于機架的運動形式的不同,有作往復直線移動和往復 擺動兩種,分別稱為直動從動件(圖 "#%&、)、+)和擺動從動件(圖 "#%’、*、,)。在 直動從動件中,如果從動件的軸線通過凸輪回轉軸心,稱為對心直動從動件,否 則稱為偏置直動從動件,其偏置量稱為偏距 !。 #" 按凸輪與從動件保持接觸的方式分 凸輪機構在運轉過程中,其凸輪與從動件必須始終保持高副接觸,以使從動 件實現預定的運動規律。保持高副接觸常有以下幾種方式: ($)幾何封閉 $$- 第!章 凸輪機構及其設計 幾何封閉利用凸輪或從動件本身的特殊幾何形狀使從動件與凸輪保持接 觸。例如在圖 !"!# 所示的凸輪機構中,凸輪輪廓曲線做成凹槽,從動件的滾子 置于凹槽中,依靠凹槽兩側的輪廓曲線使從動件與凸輪在運動過程中始終保持 接觸。在圖 !"!$ 所示的等寬凸輪機構中,因與凸輪輪廓線相切的任意


兩平行線 間的距離始終相等,且等于從動件內框上、下壁間的距離,所以凸輪和從動件可 以始終保持接觸。而在圖 !"!% 所示的等徑凸輪機構中,因在過凸輪軸心所作任 一徑向線上與凸輪輪廓線相切的兩滾子中心間的距離處處相等,故可以使凸輪 與從動件始終保持接觸。又如圖 !"!& 所示為共軛凸輪(又稱主回凸輪)機構中, 用兩個固結在一起的凸輪控制一個具有兩滾子的從動件,從而形成幾何形狀封 閉,使凸輪與從動件始終保持接觸。 圖 !"! 幾何封閉的凸輪機構 (’)力封閉 力封閉凸輪機構是指利用重力、彈簧力或其他外力使從動件與凸輪保持接 觸。圖 !"( 所示的凸輪機構是利用彈簧力來維持高副接觸。 以上介紹了凸輪機構的幾種分類方法。將不同類型的凸輪和從動件組合起 來,就可以得到各種不同形式的凸輪機構。設計時,可根據工作要求和使用場合 的不同加以選擇。 !"#"$ 凸輪機構設計的基本內容與步驟 凸輪機構設計的基本內容與步驟為: (()根據所設計機構的工作條件及要求,合理選擇凸輪機構的類型和從動 !"# 凸輪機構的應用和分類 (() 件的運動規律。 (!)根據凸輪在機器中安裝位置的限制、從動件行程、凸輪種類等,初步確 定凸輪基圓半徑。 (")根據從動件的運動規律,設計凸輪輪廓曲線。 (#)校核壓力角及輪廓最小曲率半徑,并且進行凸輪機構的結構設計。 !"# 從動件的運動規律 !"#"$ 凸輪機構的基本名詞術語 圖 $%&’ 為一對心尖頂直動從動件盤形凸輪機構,其一些基本術語為: 圖 $%& 對心尖頂直動從動件盤形凸輪機構 $" 基圓 以凸輪轉動中心為圓心,以凸輪輪廓曲線上的最小向徑為半徑所作的圓,稱 為凸輪的基圓,基圓半徑用 !( 表示。它是設計凸輪輪廓曲線的基準。 #" 推程 從基圓開始,向徑漸增的凸輪輪廓推動從動件,使其位移漸增的過程。 %" 行程 推程中從動件的最大位移稱為行程。直動從動件的行程用 " 表示,如圖 $%& 所示,它為從動件端部始點 # 到終點 $) 的線位移。 &" 推程運動角 從動件的位移為一個行程時,凸輪所轉過的角度稱為推程運動角,用!( 表 *!( 第!章 凸輪機構及其設計 示,如圖 !"# 中!!"#。 !" 遠休止角 從動件在距凸輪轉動中心最遠位置靜止不動時,凸輪所轉過的角度稱為遠 休止角,用!$% 表示,如圖 !"# 中!#"$,它為凸輪廓線向徑最大的弧段 #$ 所對 的圓心角。 #" 回程 當凸輪轉動時,從動件在向徑漸減的凸輪廓線的作用下返回的過程稱為回 程,如圖 !"# 中,從動件在 $% 廓線的作用下,返回至原來最低位置。 $" 回程運動角 從動件從距凸輪轉動中心最遠的位置運動到距凸輪轉動中心最近位置時, 凸輪所轉過的角度稱為回程運動角,用!$ & 表示,如圖 !"# 所示。 %" 近休止角 從動件在距凸輪轉動中心最近位置 ! 靜止不動時,凸輪所轉過的角度稱為 近休止角,用!$’ 表示,如圖 !"# 所示,此時從動件與凸輪的基圓廓線接觸。 所謂從動件運動規律,是指從動件在推程或回程時,其位移、速度和加速度 隨時間 & 變化的規律。又因絕大多數凸輪作等速轉動,其轉角! 與時間 & 成正 比,所以從動件的運動規律常表示為從動件的上述運動參數隨凸輪轉角! 變化 的規律。表明從動件的位移隨凸輪轉角而變化的線圖稱為從動件的位移線圖, 如圖 !"#( 所示。通過上面分析可知:從動件的位移曲線取決于凸輪輪廓曲線的 形狀,也就是說,從動件的運動規律與凸輪輪廓曲線相對應。因此在設計凸輪 時,首先應根據工作要求確定從動件的運動規律,繪制從動件的位移線圖,然后 據其繪制凸輪輪廓曲線。 !"#"# 從動件基本的運動規律 工程實際中對從動件的運動要求是多種多樣的,與其適應的運動規律亦各 不相同,下面介紹幾種在工程實際中從動件基本的運動規律。 &" 多項式運動規律 從動件的運動規律用多項代數式表示時,多項式的一般表達式為 ’ ) $$ * $%! * $’!’ * . * $(!( (!"%) 式中 !———凸輪轉角; ’———從動件位移; $$ 、$% 、$’ 、.、$( ———待定系數,可利用邊界條件來確定。 較為常用的有以下幾種多項式運動規律。 (%)等速運動規律 等速運動規律是指凸輪以等角速度" 轉動時,從動件的運動速度為常數。 !"# 從動件的運動規律 %’% 在多項式運動規律的一般形式中,當 ! ! " 時,則有下式 " ! ## $ #"! $ ! %" %% ! #"" & ! %$ %% ! ü y t .. .. # (&’() 取邊界條件:!! #," ! #;!!!# ," ! ’;代入式(&’()整理可得,從動件推程 的運動方程為 " ! ’! #! $ ! %" %% ! ’" !# & ! %$ %% ! ü y t ... ... # (&’)) 圖 &’* 等速運動的運動曲線 根據運動方程可畫出推程的運動線圖如 圖 &’* 所示,由圖 &’* 可知,位移曲線為一斜直 線,


故又稱直線運動規律;而從動件盡管在運 動過程中 & ! #,但在運動開始和終止的瞬時, 因速度由零突變為 ’" !# 和由 ’" !# 突變為零,所以 這時從動件的加速度在理論上為無窮大,致使 從動件突然產生無窮大的慣性力,因而使凸輪 機構受到極大的沖擊,這種沖擊稱為剛性沖 擊,且隨凸輪轉速升高而加劇。因此等速運動 規律,只宜用于低速輕載的場合。 (()等加速等減速運動規律 等加速等減速運動規律是指從動件在一 個運動行程中,前半個行程作等加速運動,后 半個行程作等減速運動,且加速度的絕對值相 等。在多項式運動規律的一般形式中,當 ! ! ( 時,則有下式 " ! ## $ #"! $ #(!( $ ! %" %% ! #"" $ (#("! & ! %$ %% ! (#(" ü y t .. .. ( (&’+) "(( 第!章 凸輪機構及其設計 取邊界條件:!! ",! ! "," ! ";!!!" # ,! ! # # ;代入式($%&)整理可得,前半 行程從動件作等加速運動時的運動方程為 ! ! ## !#" !# " ! &#" !#" ! $ ! &#"# ! ü y t ... ... #" ($%$’) 根據位移曲線的對稱性,可得從動件作等減速運動時的運動方程為 ! ! # ( ## !#" (!" (!)# " ! &#" !#" (!" (!) $ ! ( &#"# ! ü y t ... ... #" ($%$)) 由于從動件的位移 ! 與凸輪轉角! 的平方成正比,所以其位移曲線為一拋 物線,故又稱拋物線運動規律,其運動線圖如圖 $%* 所示。由圖可見,這種運動 規律的速度圖是連續的,不會產生剛性沖擊,但在 %、&、’ 三點加速度曲線有突 變,且為有限值,由此所產生的慣性力為一限值

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