凸轮机构是以凸轮为主动件,从动件可实现精确的直动或摆动的三构件机构,在缝纫机械中有广泛的应用。
1.凸轮机构及其特点
凸轮机构属于高副机构,如图5-18所示。凸轮是一具有曲线轮廓或凹槽的构件,它常作连续转动,也有作摆动或往复直动的。从动件则按预定的运动规律作精确的往复直动或摆动。
凸轮机构的明显优点是:只要适当地设计凸轮轮廓,就可使从动件实现任意预定的运动规律,而且结构简单紧凑,故障少,维护保养方便,设计容易。因此,它广泛应用于各种机械、仪器的操纵控制装置中。例如,自动机床的进刀机构和上料机构、内燃机的配气机构,以及纺织机械、服装机械、印刷机械、包装机械和各种电气开关中都有凸轮机构。
图5-18 凸轮机构及其组成
1—凸轮 2—从动件
凸轮机构也有些缺点,如高副处为点线接触,易于磨损,常用于传力不大的控制机构。此外,凸轮轮廓线加工较难,高精度凸轮常需要用特殊机床来制造。
2.凸轮机构的类型
凸轮机构的类型很多,常见凸轮机构可分类如下。
(1)按凸轮形状分
1)盘状凸轮,是凸轮的最基本形式(见图5-18),它是具有变化向径的绕定轴转动的盘形构件,从动件与其做平行平面运动。
2)移动凸轮(见图5-19),可看成回转中心在无限远处的盘状凸轮,从动件在其平行平面内移动。
3)圆柱凸轮(见图5-20),从动件与其做空间相对运动,因而属于空间凸轮。空间凸轮还可制成圆锥形、筒形和球形等。
图5-19 移动凸轮机构
盘状凸轮、移动凸轮与从动件组成平面凸轮机构,圆柱凸轮与从动件组成空间凸轮机构。
(2)按从动件的触头形式分
1)尖底从动件(见图5-19),其优点是可与任意复杂轮廓的凸轮接触,实现任意运动规律。但尖底磨损快、寿命低,故只用于传力很小的凸轮机构中。(www.xing528.com)
2)滚子从动件(见图5-18b),摩擦小,磨损轻,可传递较大的力,故应用最普遍。
图5-20 圆柱凸轮机构
3)平底从动件(见图5-18a),平底与凸轮工作面之间易形成楔形油膜,能减小摩擦磨损,常用于高速凸轮机构中。但平底只能与轮廓全部外凸的凸轮组成机构。
按运动形式分,从动件又可分为直动从动件和摆动从动件,从而有直动从动件凸轮机构和摆动从动件凸轮机构。表5-12列举了常见的各种凸轮机构。
表5-12 凸轮机构的分类
(3)按高副的锁合方式分
1)力锁合凸轮机构,它利用弹簧力(见图5-18a)、重力或其他外力维持凸轮副始终接触。
2)几何锁合凸轮机构,它靠凸轮副元素的几何形状维持其始终接触,常见形式如下:
① 槽道凸轮机构(见图5-18b),从动件的滚子置于凸轮的槽道之中,保持与凸轮轮廓始终接触,锁合简便,且从动件运动规律不受限制,但将增大凸轮的尺寸和重量,且不能采用平底从动件。
② 等宽凸轮机构(见表5-13),凸轮不论转到何处,其轮廓同时与从动件上、下平底相切,保持接触。
③ 等径凸轮机构(见表5-12),其从动件装有轴心距不变的两个滚子,凸轮不论转到何处都与两滚子同时相切接触。
显然,等宽或等径凸轮的廓线,只能在180°范围内自由设计,而在另外180°范围内需根据等宽或等径的条件来确定。
④ 主副凸轮机构(见表5-11),由两个固装在一起的凸轮组成,主凸轮控制从动件工作行程的运动,副凸轮控制从动件回程的运动。该机构结构和设计都较复杂,但克服了等宽或等径凸轮轮廓设计上的局限,从动件的运动规律可以在360°范围内任意选取。
表5-13 凸轮机构的结构锁合
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