第5章 凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運動機(jī)構(gòu)

凸輪機(jī)構(gòu)的組成和工作原理凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的特點、應(yīng)用和分類凸輪機(jī)構(gòu)從動件運動規(guī)律凸輪輪廓曲線的設(shè)計

一、凸輪機(jī)構(gòu)的特點與應(yīng)用可實現(xiàn)從動件的各種復(fù)雜運動規(guī)律結(jié)構(gòu)簡單易磨損（高副）常用于自動化生產(chǎn)設(shè)備中傳力不大的場合5.1凸輪機(jī)構(gòu)的特點、應(yīng)用和分類內(nèi)燃機(jī)

配氣機(jī)構(gòu)凸輪式內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)的類型1、按凸輪的形狀分類(1)、盤形回轉(zhuǎn)凸輪(2)、移動凸輪盤形凸輪結(jié)構(gòu)盤形凸輪的結(jié)構(gòu)1.凸輪軸2.整體式3.組合式(3)、圓柱回轉(zhuǎn)凸輪

2、按從動件的形狀分類(1)、尖頂從動件(2)、滾子從動件(2)、平底從動件

3、

按從動件的運動形式分類擺動從動件移動從動件4、按鎖合方式分類形鎖合：如溝槽凸輪、等徑及等寬凸輪、共軛凸輪等力鎖合：如靠重力、彈簧力鎖合的凸輪等§5-2常用的從動件運動規(guī)律5.2.1從動件的位移圖線★基圓：以凸輪最小半徑rb所作的圓，rb稱為凸輪的基圓半徑?！锿瞥?、推程運動角：★推桿的運動規(guī)律：是指推桿在運動過程中，其位移、速度和加速度隨時間變化（凸輪轉(zhuǎn)角δ變化）的規(guī)律。★遠(yuǎn)停歇、遠(yuǎn)停歇角：★回程、回程運動角：★近停歇、近停歇角：★行程：h★位移：s=r-rb凸輪輪廓與位移圖線之間的關(guān)系一、等速運動規(guī)律★運動方程式一般表達(dá)式：推程：

0≤δ≤δ0

0≤S≤h初始條件：

δ=0；S=0

終止條件:

δ=δ0

S=h

推程運動方程式：

回程：

0≤δ≤δh

0≤S≤h

初始條件：

δ=0S=h

終止條件：δ=δh

S=0

推程運動方程式：

運動特性：推桿在運動的起始點和終止點因速度有突變，在理論上加速度值為瞬時無窮大，產(chǎn)生剛性沖擊。推程運動線圖：適用場合：低速、輕載二、等加速等減速運動規(guī)律★運動方程式一般表達(dá)式：推程：

0≤δ≤δ0

0≤S≤h等加速段：

0≤δ≤δ0／20≤S≤h／2

運動方程式：

等減速段：

δ0／2≤δ≤δ0

h／2≤S≤h

運動方程式

回程：0≤δ≤δ0＇

0≤S≤h

等加速段：

0≤δ≤δ0＇／2h≤S≤h／2

運動方程式：

等減速段：

δ0＇／2≤δ≤δ0

h／2≤S≤0

運動方程式

運動特性：在起點、中點和終點時，加速度存在有限的突變，引起柔性沖擊

適用場合：中速、輕載三、簡諧運動規(guī)律（余弦加速度運動規(guī)律）推桿推程運動方程式：推桿回程運動方程式：

運動特性：加速度在起點和終點時有有限數(shù)值的突變，故也有柔性沖擊

適用場合：中速、中載。四、正弦加速度運動規(guī)律推桿推程運動方程式：推桿回程運動規(guī)律與推程時的相對稱

運動特性：加速度在沒有突變，沒有沖擊

適用場合：高速各種運動規(guī)律比較等速運動規(guī)律有剛性沖擊低速輕載等加速等減速運動柔性沖擊中速輕載余弦加速度運動規(guī)律柔性沖擊中低速重載正弦加速度運動規(guī)律無沖擊中高速輕載五次多項式運動規(guī)律無沖擊高速中載運動規(guī)律運動特性適用場合從動件運動規(guī)律的選擇對運動規(guī)律有要求的凸輪機(jī)構(gòu)，只能按所規(guī)定的運動規(guī)律來設(shè)計

只對推桿工作行程有要求，而對運動規(guī)律無特殊要求時，推桿運動規(guī)律選取應(yīng)從便于加工和動力特性來考慮。低速輕載凸輪機(jī)構(gòu)：采用圓弧、直線等易于加工的曲線作為凸輪輪廓曲線。高速凸輪機(jī)構(gòu)：首先考慮動力特性，以避免產(chǎn)生過大的沖擊。大質(zhì)量從動件不宜選用νmax太大的運動規(guī)律高速度從動件不宜選用amax太大的運動規(guī)律從動件位移圖線的繪制§5-3凸輪輪廓曲線設(shè)計一、

反轉(zhuǎn)法的原理本章重點二、用作圖法設(shè)計凸輪輪廓設(shè)計要求：已知凸輪的基圓半徑為r0,凸輪沿逆時針方向等速回轉(zhuǎn)。而推桿的運動規(guī)律如圖所示。試設(shè)計該對心直動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線1、對心直動尖頂從動件盤形凸輪2、對心直動滾子從動件盤形凸輪設(shè)計原理2、對心直動滾子從動件盤形凸輪已知條件:凸輪的基圓半徑為r0,滾子半徑rr,凸輪沿逆時針方向等速回轉(zhuǎn)。推桿的運動規(guī)律如圖所示。試設(shè)計對心直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線。3、對心直動平底從動件盤形凸輪已知條件:凸輪的基圓半徑為r0,凸輪沿逆時針方向等速回轉(zhuǎn)。推桿的運動規(guī)律如圖所示。試設(shè)計對心直動平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線4、偏置尖頂直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計原理例題：偏置尖頂直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)5、尖頂擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)已知條件:已知凸輪的基圓半徑r0,凸輪轉(zhuǎn)動方向。凸輪轉(zhuǎn)動中心與從動件擺動中心的距離，從動件的長度，從動件的運動規(guī)律。例題4、用作圖法設(shè)計一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線。已知凸輪以等角速度逆時針回轉(zhuǎn)，右偏距10，基園半徑30，滾子半徑5。從動件運動規(guī)律為：推程等加速等減速上升16，推程運動角150°；遠(yuǎn)休止角120°；回程等減速等加速，回程運動角30°；近休止角60°。5、試設(shè)計一對心直動平底從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線。已知凸輪以等角速度順時針回轉(zhuǎn)，基園半徑30。從動件運動規(guī)律為：推程等加速等減速上升16，推程運動角150°；遠(yuǎn)休止角120°；回程等減速等加速，回程運動角30°；近休止角60°。例題用作圖法設(shè)計一對心直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線。已知凸輪以等角速度逆時針回轉(zhuǎn)，基園半徑30，滾子半徑5。從動件行程為16，運動規(guī)律如習(xí)題（2）中圖5-17所示，其中Φ1=120°、Φ2=60°、Φ3=120°、Φ4=60°。一、

凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角1.凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角：從動件運動方向與其受力方向之間所夾的銳角§5-4凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和基圓半徑α

，F(xiàn)1

超過摩擦力時，機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖有效分力F2=Fcosα有害分力F1=Fsinα各種凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的繪制返回二、

凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與基圓半徑之間的關(guān)系跳過α越大，r0越小，凸輪機(jī)構(gòu)緊湊。α越小，r0越大，凸輪機(jī)構(gòu)傳力性能越好，但機(jī)構(gòu)不緊湊推薦d:安裝凸輪處軸徑rr:滾子半徑

理論廓線的曲率半徑：r實際廓線的曲率半徑：ra三、

滾子半徑的選取內(nèi)凹輪廓：滾子半徑：rr外凸輪廓：ra=r-rr結(jié)論外凸的凸輪輪廓曲線,應(yīng)使rr<ρmin，通常取

同時ρa(bǔ)>=1-5mm,另外滾子半徑還受強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)等的限制，因而也不能做得太小，通常取滾子半徑rr=0.4r0?！?.5間歇運動機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型1、齒式棘輪機(jī)構(gòu)1、單動式棘輪機(jī)構(gòu)雙動式及可變向棘輪機(jī)構(gòu)

翻轉(zhuǎn)變向棘輪機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)變向棘輪機(jī)構(gòu)外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)自行車中的棘輪機(jī)構(gòu)

棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)

1.調(diào)節(jié)搖桿擺動角度的大小，控制棘輪的轉(zhuǎn)角用遮板調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角

齒式棘輪機(jī)構(gòu)的特點

齒式棘輪機(jī)構(gòu)運動可靠，從動棘輪容易實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)，但是有噪聲、沖擊，輪齒易摩損，高速時尤其嚴(yán)重，常用于低速、輕載的間歇傳動。2、摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)，無噪聲，有打滑3、棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

1）、送進(jìn)和輸送2）、制動3）、超越例題在牛頭刨床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中，設(shè)進(jìn)給螺旋的導(dǎo)程為5mm，而與螺旋固定連接的棘輪有28個齒，問棘輪的最小轉(zhuǎn)角是多少？該牛頭刨床的最小進(jìn)給量是多少？1、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和特點外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)

二、槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用電影放映機(jī)中的槽輪機(jī)構(gòu)（動畫）

空間槽輪機(jī)構(gòu)（動畫）六角車床上的槽輪機(jī)構(gòu)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，效率高，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動的角度。常用于要求恒定旋轉(zhuǎn)角的分度機(jī)構(gòu)中。缺點：①對一個已定的槽輪機(jī)構(gòu)來說，其轉(zhuǎn)角不能調(diào)節(jié)。②在轉(zhuǎn)動始、末，加速度變化較大，有沖擊。應(yīng)用：應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高，要求間歇轉(zhuǎn)動的裝置中。電影放映機(jī)中，用以間歇地移動影片。自動機(jī)中的自動傳送鏈裝置。2、

槽輪機(jī)構(gòu)的運動特性槽輪的槽數(shù)z討論：1）k>0，∴Z≥32）槽輪的運動時間總小于靜止時間單銷時2.撥盤上的圓柱銷數(shù)n的確定

討論：由k<1,可知當(dāng)Z=3時，圓銷的數(shù)目可為1～5；當(dāng)Z=4或5時，圓銷的數(shù)目可為1～3；當(dāng)Z≥6時，圓銷的數(shù)目可為1～2。一般情況下Z=4～8。欲使k>0.5,可增加銷子數(shù)量三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)簡介從動輪每轉(zhuǎn)一周的停歇時間、運動時間及每次轉(zhuǎn)動的角度變化范圍都較大，設(shè)計較靈活；但加工工藝復(fù)雜，從動輪在運動開始，