凸輪機(jī)構(gòu)及間歇機(jī)構(gòu)_第1頁
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第三章凸輪機(jī)構(gòu)及間歇機(jī)構(gòu)2學(xué)時(shí)課程§3-1凸輪機(jī)構(gòu)概述§3-2凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§3-3凸輪輪廓設(shè)計(jì)§3-4間歇機(jī)構(gòu)介紹章節(jié)分布:本章重點(diǎn):本章難點(diǎn):1.凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;2.凸輪輪廓的設(shè)計(jì)。1.解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓。2學(xué)時(shí)課程一凸輪機(jī)構(gòu)的組成

及凸輪的形狀凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成。其中凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件,通常做連續(xù)的等速運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)件按一定的規(guī)律作間歇或連續(xù)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)?!?-1凸輪機(jī)構(gòu)概述第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)概述凸輪按形狀分類:第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)概述盤形凸輪和移動(dòng)凸輪與從動(dòng)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng);而圓柱凸輪與從動(dòng)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng),所以前兩者屬于平面凸輪機(jī)構(gòu),后者屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)。

第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)概述2.凸輪按從動(dòng)件的型式分以下三種:a.尖底從動(dòng)件:能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸,可以實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律。缺點(diǎn):尖頭易磨損,用于低速小載荷中。b.滾子從動(dòng)件:耐磨損,承載大,常用。c.平底從動(dòng)件:可以保持從動(dòng)件的受力方向不變,接觸部分易于形成楔形油膜,常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中。第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)概述凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):只須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧梢允箯膭?dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng),而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊,設(shè)計(jì)方便,因此在自動(dòng)機(jī)械、各種儀器儀表、各種電氣開關(guān)中得到廣泛的應(yīng)用。凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn):凸輪輪廓與從動(dòng)件作用間為點(diǎn)或線接觸,易于磨損,所以通常用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)中。本節(jié)結(jié)束第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)概述基圓:凸輪輪廓的最小向徑為半徑做的圓。推程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角回程運(yùn)動(dòng)角近休止角從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的位移、速度、加速度與凸輪轉(zhuǎn)角(時(shí)間)之間的關(guān)系。§3-2凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第二節(jié)凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一).多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式1)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律定義:指凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度為常量。在上式中當(dāng)n=1時(shí)可以得出從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方程。第二節(jié)凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程時(shí),當(dāng)時(shí),;時(shí),可以解出待定常數(shù),代入上式可以得出回程時(shí),當(dāng)時(shí),;時(shí),可以解出待定常數(shù),代入上式可以得出第二節(jié)凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

從動(dòng)件按等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移、速度、加速度對凸輪轉(zhuǎn)角的變化曲線如左圖所示。從圖中可以看出從動(dòng)件在行程的起點(diǎn)與終點(diǎn)處(O,A,B),由于速度發(fā)生突變,加速度在理論上無窮大。導(dǎo)致從動(dòng)件產(chǎn)生非常大的沖擊慣性力,稱為剛性沖擊。

第二節(jié)凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2)等加速和等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律定義:指凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從動(dòng)件在一個(gè)行程中,前半段作等加速運(yùn)動(dòng),后半段作等減速運(yùn)動(dòng)。在多項(xiàng)式中當(dāng)n=2時(shí)可以得出從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方程。第二節(jié)凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律同理可以求出回程的運(yùn)動(dòng)方程第二節(jié)凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律這是n=2時(shí)從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖,從圖上可以看出:1)位移曲線為凸輪轉(zhuǎn)角的二次函數(shù),為拋物線方程。2)有(0,A,B,C,D)五點(diǎn)的加速度有突變,因而從動(dòng)件的慣性力也有突變。由于加速度的突變?yōu)橐挥邢拗担蕬T性力的突變也是有限值,對凸輪機(jī)構(gòu)的沖擊也是有限的,故稱為柔性沖擊。第二節(jié)凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律二).簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律

在運(yùn)動(dòng)始末點(diǎn)(A、E點(diǎn)),加速度有變化-柔性沖擊,只適于中速;當(dāng)從動(dòng)件作連續(xù)升-降循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度曲線連續(xù),無沖擊,可用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。本節(jié)結(jié)束第二節(jié)凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓

凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的主要任務(wù):是根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和其他設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),畫出凸輪的輪廓曲線或計(jì)算出輪廓曲線的坐標(biāo)值。已知:從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪的基圓半徑方法:反轉(zhuǎn)法原理:設(shè)想凸輪固定不動(dòng),從動(dòng)件一方面隨導(dǎo)路繞凸輪軸心反方向轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)又按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在導(dǎo)路中作相對運(yùn)動(dòng),從動(dòng)件尖底的運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的輪廓曲線?!?-3凸輪輪廓設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)相對運(yùn)動(dòng)法作凸輪的輪廓第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)已知:尖底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中:從動(dòng)件導(dǎo)路與凸輪回轉(zhuǎn)中心的偏距e

凸輪基圓半徑rb

凸輪以等角速度逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)件的位移線圖步驟:以o為圓心作基圓和偏距圓確定從動(dòng)件起始位置C。使從動(dòng)件中心線與偏距圓切于A點(diǎn),并與基圓交于C點(diǎn)。將運(yùn)動(dòng)線圖分成若干等分,并將偏距圓自A點(diǎn)沿順時(shí)針方向分成對應(yīng)的等分A1、A2……。erbCAO第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)過分點(diǎn)A1、A2……作偏距圓切線,交基圓于B1、B2……等點(diǎn)。從動(dòng)件尖底從B1點(diǎn)沿切線方向移動(dòng)S1到C1點(diǎn),從B2移動(dòng)S2到C2點(diǎn)……,用光滑曲線連接C-C1-C2……,此曲線為凸輪輪廓曲線。第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)二、解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓

已知一個(gè)尖底直動(dòng)從動(dòng)件,盤形凸輪輪廓機(jī)構(gòu)的偏距e、基圓半徑rb、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律s=f()求:凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)計(jì)原理-反轉(zhuǎn)法第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)極點(diǎn)極軸極坐標(biāo)系向徑極角第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)COAC0第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)五凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪與從動(dòng)件接觸點(diǎn)的法線方向與從動(dòng)件上力作用點(diǎn)的速度方向夾的銳角。凸輪輪廓線上各處壓力角是變化的。一般規(guī)定壓力角的最大值必須在以下范圍內(nèi):對于移動(dòng)從動(dòng)件,推程時(shí)對于擺動(dòng)從動(dòng)件,推程時(shí)回程壓力角:不考慮摩擦?xí)r,凸輪對從動(dòng)件的正壓力(沿n-n方向)與從動(dòng)件上力作用點(diǎn)的速度方向所夾的銳角。壓力角越小,推動(dòng)從動(dòng)件的有效分力越大,機(jī)構(gòu)受力情況越好,效率越高?;鶊A半徑的大小會(huì)影響壓力角半徑越大壓力角越?。ㄏ嗤\(yùn)動(dòng)條件)對于尺寸不受限制的凸輪,基圓半徑可初步選為:--凸輪軸的半徑--滾子的半徑第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)本節(jié)結(jié)束一)槽輪機(jī)構(gòu)1.電影放映機(jī)上槽輪機(jī)構(gòu)2.冰淇淋機(jī)上槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)間歇機(jī)構(gòu)簡介§3-4間歇機(jī)構(gòu)介紹槽輪機(jī)構(gòu)舉例:槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù):

K=槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間/主動(dòng)輪(撥盤)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間主動(dòng)撥盤槽輪第四節(jié)間歇機(jī)構(gòu)簡介單圓銷外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸如上圖示,其幾何關(guān)系如下:Z一般取4~6第四節(jié)間歇機(jī)構(gòu)簡介二)棘輪機(jī)構(gòu)棘輪、棘爪、搖桿、機(jī)架、棘輪罩。單向式棘輪機(jī)構(gòu)雙向式棘輪機(jī)構(gòu)棘輪干涉問題采用棘輪罩控制棘輪

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