《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 課件第四章-凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

第四章凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)§4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型§4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律§4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓§4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題§4.5

間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)§4.6凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型討論：①你知道哪些凸輪機(jī)構(gòu)，或者間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。②這些機(jī)構(gòu)由哪些零部件組成、各零部件的運(yùn)動(dòng)特征怎樣。4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型一、按凸輪的形狀分類(lèi)4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型尖頂從動(dòng)件二、按從動(dòng)件的型式分類(lèi)平底從動(dòng)件滾子從動(dòng)件4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型s2CDh行程推程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角回程運(yùn)動(dòng)角近休止角Bos2DrbeABC

凸輪的基圓該位置為初始位置4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律常用的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律：一、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律當(dāng)凸輪以等角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，若從動(dòng)件上升或下降的速度為一常數(shù)，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。hOS2v0Ov2Oa2從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)起始位置和終止兩瞬時(shí)的加速度在理論上由零值突變?yōu)闊o(wú)窮大，慣性力也為無(wú)窮大。由此的沖擊稱為剛性沖擊。適用于低速場(chǎng)合。4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在前半行程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半行程作等減速運(yùn)動(dòng)。149410h1423560s20vvmax0a0ae在o，m，e，各點(diǎn)處的加速度為突然變化的有限值的變化，因而產(chǎn)生有限慣性力的改變，結(jié)果將引起所謂柔性沖擊。適用于中、低速場(chǎng)合。4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律質(zhì)點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在這個(gè)圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)稱為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。1'2'3'4'5'6'ha2123456amax-amaxvmaxv2123456s2柔性沖擊4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律0s2123456四、正弦加速度運(yùn)動(dòng)定律無(wú)剛性沖擊無(wú)柔性沖擊從動(dòng)件的加速度采用按正弦曲線變化的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律選擇從動(dòng)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，除考慮沖擊外，還應(yīng)注意各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最大速度vmax的影響。最大速度→從動(dòng)件的最大動(dòng)量（動(dòng)量較大時(shí)，在從動(dòng)件起動(dòng)、停止時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊）最大加速度→從動(dòng)件的最大慣性力→動(dòng)壓力（機(jī)構(gòu)零件的強(qiáng)度與運(yùn)動(dòng)副的磨損）選擇從動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)必須綜合考慮。4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓解析法、作圖法一、移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制1.對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)法原理：假想給整個(gè)機(jī)構(gòu)加一公共角速度-ω,則凸輪相對(duì)靜止不動(dòng)，而推桿一方面隨導(dǎo)軌以-ω繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)。推桿尖頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪輪廓曲線。設(shè)計(jì)步驟4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓采用滾子從動(dòng)件時(shí)：注意：凸輪基圓半徑指理論廓線的最小半徑設(shè)計(jì)說(shuō)明：1)將滾子中心看作尖頂，然后按尖頂推桿凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法確定滾子中心的軌跡，稱其為凸輪的理論廓線；2)以理論廓線上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑rk為半徑，作一系列圓；3)再作此圓族的包絡(luò)線，即為凸輪工作廓線（實(shí)際廓線）。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓2.尖頂偏置移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟與對(duì)心直動(dòng)相同偏距圓：以凸輪軸心O為圓心，以偏距e為半徑作的圓。應(yīng)注意的不同點(diǎn)：★先作出基圓和偏距圓，根據(jù)推桿偏置方向確定其起始位置。★偏距圓與位移線圖對(duì)應(yīng)等分。★推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置都是偏距圓的切線。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓（1）按已設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作出位移線圖；-（2）按基本尺寸作出凸輪機(jī)構(gòu)的初始位置；（3）按-

方向劃分偏距圓得c0、

c1、c2

等點(diǎn)；并過(guò)這些點(diǎn)作

偏距圓的切線，即為反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線；c1c2c3c4c5c6c7

c0erbO180oB1B3B4B2B5B8（4）在各反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線上量取與位移圖相應(yīng)的位移，得B1、B2、

等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。B6c10c8c9B7120oB9B1060oB0oS2180o120o60o12345678910h采用滾子從動(dòng)件時(shí)：4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓滾子中心將描繪一條與凸輪廓線法向等距的曲線—理論廓線。rb指的是理論廓線的基圓。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓

作內(nèi)包絡(luò)線，得到凸輪的實(shí)際廓線；若同時(shí)作外包絡(luò)線，可形成槽凸輪廓線。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的繪制設(shè)計(jì)要求：運(yùn)動(dòng)規(guī)律與直動(dòng)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，所不同的是將從動(dòng)件的位移改為角位移。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓180o120o60oo12345678910（1）作出角位移線圖；（2）作初始位置；（4）找從動(dòng)件反轉(zhuǎn)后的一系列位置，得C1、C2、

等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。A1A2A3A5A6A7A8A9A10A4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0（3）按-

方向劃分圓R得A0、A1、A2

等點(diǎn)；即得機(jī)架反轉(zhuǎn)的一系列位置；

0rb

B0L180°60°120°B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10

1C1

2C2

3C3C4C5C6C7C8C9C10ROA0a-用圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線小結(jié)：1）確定基圓和推桿的起始位置；2）作出推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的各位置線；3）根據(jù)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定推桿在反轉(zhuǎn)所占據(jù)的各位置線中的尖頂位置，即復(fù)合運(yùn)動(dòng)后的位置；4）在所占據(jù)的各尖頂位置作出推桿高副元素所形成的曲線族；5）作推桿高副元素所形成的曲線族的包絡(luò)線，即是所求的凸輪輪廓曲線。4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題一、滾子半徑的選擇理論輪廓曲線為內(nèi)凹曲線時(shí)，實(shí)際輪廓曲線的曲率半徑rp為理論輪廓曲線的曲率半徑與滾子半徑rk之和，即的大小不受的限制理論輪廓曲線為外凸時(shí)，rp

=

min-rk

0

minrk

min>rk

0

min=rk

min=rk為避免運(yùn)動(dòng)失真，rp

=

min-rk3mm建議：rk0.8

min4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題

min<rk

0

minrk

二、壓力角的校核自鎖移動(dòng)從動(dòng)件推程，擺動(dòng)從動(dòng)件推程，移動(dòng)、擺動(dòng)從動(dòng)件回程，4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)：選定基圓半徑rmin,繪制凸輪輪廓曲線對(duì)輪廓推程各處的壓力角進(jìn)行校核檢驗(yàn)方法：在理論輪廓線比較陡的地方取若干點(diǎn)，作壓力角校核。修改設(shè)計(jì)：加大凸輪基圓半徑rmin,使最大壓力角αmax減小。三、基圓半徑對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的影響設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，凸輪的基圓半徑rmin越小，設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)就越緊湊，但是基圓半徑過(guò)小會(huì)引起壓力角增大，致使凸輪機(jī)構(gòu)工作情況變壞。4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問(wèn)題只能在保證αmax不超過(guò)許用值的前提下考慮縮小凸輪的尺寸。O擺桿棘爪棘輪制動(dòng)棘爪一、棘輪機(jī)構(gòu)1.工作原理4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)原動(dòng)桿棘爪棘輪4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)B′O1BO2可換向的棘輪機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

ttFfNR

k無(wú)棘齒棘輪機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

B′O1BO2棘條機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)二、棘輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)z,m二、槽輪機(jī)構(gòu)1.工作原理槽輪圓柱銷(xiāo)撥盤(pán)機(jī)架4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2.主要參數(shù)槽數(shù)z運(yùn)動(dòng)關(guān)系(運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)τ)：4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)撥盤(pán)1等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

12

012

02

2P′O2S2FPO1E當(dāng)撥盤(pán)上只有一個(gè)圓柱銷(xiāo)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間總小于靜止時(shí)間n個(gè)圓柱銷(xiāo)：要實(shí)現(xiàn)槽輪的間歇運(yùn)動(dòng)，必須即內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)給出槽輪的徑向槽數(shù)z，并由結(jié)構(gòu)確定中心距a和圓柱銷(xiāo)半徑r1之后，外嚙合的單圓柱銷(xiāo)槽輪機(jī)構(gòu)的主要尺寸，可用下列公式計(jì)算：4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪1為只有一個(gè)或幾個(gè)齒的不完全齒輪，從動(dòng)輪2可以是普通的完全齒輪，也可以是由正常齒和帶鎖住弧的厚齒彼此相間組成。4.5