凸輪機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)

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1、一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求 二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 三、典型實例分析 四、復(fù)習(xí)題 五、復(fù)習(xí)題參考答案,第四章 凸輪機(jī)構(gòu),回目錄, 基本內(nèi)容 (1) 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類,一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求,一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求, 學(xué)習(xí)要求 了解凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類方法。,第一節(jié) 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類 一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 二、工作原理和特點(diǎn) 三、凸輪機(jī)構(gòu)的分類 1.按凸輪的形狀分: （1）盤形凸輪 （2）移動凸輪 （3）圓柱凸輪 2.按從動件的型式分 （1）尖頂從動件 （2）滾子從動件 （3）平底從動件,內(nèi)燃機(jī)凸輪機(jī)構(gòu),2. 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)是：只需確定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞涂墒箯膭蛹玫饺我忸A(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，結(jié)構(gòu)簡單，體

2、積較小，易于設(shè)計。 缺點(diǎn)是：由于凸輪與從動件是高副接觸，壓力較大，易磨損，故不宜用于大功率傳動；又由于受凸輪尺寸限制，凸輪機(jī)構(gòu)也不適用于要求從動件工作行程較大的場合。,第二節(jié) 從動件的常用運(yùn)動規(guī)律 學(xué)習(xí)從動件常用運(yùn)動規(guī)律時，應(yīng)掌握如下基本定義（參照教材圖3-5a）： 盤形凸輪的基圓和基圓半徑rb； 推程和推程運(yùn)動角 h； 遠(yuǎn)休止角 s； 回程和回程運(yùn)動角h ； 近休止角s ； 從動件的升程h。 掌握等速運(yùn)動規(guī)律 (圖3-3 )和等加速等減速運(yùn)動規(guī)律位移(圖3-4) 、速度和加速度線圖的繪制方法。,圖3-3,等速運(yùn)動規(guī)律的線圖、等加速等減速運(yùn)動規(guī)律的位移線圖作圖步驟，見圖3-3和圖3-4。,圖3

3、-4,等加速等減速運(yùn)動規(guī)律的速度曲線是連續(xù)的，不會出現(xiàn)剛性沖擊。但在圖中A、B、C三處加速度曲線有突變，會產(chǎn)生有限值的慣性力而導(dǎo)致柔性沖擊。因此，這種運(yùn)動規(guī)律只適用于中低速場合。 對于上述兩種運(yùn)動規(guī)律，應(yīng)能熟練畫出它們的位移線圖，并能掌握兩種運(yùn)動規(guī)律分別對機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的影響。除上述兩種常用的運(yùn)動規(guī)律外，從動件的運(yùn)動規(guī)律還有簡諧運(yùn)動規(guī)律（也稱余弦運(yùn)動規(guī)律）和擺線運(yùn)動規(guī)律（也稱正弦運(yùn)動規(guī)律）等。簡諧運(yùn)動規(guī)律起點(diǎn)和終點(diǎn)也有柔性沖擊；而擺線運(yùn)動規(guī)律對機(jī)構(gòu)沒有任何沖擊。 繪制從動件位移線圖時，橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角或時間，比例尺可任意選取，而不影響凸輪輪廓的設(shè)計。對于直動從動件，其縱坐標(biāo)代表位移，它的比例尺最好

4、與凸輪輪廓的比例尺相同，以便在位移線圖上直接截取線段繪制凸輪輪廓。對于擺動從動件凸輪機(jī)構(gòu)的繪制，本教材未作要求，如需了解可參閱機(jī)械原理教材。,3-3. 圖解法繪制凸輪輪廓 要求能應(yīng)用反轉(zhuǎn)法原理繪制直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線。根據(jù)從動件的位置，可將直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)分為對心和偏置兩種結(jié)構(gòu)（圖3-5，圖3-6）。,圖3-5 圖3-6,“反轉(zhuǎn)法”設(shè)計凸輪輪廓的原理，見圖3-7： 假設(shè)凸輪靜止不動，從動件一方面隨導(dǎo)路以-1轉(zhuǎn)動，同時從動件又沿導(dǎo)路作往復(fù)運(yùn)動?？僧嫵鰪膭蛹母鲗?yīng)位置，頂點(diǎn)的運(yùn)動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。,圖3-7,(1) 滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，在繪制凸輪輪廓時要把滾子中心

5、視為尖頂從動件的尖頂，按其作圖方法繪出一條理論廓線0，再以0上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑，畫一系列小圓，然后作這些圓的內(nèi)包絡(luò)線，便是滾子從動件盤形凸輪的實際廓線。滾子從動件盤形凸輪的基圓仍在理論輪廓上度量。這里需要說明的是，在設(shè)計滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)時，常會認(rèn)為圖3-8由理論廓線0畫一系列滾子，再作包絡(luò)線求實際廓線的方法太麻煩，而采用從理論輪廓上B0、B1、B2、B3 , 沿相應(yīng)導(dǎo)路截取線段等于滾子半徑得到各點(diǎn)，將這些點(diǎn)連接起來即可找到“實際輪廓曲線”。然而由圖4-4a可以看出，當(dāng)從動件上升或下降時，實際輪廓線與滾子的切點(diǎn)大多不在導(dǎo)路上。因此，上述作圖方法是不正確的。 (2) 對于偏置從動

6、件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計，正確地劃分凸輪的運(yùn)動角是非常重要的，見圖3-9。,圖3-8,圖3-9,3-4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題 滾子半徑的選擇 運(yùn)動失真產(chǎn)生的原因是當(dāng)凸輪理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑小于或等于滾子半徑時，凸輪實際輪廓曲線發(fā)生相交或出現(xiàn)尖點(diǎn)（尖點(diǎn)容易磨損），使從動件不能按原有的運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動，致使造成運(yùn)動失真。 在設(shè)計滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)時，由于設(shè)計不當(dāng)，有時凸輪實際輪廓會出現(xiàn)尖點(diǎn)或相交，此時可采取下列措施解決，以避免凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動失真： 通過減小滾子半徑使凸輪輪廓在任何位置既不變尖又不相交； 若滾子半徑無法減小則應(yīng)通過增大凸輪的基圓半徑，以保證凸輪實際輪廓的最小曲率半徑大于

7、零。, 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 壓力角指的是從動件上所受的法向力與受力點(diǎn)速度方向間所夾的銳角。或從動件運(yùn)動方向和接觸輪廓法線方向所夾的銳角，用 表示，見圖3-10。 要求能用圖解法確定從動件與凸輪輪廓在任意點(diǎn)接觸時的壓力角大小。由于凸輪輪廓上各點(diǎn)的壓力角是變化的，在設(shè)計時應(yīng)使最大壓力角不超過許用值，即 max。,圖3-10,三、典型實例分析,例3-1 試設(shè)計一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪以等角速度1逆時針方向轉(zhuǎn)動，偏距e =10mm，凸輪的基圓半徑 rb= 50mm，從動件的升程h=20mm，滾子半徑rT =10mm，h=120 o，s=90 o，h=90 o，s=60 o。從動件在推程

8、作等加速等減速運(yùn)動，回程作等速運(yùn)動。試用圖解法繪制凸輪的輪廓。,三、典型實例分析,解：見教材。 1選定適當(dāng)?shù)谋壤撸_定凸輪的回轉(zhuǎn)中心O ，以rb為半徑作基圓，以e為半徑作偏距圓，過偏距圓的K點(diǎn)作直線沿從動件導(dǎo)路方向與偏距圓相切，此導(dǎo)路與基圓的交點(diǎn)A0便是從動件滾子中心的初始位置； 2. 用相同的比例尺繪制從動件的位移線圖，見圖4-4a，繪制步驟如下： 作一直角坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)為凸輪轉(zhuǎn)角(取任意長度表示凸輪回轉(zhuǎn)一周的角度1=360)，縱坐標(biāo)為從動件的位移(與凸輪基圓比例相同)，其升程 h=20mm； 以相應(yīng)的比例將橫坐標(biāo)分成 h=120，s=90，h=90，s=60；,三、典型實例分析,(3)

9、作從動件的位移線圖 從動件在推程作等加速等減速運(yùn)動，其位移線圖按前述方法及步驟繪制。 a) 沿1(t)軸將推程運(yùn)動角h=120 分為6等分，得1、2、6各點(diǎn)； b) 過原點(diǎn)O向左上方作射線OO與S2軸成某個合適的角度； c) 將OO線段分成相等的兩段并按149對稱分割； d)連接OA，過OO線的各分割點(diǎn)分別作OA的平行線，與OA線段分別相交，得1、2、6；過1、2、6點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平行線，過坐標(biāo)軸上的分割點(diǎn)1、2、6作縱坐標(biāo)的平行線，這些線兩兩對應(yīng)相交得1、2、6點(diǎn)，將這些交點(diǎn)用光滑曲線相連，即得到所求的位移線圖，見圖4-4a。(注：等加速段和等減速段的拋物線的連結(jié)點(diǎn)應(yīng)在橫坐標(biāo)為t /2和縱坐標(biāo)

10、為h/2的位置。),三、典型實例分析, 當(dāng)s =90o時，從動件位于最遠(yuǎn)位置處停留不動，位移線圖為水平直線; 從動件在回程作等速運(yùn)動，其位移線圖（為一斜直線）見圖4-3，并將回程運(yùn)動角h = 90分成3等分； 當(dāng)s=60 o時，從動件位于最近位置處停留不動，位移線圖為水平直線。 至此完成從動件位移曲線圖的繪制。 3自O(shè)A0開始，以O(shè)點(diǎn)為圓心沿 -1方向依次按h=120，s =90，h =90，s=60作射線，與基圓分別相交得B6、B7、B10諸點(diǎn)，將推程運(yùn)動角和回程運(yùn)動角在基圓上分成與圖b對應(yīng)的等分點(diǎn)，得B1、B2、B3、B4、B5和B8、B9諸點(diǎn)。,三、典型實例分析,4過B1、B2、B3各點(diǎn)

11、分別作偏距圓的一系列切線，它們便是反轉(zhuǎn)后各個位置從動件的導(dǎo)路； 5沿以上各切線自基圓開始從圖b上量取各位置從動件的位移量即B1A1=1-1，B2A2=2-2，B3A3=3-3，至此得到反轉(zhuǎn)后滾子中心的一系列位置A1、A2、A3； 6將A0、A1、A2、A3連成光滑曲線，便得到凸輪的理論輪廓線0； 7以理論廓線上各點(diǎn)為圓心、以rT為半徑畫一系列圓，再作這些圓的內(nèi)包絡(luò)線，該包絡(luò)線即為滾子從動件凸輪的實際輪廓線。 8最后將從動件及導(dǎo)路畫出并標(biāo)注上有關(guān)尺寸，最終完成滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計，見教材圖4-4a。,1. 填空題 （1）按凸輪形狀來分，凸輪機(jī)構(gòu)可分為 、 及 三類。 （2）在凸輪的休止角

12、范圍內(nèi)，隨凸輪的轉(zhuǎn)動，從動件的運(yùn)動位置 。 （3）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角指的是凸輪機(jī)構(gòu)中 的 方向線與其 方向線之間所夾的銳角。 （4） 變轉(zhuǎn)動為移動的機(jī)構(gòu)有 及 機(jī)構(gòu)。 （5）依靠外力維持接觸的凸輪機(jī)構(gòu)，在 時發(fā)生自鎖的可能性很小，故對這類凸輪只需對其 壓力角進(jìn)行校核。 （6）凸輪輪廓曲線是由 所決定的。,四、復(fù)習(xí)題,四、復(fù)習(xí)題, 選擇題 （1）在凸輪機(jī)構(gòu)中，從動件按等加速等減速運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動，會引起機(jī)構(gòu)的 。 (A) 沒有沖擊； (B) 剛性沖擊； (C) 柔性沖擊。 （2）在設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)時，要求承載能力大，耐磨損，應(yīng)采用 從動件。 (A) 尖頂； (B) 滾子； (C) 平底。 （3）凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)

13、動時，可能有很大沖擊，其主要原因是 。 (A) 從動件運(yùn)動規(guī)律選擇不當(dāng)； (B) 從動件往復(fù)運(yùn)動的慣性； (C) 凸輪轉(zhuǎn)速較高。 （4）設(shè)計一對心直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)其他條件不變時，最小傳動角由40o減小為20o，凸輪的尺寸會 。 (A) 減少； (B) 不變； (C) 增大。, 問答題 （1）凸輪機(jī)構(gòu)是如何分類的？ （2）從動件常用運(yùn)動規(guī)律有哪幾種？各有些什么特點(diǎn)？它們對凸輪機(jī)構(gòu)有何影響？ （3）何謂凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角？試作圖說明。 （4）何謂凸輪輪廓設(shè)計的反轉(zhuǎn)法原理？ （5）何謂凸輪的理論廓線和實際廓線？對滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)已知理論廓線需求實際廓線時，能否由理論廓線上的向徑減去

14、滾子半徑求得？為什么？ （6）滾子半徑的選擇與理論輪廓曲率半徑有何關(guān)系？作圖時如出現(xiàn)實際輪廓變尖或相交，可采取哪些措施解決？,四、復(fù)習(xí)題, 作圖題 圖 3-11為一偏置直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知AB段為凸輪的推程廓線，試在圖上標(biāo)注推程運(yùn)動角h。并用作圖法畫出凸輪輪廓上D點(diǎn)與從動件尖頂接觸時的壓力角。,四、復(fù)習(xí)題, 試設(shè)計一對心直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪基圓半徑rb= 40mm，滾子半徑rT =10mm，當(dāng)凸輪沿順時針方向等速回轉(zhuǎn)時，從動件以等速運(yùn)動規(guī)律上升，升程h=30mm，回程以等加速等減速運(yùn)動規(guī)律返回原處。對應(yīng)于從動件各運(yùn)動階段，凸輪的轉(zhuǎn)角為h=150，s=30，h =120，

15、s =60。試?yán)L制從動件的位移線圖和凸輪的廓線。 設(shè)計一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪以等角速度逆時針方向回轉(zhuǎn)，偏距e=10mm，凸輪基圓半徑rb= 30mm，從動件的升程 h =15mm，滾子半徑rT =10mm，h =120，s =30，h=120，s=90。從動件在推程作等速運(yùn)動，回程作等加速等減速運(yùn)動，試用圖解法繪制凸輪的輪廓。,四、復(fù)習(xí)題, 盤形凸輪 ，移動凸輪， 圓柱凸輪 停留不動 從動件，運(yùn)動，受力 凸輪機(jī)構(gòu)， 曲柄滑塊 回程，推程 從動件運(yùn)動規(guī)律 C,五、復(fù)習(xí)題參考答案,一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求 二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 三、典型實例分析 四、復(fù)習(xí)題 五、復(fù)習(xí)題參考答案,第五章 間

16、歇運(yùn)動機(jī)構(gòu),回目錄, 基本內(nèi)容 (1) 棘輪機(jī)構(gòu)； (2) 槽輪機(jī)構(gòu)。 學(xué)習(xí)要求 了解槽輪機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)的類型、傳動特點(diǎn)和應(yīng)用場合。 重點(diǎn) 本章的重點(diǎn)是關(guān)于棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)的傳動特點(diǎn)和應(yīng)用場合。,一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求,第五章 間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu),間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)是：當(dāng)主動件連續(xù)運(yùn)動時，從動件出現(xiàn)周期性停歇狀態(tài)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動。間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的類型很多，本章介紹棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用場合。 第一節(jié) 棘輪機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu)主要由棘輪、棘爪和機(jī)架組成。 一、 棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理 二、 棘輪機(jī)構(gòu)的類型和應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是：在運(yùn)動開始和終止時會產(chǎn)生沖擊，所以，不宜用于高速機(jī)械和具有很大

17、質(zhì)量的軸上。,棘輪機(jī)構(gòu),第二節(jié) 槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)由帶有圓銷的撥盤、槽輪和機(jī)架組成。 一、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理 二、槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，傳動效率高，在進(jìn)入和脫離接觸時運(yùn)動比較平穩(wěn)，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動角度。缺點(diǎn)是：槽輪的轉(zhuǎn)角不可調(diào)節(jié)，故只能用于定轉(zhuǎn)角的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)中。,槽輪機(jī)構(gòu),三、復(fù)習(xí)題,1. 填空題 棘輪機(jī)構(gòu)是由 、 和 組成的，其缺點(diǎn)是在運(yùn)動開始和終止時都會產(chǎn)生 。 槽輪機(jī)構(gòu)是由 、 和 組成的。在一個運(yùn)動循環(huán)內(nèi)，槽輪的槽數(shù)應(yīng)不小于_，單圓柱銷槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)總小于 。 簡答題 棘輪機(jī)構(gòu)在傳動中有何特點(diǎn)？一般用于什么場合？ 槽輪機(jī)構(gòu)在傳動中有何特點(diǎn)？何謂槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)和靜止系數(shù)？兩者之間有何關(guān)系？ 在棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)中，如何保證從動件在停歇時間里靜止不動？ 在間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)中，當(dāng)從動件受主動件的驅(qū)動由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入運(yùn)動狀態(tài)時，兩者之間的沖擊有什么辦法可使之減??？就棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)比較，它們的動力性能何者較佳？,四、復(fù)習(xí)題參考答案, 棘輪，棘爪，機(jī)架 ，沖擊 撥盤，具有徑向槽的槽輪，機(jī)架，3，0.5 n1=1.88r/min，8s tm=0.33秒，tm=0.66s，=0.33,