凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 一、按凸輪的形狀分類 4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型 第1頁/共49頁 尖頂從動(dòng)件 二、按從動(dòng)件的型式分類 平底從動(dòng)件 滾子從動(dòng)件 4.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型 第2頁/共49頁 1 1 s2 t C h S s D2 h 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 t B o 1 s2 D rb e A B C 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 第3頁/共49頁 4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第4頁/共49頁 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)

2、律 稱為等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 1 h ( ) tt t O S2 1( ) t v0 O v2 1( ) t O a2 1( ) t 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窮大，慣性 力也為無窮大。 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 第5頁/共49頁 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)。 1 4 9 4 1 0 () tt t h 1423560 1 ()t s2 0 1 ()t v vmax 0 1 ()t a0 a m e 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

3、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 第6頁/共49頁 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 h 1 ()t a2 123 4 5 6 amax -amax vmax v2 1 ()t 1 2 3456 () tt t s2 2 (1 cos ) 2 h s , 1t 1 t 21 (1 cos) 2 t h s 21 2 2 21 sin 2 cos 2 tt tt h v h a 柔性沖擊 4.2從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 0 1 ()t s2

4、 1 2 3456 第7頁/共49頁 四、正弦加速度運(yùn)動(dòng)定律 無剛性沖擊 無柔性沖擊 11 2 21 sin() 2 tt sh 1 2 2 1 cos() tt h v 2 1 2 2 22 sin() tt h a 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 第8頁/共49頁 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

5、從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 第9頁/共49頁 4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓 解析法、作圖法 一、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制 1.對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(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-,則凸輪相對(duì)靜止不動(dòng)，而推桿一方面隨導(dǎo)軌以-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。 第10頁/共49頁 設(shè)計(jì)步驟 4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓 第11頁/共49頁 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

6、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)盤形凸輪輪廓 第12頁/共49頁 2.尖頂偏置移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(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)盤形凸輪輪廓 第13頁/共49頁 （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

7、初始位置； （3）按- 方向劃分偏距圓得 c0、 c1、c2等點(diǎn)；并過這 些點(diǎn)作 偏距圓的切線，即為反轉(zhuǎn)導(dǎo)路線； c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c0 e rb O 180 B1 B3 B4 B2 B5 B8 （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)。B6 c10 c8 c9 B7 120 B9 B10 60 B0 o S2 2 1( ) t 18012060 1 2 3 4 5 6 7 8 910 h 1 2 34 5 6 7 8 9 10 第14頁/共49頁 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)盤形凸輪輪廓 第15頁/共49

8、頁 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。 反轉(zhuǎn)法 4.3按給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓 第16頁/共49頁 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)盤形凸輪輪廓 第17頁/共49頁 二、擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制 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)盤形凸輪輪廓 第18頁/共49頁 2 max 18012060 o 1 2 3 4 5 6 7 8 910 （1）作出角位移線圖； （2）作初始位置； （4）找從動(dòng)件反轉(zhuǎn)

9、后的一系 列位置，得 C1、C2、 等點(diǎn)，即為凸輪輪廓上的點(diǎn)。 A1 A2 A3 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A4 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； 0 rb B0 L 180 60 120 B1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 B 9 B1 0 1 C1 2 C2 3 C 3 C 4C 5 C 6 C 7 C 8 C 9 C1 0 R O A0 a - 第19頁/共49頁 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

10、 ； 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)盤形凸輪輪廓 第20頁/共49頁 4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題 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 0 min minpk rr k r 的大小不受 的限制min 第21頁/共49頁 理論輪廓曲線為外凸時(shí)， minpk rr rp =min-rk 0 m

11、in rk minrk 0 min=rk min=rk 為避免運(yùn)動(dòng)失真， rp =min-rk3mm 建議：rk0.8min 4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題 minrk 0 min rk 第22頁/共49頁 二、壓力角的校核 tan xy FF 自鎖 max 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， 30 45 70 80 4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題 第23頁/共49頁 4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題 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

12、大凸輪基圓半徑rmin,使最大壓力角max減小 。 第24頁/共49頁 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，但是基圓半徑過小會(huì) 引起壓力角增大，致使凸輪機(jī)構(gòu)工作情況變壞 。 2 1 tan v r 2min srr 2 min2 1 tan v rs 4.4設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題 只能在保證max不超過許用值的前提下考慮 縮小凸輪的尺寸。 第25頁/共49頁 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) 第26頁/共49頁 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) 第27頁/共49

13、頁 B O1 B O2 可換向的棘輪機(jī)構(gòu) 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 第28頁/共49頁 t t Ff N R k 無棘齒棘輪機(jī)構(gòu) 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 第29頁/共49頁 B O1 B O2 棘條機(jī)構(gòu) 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 第30頁/共49頁 二、棘輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) cos rf F lF l ;sin fnrn FfF FF sin cos nn FF f tantan 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 第31頁/共49頁 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) z,m 第32頁/共49頁 二、槽輪機(jī)構(gòu) 1.工作原理 槽 輪 圓柱銷 撥 盤 機(jī)架 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 第33頁/共49頁 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 第34頁/共49頁 2.主要

14、參數(shù) 槽數(shù)z 運(yùn)動(dòng)關(guān)系(運(yùn)動(dòng)特性系數(shù))： 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 212 2 222 z 1 2 2 z z 1 22 0 22 m tz tz 撥盤1等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 第35頁/共49頁 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 1 201 202 2 P O2 S2F P O1 E 當(dāng)撥盤上只有一個(gè)圓柱銷， 0.5 運(yùn)動(dòng)時(shí)間總小于靜止時(shí)間 n個(gè)圓柱銷： (2) 2 n z z 要實(shí)現(xiàn)槽輪的間歇運(yùn)動(dòng)， 必須1 2 2 z n z 即 第36頁/共49頁 內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 第37頁/共49頁 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和圓柱銷半徑r1之后，外嚙合的單圓柱銷槽輪機(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) 第38頁/共49頁 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間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 第39頁/共49頁 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 第40頁/共49頁 4.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) O2 O1 1 2 L K P 瞬心線附