第5章 凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)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(diǎn)、應(yīng)用和分類凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)

一、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件的各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易磨損（高副）常用于自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中傳力不大的場(chǎng)合5.1凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、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(pán)形回轉(zhuǎn)凸輪(2)、移動(dòng)凸輪盤(pán)形凸輪結(jié)構(gòu)盤(pán)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(dòng)件的形狀分類(1)、尖頂從動(dòng)件(2)、滾子從動(dòng)件(2)、平底從動(dòng)件

3、

按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分類擺動(dòng)從動(dòng)件移動(dòng)從動(dòng)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(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律5.2.1從動(dòng)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(yùn)動(dòng)角：★推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：是指推桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其位移、速度和加速度隨時(shí)間變化（凸輪轉(zhuǎn)角δ變化）的規(guī)律?！镞h(yuǎn)停歇、遠(yuǎn)停歇角：★回程、回程運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)規(guī)律★運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方程式：

運(yùn)動(dòng)特性：推桿在運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)因速度有突變，在理論上加速度值為瞬時(shí)無(wú)窮大，產(chǎn)生剛性沖擊。推程運(yùn)動(dòng)線圖：適用場(chǎng)合：低速、輕載二、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律★運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方程式：

等減速段：

δ0／2≤δ≤δ0

h／2≤S≤h

運(yùn)動(dòng)方程式

回程：0≤δ≤δ0＇

0≤S≤h

等加速段：

0≤δ≤δ0＇／2h≤S≤h／2

運(yùn)動(dòng)方程式：

等減速段：

δ0＇／2≤δ≤δ0

h／2≤S≤0

運(yùn)動(dòng)方程式

運(yùn)動(dòng)特性：在起點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)，加速度存在有限的突變，引起柔性沖擊

適用場(chǎng)合：中速、輕載三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律（余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律）推桿推程運(yùn)動(dòng)方程式：推桿回程運(yùn)動(dòng)方程式：

運(yùn)動(dòng)特性：加速度在起點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)有有限數(shù)值的突變，故也有柔性沖擊

適用場(chǎng)合：中速、中載。四、正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律推桿推程運(yùn)動(dòng)方程式：推桿回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律與推程時(shí)的相對(duì)稱

運(yùn)動(dòng)特性：加速度在沒(méi)有突變，沒(méi)有沖擊

適用場(chǎng)合：高速各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律比較等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊低速輕載等加速等減速運(yùn)動(dòng)柔性沖擊中速輕載余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律柔性沖擊中低速重載正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)沖擊中高速輕載五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)沖擊高速中載運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)特性適用場(chǎng)合從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律有要求的凸輪機(jī)構(gòu)，只能按所規(guī)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)

只對(duì)推桿工作行程有要求，而對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)特殊要求時(shí)，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律選取應(yīng)從便于加工和動(dòng)力特性來(lái)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(dòng)力特性，以避免產(chǎn)生過(guò)大的沖擊。大質(zhì)量從動(dòng)件不宜選用νmax太大的運(yùn)動(dòng)規(guī)律高速度從動(dòng)件不宜選用amax太大的運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件位移圖線的繪制§5-3凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)一、

反轉(zhuǎn)法的原理本章重點(diǎn)二、用作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓設(shè)計(jì)要求：已知凸輪的基圓半徑為r0,凸輪沿逆時(shí)針?lè)较虻人倩剞D(zhuǎn)。而推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)該對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線1、對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件盤(pán)形凸輪2、對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪設(shè)計(jì)原理2、對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)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(shí)針?lè)较虻人倩剞D(zhuǎn)。推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線。3、對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪已知條件:凸輪的基圓半徑為r0,凸輪沿逆時(shí)針?lè)较虻人倩剞D(zhuǎn)。推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示。試設(shè)計(jì)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線4、偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理例題：偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)5、尖頂擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)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(dòng)方向。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心與從動(dòng)件擺動(dòng)中心的距離，從動(dòng)件的長(zhǎng)度，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。例題4、用作圖法設(shè)計(jì)一偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)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(shí)針回轉(zhuǎn)，右偏距10，基園半徑30，滾子半徑5。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：推程等加速等減速上升16，推程運(yùn)動(dòng)角150°；遠(yuǎn)休止角120°；回程等減速等加速，回程運(yùn)動(dòng)角30°；近休止角60°。5、試設(shè)計(jì)一對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)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(shí)針回轉(zhuǎn)，基園半徑30。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：推程等加速等減速上升16，推程運(yùn)動(dòng)角150°；遠(yuǎn)休止角120°；回程等減速等加速，回程運(yùn)動(dòng)角30°；近休止角60°。例題用作圖法設(shè)計(jì)一對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)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(shí)針回轉(zhuǎn)，基園半徑30，滾子半徑5。從動(dòng)件行程為16，運(yùn)動(dòng)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(dòng)件運(yùn)動(dòng)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(guò)摩擦力時(shí)，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(guò)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(shí)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(shí)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(yùn)動(dòng)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(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)雙動(dòng)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(chē)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(dòng)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(diǎn)

齒式棘輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠，從動(dòng)棘輪容易實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)，但是有噪聲、沖擊，輪齒易摩損，高速時(shí)尤其嚴(yán)重，常用于低速、輕載的間歇傳動(dòng)。2、摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)，無(wú)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(dòng)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(gè)齒，問(wèn)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(diǎn)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(dòng)畫(huà)）

空間槽輪機(jī)構(gòu)（動(dòng)畫(huà)）六角車(chē)床上的槽輪機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，效率高，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。常用于要求恒定旋轉(zhuǎn)角的分度機(jī)構(gòu)中。缺點(diǎn)：①對(duì)一個(gè)已定的槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其轉(zhuǎn)角不能調(diào)節(jié)。②在轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)的裝置中。電影放映機(jī)中，用以間歇地移動(dòng)影片。自動(dòng)機(jī)中的自動(dòng)傳送鏈裝置。2、

槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性槽輪的槽數(shù)z討論：1）k>0，∴Z≥32）槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間總小于靜止時(shí)間單銷(xiāo)時(shí)2.撥盤(pán)上的圓柱銷(xiāo)數(shù)n的確定

討論：由k<1,可知當(dāng)Z=3時(shí)，圓銷(xiāo)的數(shù)目可為1～5；當(dāng)Z=4或5時(shí)，圓銷(xiāo)的數(shù)目可為1～3；當(dāng)Z≥6時(shí)，圓銷(xiāo)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(xiāo)子數(shù)量三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介從動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一周的停歇時(shí)間、運(yùn)動(dòng)時(shí)間及每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度變化范圍都較大，設(shè)計(jì)較靈活；但加工工藝復(fù)雜，從動(dòng)輪在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，