常用機(jī)構(gòu)課件

常用機(jī)構(gòu)第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)第二節(jié)

凸輪機(jī)構(gòu)第三節(jié)間歇運動機(jī)構(gòu)第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化二、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性平面連桿機(jī)構(gòu)被廣泛地使用，例如：

內(nèi)燃機(jī)、牛頭刨、鋼窗啟閉機(jī)構(gòu)、自行車手閘機(jī)構(gòu)等等。

平面連桿機(jī)構(gòu)——若干構(gòu)件通過低副（轉(zhuǎn)動副或移動副）聯(lián)接所組成的平面機(jī)構(gòu)。

連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點：

②

兩構(gòu)件的接觸面為平面或回轉(zhuǎn)面，易于制造和獲得較高的精度。

①

連桿機(jī)構(gòu)的兩構(gòu)件間均為面接觸，故承載能力強(qiáng)、耐磨損；③

一般只能近似地實現(xiàn)給定運動要求。平面連桿機(jī)構(gòu)有四桿、五桿或多桿機(jī)構(gòu)。②

當(dāng)構(gòu)件數(shù)目較多時，會引起較大的累積運動誤差，影響運動精度。①

低副內(nèi)存在間隙，會導(dǎo)致運動誤差；連桿機(jī)構(gòu)的不足：多桿機(jī)構(gòu)?？煽闯墒怯蓭讉€四桿機(jī)構(gòu)組成。所以，平面四桿機(jī)構(gòu)不但結(jié)構(gòu)最簡單、應(yīng)用最廣泛，而且是連桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。本章主要介紹平面四桿機(jī)構(gòu)。一、鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及其演化

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)——構(gòu)件之間都是用轉(zhuǎn)動副聯(lián)接的平面四桿機(jī)構(gòu)。特點：①是平面四桿機(jī)構(gòu)中最基本的型式；③

演化出其它型式的四桿機(jī)構(gòu)。曲柄——能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿。搖桿——只能在一定角度范圍內(nèi)擺動的連架桿。②

是構(gòu)件數(shù)目最少的平面連桿機(jī)構(gòu)；1．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本型式機(jī)架連桿連架桿（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)——兩連架桿分別為曲柄和搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。①

當(dāng)曲柄為原動件時，曲柄的勻速轉(zhuǎn)動→搖桿的變速擺動。實例：雷達(dá)天線俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)

按機(jī)構(gòu)中有無曲柄，有幾個曲柄，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)分為三種基本型式：功用：②當(dāng)搖桿為原動件時，搖桿的往復(fù)擺動→曲柄的整周轉(zhuǎn)動。實例：縫紉機(jī)腳踏驅(qū)動機(jī)構(gòu)

雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu)ABDC1243ABDC1243曲柄主動實現(xiàn)天線（搖桿）的俯仰運動。2143縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)搖桿主動3124驅(qū)動大帶輪（曲柄）的轉(zhuǎn)動。（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)——兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。

功用：原動曲柄的等速轉(zhuǎn)動→從動曲柄的變速或等速轉(zhuǎn)動。慣性篩機(jī)構(gòu)實例：慣性篩驅(qū)動機(jī)構(gòu)

使篩子具有較大變化的加速度，從而提高篩子的篩分功能。篩子ABDC1234E631

平行四邊形機(jī)構(gòu)——兩連架桿平行且相等的雙曲柄機(jī)構(gòu)。平行四邊形機(jī)構(gòu)的運動特性：AB=CDBC=ADABCD①兩曲柄等速同向轉(zhuǎn)動。B′C′ABDC攝影平臺天平攝影車坐斗升降機(jī)構(gòu)

②連桿始終與機(jī)架平行（平動）。平行四邊形機(jī)構(gòu)的運動特性：反平行四邊形機(jī)構(gòu)——當(dāng)主動曲柄轉(zhuǎn)動時，從動曲柄反向轉(zhuǎn)動。實例：車門的啟閉機(jī)構(gòu)

③運動不確定性——各構(gòu)件共線時，機(jī)構(gòu)處于運動不確定狀態(tài)。平行四邊形機(jī)構(gòu)的運動特性：實例：機(jī)車驅(qū)動輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)工程上常采取一些措施克服運動不確定性。利用三個平行曲柄來限制機(jī)構(gòu)的運動不確定性。機(jī)車驅(qū)動輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)——兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。實例：造型機(jī)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

功用：原動搖桿的擺動→從動搖桿的擺動。一般情況下兩搖桿的擺角不相等。

利用其連桿可在平面內(nèi)作360°轉(zhuǎn)動的運動特點，實現(xiàn)砂箱震實和起模相對翻轉(zhuǎn)180°的兩個位置。實例：汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)ABDCEABDCE當(dāng)汽車走直道時，ABCD呈等腰梯形；

當(dāng)汽車走彎道時，利用AB、DC兩搖桿擺不同的角度，使兩前輪轉(zhuǎn)動軸線匯交于后輪軸線上的P點，以保證四個輪子繞P點作純滾動。ABDCE實例：鶴式起重機(jī)

利用雙搖桿機(jī)構(gòu)中連桿上點M的軌跡為近似水平直線，吊鉤水平直線運動，以最小的能量消耗使處在一定高度的貨物水平移動。鶴式起重機(jī)2．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可演化成其它型式的平面四桿機(jī)構(gòu)。（1）改變構(gòu)件的形狀和長度方法：

改變構(gòu)件的形狀和長度；擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副；取不同構(gòu)件為機(jī)架等。例如：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

改變構(gòu)件的形狀：將搖桿3改變成弧面滑塊，并沿弧形導(dǎo)槽m-m往復(fù)運動。

演化結(jié)果：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)→具有曲線導(dǎo)槽的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。2．鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可演化成其它型式的平面四桿機(jī)構(gòu)。（1）改變構(gòu)件的形狀和長度方法：

改變構(gòu)件的形狀和長度；擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副；取不同構(gòu)件為機(jī)架等。搖桿3→往復(fù)直線移動的滑塊

改變構(gòu)件的長度：將搖桿3的長度增大到無限長（構(gòu)件4也相應(yīng)增至無限長）?；⌒螌?dǎo)槽m-m→直線導(dǎo)槽

轉(zhuǎn)動副D→移動副

演化結(jié)果：具有曲線導(dǎo)槽的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)→具有直線導(dǎo)槽的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。e=0e≠0偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：——滑塊導(dǎo)路中心線偏離曲柄的固定轉(zhuǎn)動中心，即e≠0。對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：——滑塊導(dǎo)路中心線通過曲柄的固定轉(zhuǎn)動中心，即e=0。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用：活塞式內(nèi)然機(jī)、空氣壓縮機(jī)和沖床等。（2）擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副偏心輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用：例如：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

擴(kuò)大轉(zhuǎn)動副：加大轉(zhuǎn)動副B的半徑，使其超過曲柄的長度。演化結(jié)果：曲柄→偏心圓盤（偏心輪）偏心輪的幾何中心B與其轉(zhuǎn)動中心A不相重合。

例如：沖床、剪床及顎式破碎機(jī)等。

多用于曲柄承受較大沖擊載荷，或曲柄長度較短的機(jī)器中。（3）取不同構(gòu)件為機(jī)架

理論依據(jù)：在同一低副機(jī)構(gòu)中，不論取哪一個構(gòu)件為機(jī)架，機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間的相對運動不變。

演化方式：在同一低副機(jī)構(gòu)中，選取不同構(gòu)件作機(jī)架，可得不同型式的機(jī)構(gòu)。

倒置——取不同構(gòu)件為機(jī)架得到不同機(jī)構(gòu)的演化方式。

例如：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)→倒置→雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)。其它常用四桿機(jī)構(gòu)的倒置：

應(yīng)用實例①

含有一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)以構(gòu)件4為機(jī)架對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)搓絲機(jī)其它常用四桿機(jī)構(gòu)的倒置：

應(yīng)用實例①

含有一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)以構(gòu)件1為機(jī)架轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)六缸回轉(zhuǎn)式油泵其它常用四桿機(jī)構(gòu)的倒置：

應(yīng)用實例①

含有一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)以構(gòu)件2為機(jī)架搖塊機(jī)構(gòu)自動卸料卡車其它常用四桿機(jī)構(gòu)的倒置：

應(yīng)用實例①

含有一個移動副的四桿機(jī)構(gòu)以構(gòu)件3為機(jī)架手動唧筒定塊機(jī)構(gòu)

應(yīng)用實例②

含有兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)以構(gòu)件4為機(jī)架雙滑塊機(jī)構(gòu)橢圓儀其它常用四桿機(jī)構(gòu)的倒置：

應(yīng)用實例②

含有兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)以構(gòu)件1為機(jī)架其它常用四桿機(jī)構(gòu)的倒置：移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu)

應(yīng)用實例②

含有兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)以構(gòu)件2為機(jī)架其它常用四桿機(jī)構(gòu)的倒置：十字滑塊聯(lián)軸器雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)

應(yīng)用實例②

含有兩個移動副的四桿機(jī)構(gòu)以構(gòu)件3為機(jī)架其它常用四桿機(jī)構(gòu)的倒置：移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)壓縮機(jī)二、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性曲柄存在的重要性：

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連架桿是否為曲柄是區(qū)別其三種基本型式的關(guān)鍵。

生產(chǎn)實際中驅(qū)動機(jī)械的原動機(jī)（電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等）一般都是作整周轉(zhuǎn)動，因此要求機(jī)構(gòu)的原動件為曲柄。1．曲柄存在的條件

設(shè)：a、b、c、d分別為各桿長度；AB桿為曲柄分析：

曲柄AB整周轉(zhuǎn)動必通過AB1、AB2兩位置，即與機(jī)架兩次共線位置。因此，曲柄AB與其相鄰的兩構(gòu)件BC、AD間均可相對整周轉(zhuǎn)動。

曲柄與機(jī)架拉直或重疊共線時，有△B1C1D和△B2C2D。三角形兩邊和大于或等于第三邊。

在什么條件下存在曲柄？例：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B2a+d≤b+c

在△B1C1D中：a+b≤c+d

化簡以上三式得：a≤b

a≤c

a≤dabdcC1B1ADC2在△B2C2D中：a+c≤b+d

實際上，只要條件②滿足，最短桿就可相對于相鄰兩桿整周轉(zhuǎn)動。

可見，在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄存在的必要條件是：①曲柄是最短桿；②

最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。若取與最短桿相鄰的任一構(gòu)件為機(jī)架→曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)若取最短桿為機(jī)架→雙曲柄機(jī)構(gòu)若取最短桿對邊構(gòu)件為機(jī)架→雙搖桿機(jī)構(gòu)

當(dāng)條件②不滿足時，則四個構(gòu)件均相對擺動，即不可能存在曲柄。無論取哪個構(gòu)件為機(jī)架→雙搖桿機(jī)構(gòu)

——作等速轉(zhuǎn)動的主動件使從動件作往復(fù)擺動（或移動）時，從動件工作行程速度較慢、回程速度較快的性質(zhì)。2．急回特性

牛頭刨床刨削工件時速度較慢，而退刀時速度較快，以縮短非生產(chǎn)時間，減小原動機(jī)功率，提高生產(chǎn)率。

當(dāng)柄AB以角速度ω順時針轉(zhuǎn)動時，搖桿DC在兩極限位置DC1、DC2間往復(fù)擺動。例：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以曲柄AB為主動件，搖桿DC為從動件。

擺角為ψ——搖桿兩極限位置DC1和DC2間的夾角。

搖桿在兩極限位置時，曲柄與連桿處于B1AC1（重疊）共線位置和AB2C2（拉直）共線位置。

極位夾角θ——曲柄在重疊共線位置AB1和拉直共線位置AB2之間所夾的銳角。

搖桿工作行程平均角速度ωw為工作行程：

曲柄從AB1轉(zhuǎn)到AB2，轉(zhuǎn)角φ1=180?+θ；搖桿從DC1擺到DC2，擺角為ψ，所需時間為tw。回程：曲柄從AB2轉(zhuǎn)到AB1，轉(zhuǎn)角φ2=180?-θ；搖桿從DC2擺到DC1，擺角為ψ，所需時間為tR。搖桿回程平均角速度ωR為

可見，ωR＞ωw，表明搖桿具有急回特性。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K為

用行程速度變化系數(shù)（或稱行程速比系數(shù)）K衡量急回程度，即：若極位夾角θ＞0時，有急回特性。θ越大，K值就越大，機(jī)構(gòu)的急回特性就越顯著。

若極位夾角θ＝0，K＝1，此時ωR=ωw，機(jī)構(gòu)無急回特性。θ180°＋θ180°-θ試分析：對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的有無急回特性偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：有急回特性。擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：θ180°＋θ180°-θ有急回特性，且θ＝ψ。

為獲得有急回特性的平面四桿機(jī)構(gòu)時，通常根據(jù)工作要求預(yù)先選定K值，再求出θ值，即3．壓力角與傳動角例：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)受力分析：

若不考慮運動副的摩擦力、構(gòu)件的重力、慣性力的影響，且連桿2上不受其它外力（為二力桿），則曲柄1經(jīng)過連桿2傳遞到搖桿3上C點的力F將沿連桿BC方向。以曲柄AB為主動件，搖桿DC為從動件。FABCD力F分解為：

法向力Fn——沿?fù)u桿CD方向的有害分力。只能使C、D兩處運動副產(chǎn)生徑向壓力，引起阻礙運動的摩擦力。

切向力Ft——沿C點速度υc方向。是推動搖桿3運動的有效分力。αFFt

FnγABCD有效分力的大小為：Ft＝Fcosα=Fsinγ

式中：壓力角α——作用力F的方向與搖桿受力點C處速度υc方向所夾的銳角。力F分解為：

法向力Fn——沿?fù)u桿CD方向的有害分力。只能使C、D兩處運動副產(chǎn)生徑向壓力，引起阻礙運動的摩擦力。

切向力Ft——沿C點速度υc方向。是推動搖桿3運動的有效分力。有效分力的大小為：Ft＝Fcosα=Fsinγ

傳動角γ——連桿2與搖桿3所夾銳角。是壓力角的余角，即γ=90?-α

。αFFt

FnγABCD

若F不變，α值愈小，F(xiàn)t愈大，機(jī)構(gòu)傳力性越好，故α的大小可判定機(jī)構(gòu)傳力性能的優(yōu)劣。

對應(yīng)于曲柄的不同位置，壓力角α是變化的，其中有一個最大壓力角αmax。為了保證機(jī)構(gòu)傳力性能良好，應(yīng)使：[α]——壓力角許用值。αmax≤［α］αFFt

FnγABCD

δ——連桿與從動件之間所夾內(nèi)角?？芍苯恿康萌我晃恢玫摩闹?。

可見，γ也隨曲柄的位置變化，其值愈接近90?，機(jī)構(gòu)傳力性能愈好。當(dāng)δ≤90?時，γ＝δ。αFFt

FnγABCD

常用傳動角γ的大小直接判定機(jī)構(gòu)傳動性能的優(yōu)劣。δCDBAFδγ當(dāng)δ＞90?時，γ＝180?-δ。

對于儀表這類只傳遞運動或受力較小的機(jī)構(gòu)，才允許傳動角小些。可以證明，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的γmin出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架兩次共線位置AB′、AB″之一。

為保證機(jī)構(gòu)具有良好的傳力性能，應(yīng)限制最小傳動角γmin的值：重載：γmin≥50?通常：γmin≥40?4．死點——機(jī)構(gòu)在運動中出現(xiàn)γ=0?的位置。例：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)以搖桿CD為原動件，曲柄AB為從動件。特點：在死點位置，無論在原動件上施加多大的力都不能使機(jī)構(gòu)運動。ABCDAB1C1D

當(dāng)搖桿處在極限位置C1D時，連桿與曲柄重疊共線，出現(xiàn)γ=0?；搖桿通過連桿作用于曲柄上的力通過其回轉(zhuǎn)中心A。

當(dāng)搖桿處在極限位置C2D時，連桿與曲柄拉直共線，出現(xiàn)γ=0?。搖桿通過連桿作用于曲柄上的力P通過其回轉(zhuǎn)中心A。

因此，無論施加多大的力P也不能推動從動件曲柄回轉(zhuǎn)。PAB2C2DP

當(dāng)機(jī)構(gòu)通過死點位置時，從動件可能卡死（不能運動），也可能出現(xiàn)運動不確定現(xiàn)象。①

利用飛輪的慣性力。

在工程上，使機(jī)構(gòu)順利通過死點而正常運轉(zhuǎn)的措施有：內(nèi)燃機(jī)縫紉機(jī)實例：內(nèi)燃機(jī)曲柄上安裝飛輪。

縫紉機(jī)腳踏驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的帶輪兼有飛輪的作用。A’E’D’G’B’F’C’ABEFDCG②

利用機(jī)構(gòu)的組合錯開死點位置。實例：機(jī)車車輪的聯(lián)動裝置

在工程上，使機(jī)構(gòu)順利通過死點而正常運轉(zhuǎn)的措施有：實例：夾緊裝置工作原理：

在工程上也常利用死點來實現(xiàn)工作要求。工件ABCD1234FFABCD1234工件γ=0Q夾具在力F作用下夾緊工件；

撤去力F后，構(gòu)件AB在工件反彈力Q作用下成為主動件；

連桿BC與從動件CD共線處于死點，從而保證夾緊工件。夾緊裝置實例：電氣開關(guān)分合閘機(jī)構(gòu)

當(dāng)合閘（接通電路）時，機(jī)構(gòu)處于AB、BC共線的死點位置，不會因機(jī)構(gòu)受到較大的接觸力Q和彈簧拉力F而自動跳閘；工作原理：

分閘（切斷電路）時，只需推動AB桿轉(zhuǎn)動，使機(jī)構(gòu)離開死點位置。電氣開關(guān)分合閘機(jī)構(gòu)三、實現(xiàn)運動要求的機(jī)構(gòu)參數(shù)圖解法實例【例5-1】

曲柄為主動時，行程速比系數(shù)K=1.4，偏距e=12mm；被推送的工件的長度l=25mm，滑塊的行程H應(yīng)比工件長度略大些，以保證料斗上的工件能順利下落。試確定曲柄和連桿的尺寸。

解：對于有急回運動的四桿機(jī)構(gòu)，通常由行程速比系數(shù)K求得極位夾角θ，并利用機(jī)構(gòu)在極限位置的幾何關(guān)系，再結(jié)合其它輔助條件來解題。（1）計算極位夾角θ由教材式（5-3）得：（2）選取比例尺、作輔助圓①作出滑塊的行程線段C1C2=H=30mm（取H略大于l）；取比例尺μl=1mm/mm。作圖：②作∠C1C2O=∠C2C1O=90°－θ=60°，直線C1O和C2O交于O；③作輔助圓：O為圓心、C1O（或C2O）為半徑。則圓心角∠C1OC2=2θ。（2）選取比例尺、作輔助圓作圖：①

作直線EF∥C1C2，且間距為e=12mm，交輔助圓于點A（有兩個交點，僅取一個）。點A——曲柄的轉(zhuǎn)動中心。（3）確定曲柄的轉(zhuǎn)動中心A②

連接AC1和AC2，此時必有∠C1AC2=θ=30°（為圓心角∠C1OC2的一半）。AC1、AC2——曲柄與連桿重疊、拉直共線位置。（3）確定曲柄的轉(zhuǎn)動中心A量得：AC1=15mm；AC2=40mm由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在極限位置的幾何關(guān)系可得：（4）計算曲柄和連桿的長度lAB、lBClBC+lAB=μl·AC2lBC－lAB=μl·AC1解得：曲柄長連桿長【例5-2】

鑄造車間振實造型機(jī)工作臺的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。當(dāng)翻臺8在振實臺上振實造型時，處于圖示Ⅰ位置，此時連桿處于B1C1實線位置；而需要起模時，要求翻臺8能轉(zhuǎn)過180°到達(dá)圖示托臺上方Ⅱ位置，以便托臺10上升接觸砂箱起模，此時連桿處于B2C2虛線位置。若已知連桿BC的長度lBC=0.5m及兩位置B1C1和B2C2，并要求固定鉸鏈中心A、D在同一水平線上，機(jī)座AD的長度lAD=lBC。試確定搖桿AB、CD的長度lAB、lCD。解：取比例尺μl=0.1m/mm，則作圖：①在給定位置作B1C1和B2C2；②

連接B1B2，作B1B2的中垂線b12。鉸鏈中心A必定位于中垂線b12上；

連接C1C2，作C1C2的中垂線c12。鉸鏈中心D必定位于中垂線c12上。④

連接AB1C1D得圖示的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)?？闪康茫篈B1=25mm；

C1D=27mm兩搖桿長度分別為：lAB=μl·AB1

=0.1×25=2.5mlCD=μl·C1D

=0.1×27=2.7m③作水平線AD，與中垂線b12的交點為A；與中垂線c12的交點為D。且AD=BC=5mm。四、構(gòu)件和運動副的結(jié)構(gòu)

常用較典型的構(gòu)件和運動副結(jié)構(gòu)如下：1．構(gòu)件的結(jié)構(gòu)

當(dāng)轉(zhuǎn)動副之間的距離較大時，構(gòu)件一般做成桿狀，且多為直桿。

平面連桿機(jī)構(gòu)中構(gòu)件和運動副的結(jié)構(gòu)形式，往往隨實際工況條件的不同而多種多樣，需正確安裝、調(diào)整及維護(hù)。（1）桿狀構(gòu)件

有特殊要求時，如為避免運動干涉，也可做成曲桿或其它特殊結(jié)構(gòu)形式。（2）盤狀構(gòu)件

較高轉(zhuǎn)速時，常在帶輪、齒輪等圓盤類構(gòu)件上偏離軸心處裝上銷軸，與其他構(gòu)件構(gòu)成另一個轉(zhuǎn)動副，將形成盤狀構(gòu)件；對于轉(zhuǎn)動副間距較小的曲柄常做成偏心輪結(jié)構(gòu)。（3）軸狀構(gòu)件用于回轉(zhuǎn)軸端部的曲軸式曲柄。用于回轉(zhuǎn)軸兩支承之間的曲軸式曲柄。曲柄長度很小的偏心軸。

為防止高速轉(zhuǎn)動時因質(zhì)量分布不均勻而產(chǎn)生離心力，應(yīng)采用合理結(jié)構(gòu)使構(gòu)件的質(zhì)量趨于均布，并進(jìn)行構(gòu)件的平衡。（4）塊狀構(gòu)件

作移動的構(gòu)件大都為塊狀，其結(jié)構(gòu)、形狀與運動副的結(jié)構(gòu)有關(guān)。實例：與圓柱形缸體構(gòu)成移動副的活塞。2．運動副的結(jié)構(gòu)

除軸與軸承構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副外，鉸鏈類型的轉(zhuǎn)動副廣泛被應(yīng)用。（1）轉(zhuǎn)動副浮動銷軸結(jié)構(gòu)：

銷軸與構(gòu)件1、2之間均能相對轉(zhuǎn)動。彈性擋圈用來限制銷軸的軸向移動。固定銷軸結(jié)構(gòu)：

銷軸與構(gòu)件2采用鉚接固連。①

活塞與缸體、滑移齒輪與花鍵等構(gòu)成移動距離小、行程固定的移動副。（2）移動副②導(dǎo)軌式移動副移動距離較大。常見結(jié)構(gòu)：平面接觸式矩形V形燕尾形組合形①

活塞與缸體、滑移齒輪與花鍵等構(gòu)成移動距離小、行程固定的移動副。（2）移動副②導(dǎo)軌式移動副移動距離較大。常見結(jié)構(gòu)：圓柱面接觸式

側(cè)板用以限制構(gòu)件和導(dǎo)軌間的相對轉(zhuǎn)動。1—側(cè)板

2—導(dǎo)軌

3—構(gòu)件3．平面連桿機(jī)構(gòu)的調(diào)整與維護(hù)

平面連桿機(jī)構(gòu)是面接觸的低副機(jī)構(gòu)，運動副中的間隙將引起運動誤差。應(yīng)保證良好潤滑來減小接觸面間的摩擦、磨損。措施：鉸鏈可通過油孔注入潤滑油。移動副磨損后的間隙采用如下結(jié)構(gòu)調(diào)整：①

利用調(diào)整螺釘移動鑲條的位置以調(diào)整間隙。②

改變壓板與動導(dǎo)軌結(jié)合面間墊片的厚度來調(diào)整間隙。平面連桿機(jī)構(gòu)常使用構(gòu)件長度可調(diào)整的結(jié)構(gòu)：

把連桿做成左右兩部分，轉(zhuǎn)動帶有左、右旋螺紋的連接套，可調(diào)整連桿長度BC。

在棘輪機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)絲杠可改變曲柄的長度r，可調(diào)節(jié)棘輪擺角。返回第二節(jié)

凸輪機(jī)構(gòu)一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用二、從動件的常用運動規(guī)律

四、凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定三、圖解法繪制凸輪輪廓五、凸輪機(jī)構(gòu)的材料與結(jié)構(gòu)一、凸輪機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用

凸輪——具有曲線輪廓或溝槽的構(gòu)件。傳動時，凸輪用輪廓或溝槽驅(qū)動從動件運動。凸輪機(jī)構(gòu)的主要組成：1.凸輪機(jī)構(gòu)的組成和應(yīng)用

凸輪、從動件及機(jī)架三個基本構(gòu)件。是一種含高副的常用機(jī)構(gòu)。實例：內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)。

功用：凸輪等速回轉(zhuǎn)，用其曲線輪廓驅(qū)動從動件開啟和關(guān)閉（關(guān)閉需借助彈簧的作用），實現(xiàn)進(jìn)氣口或排氣口。1－凸輪2－從動構(gòu)件

內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)實例：繞線機(jī)

功用：凸輪作等速回轉(zhuǎn)時，其曲線輪廓驅(qū)動布線桿往復(fù)擺動，將線均勻地纏繞在繞線軸3上。1－凸輪2－布線桿3－繞線軸繞線機(jī)實例：行程控制凸輪機(jī)構(gòu)

功用：凸輪固定在機(jī)器的運動部件上并隨之移動，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定位置時，其輪廓推動行程開關(guān)的推桿，使之發(fā)生電信號，以實現(xiàn)控制運動部件變速、停止或換向等。行程控制凸輪機(jī)構(gòu)1－凸輪2－推桿實例：機(jī)床自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)

功用：凸輪作等速回轉(zhuǎn)，并用其曲線形溝槽驅(qū)動從動件繞固定回轉(zhuǎn)副O(jiān)作往復(fù)擺動，通過扇形齒輪和齒條帶動刀架，完成刀具的進(jìn)給運動。機(jī)床自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)1－凸輪

2－從動構(gòu)件

3－刀架凸輪機(jī)構(gòu)的特點：①

結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；工作可靠，只需設(shè)計適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到?zhǔn)確的任意預(yù)期運動。②

凸輪與從動件間為高副接觸，易磨損。常用于傳力不大的場合。

如：自動機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)、內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、印刷機(jī)、紡織機(jī)等。凸輪機(jī)構(gòu)的種類繁多，常用凸輪機(jī)構(gòu)分類如下：2．凸輪機(jī)構(gòu)的分類（1）按凸輪的形狀分對心直動滾子凸輪①

盤形凸輪——凸輪形狀如盤，繞定軸轉(zhuǎn)動且具有變化的向徑。它是凸輪的基本型式。

內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)繞線機(jī)移動凸輪②

移動凸輪——凸輪形狀如板，沿直線相對機(jī)架作往復(fù)移動，并具有曲線形的側(cè)輪廓。行程控制凸輪機(jī)構(gòu)（1）按凸輪的形狀分端面圓柱凸輪③圓柱凸輪——凸輪形狀如圓柱，繞其軸線定軸轉(zhuǎn)動且有曲線形溝槽。圓柱凸輪可視為是移動凸輪卷成圓柱而成的。機(jī)床自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)空間凸輪機(jī)構(gòu)——圓柱凸輪等構(gòu)成的凸輪機(jī)構(gòu)。

平面凸輪機(jī)構(gòu)——有盤形凸輪、移動凸輪構(gòu)成凸輪機(jī)構(gòu)。（1）按凸輪的形狀分（2）按從動件的結(jié)構(gòu)形式分①尖端從動——從動件端部呈尖點或鑿刃形。能與任何凸輪廓線保持接觸，從動件可實現(xiàn)任意運動。

端部與凸輪是高副接觸，接觸應(yīng)力大，易磨損，故只用于輕載低速的場合。特點及應(yīng)用：在實際應(yīng)用中，尖端常做成半徑不大的圓頭形。繞線機(jī)（2）按從動件的結(jié)構(gòu)形式分②滾子從動件——從動件端部裝有可以自由轉(zhuǎn)動的滾子。能減小摩擦和磨損、傳遞較大的動力。

端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量較大，不易潤滑，故不宜用于高速。特點及應(yīng)用：機(jī)床自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)行程控制凸輪機(jī)構(gòu)（2）按從動件的結(jié)構(gòu)形式分③平底從動件——不計摩擦?xí)r，凸輪對從動件的驅(qū)動力垂直于平底，有效作用力較大。

凸輪與平底接觸處易形成楔形油膜，故常用于高速凸輪。但不能用于有內(nèi)凹或直線輪廓的凸輪。特點及應(yīng)用：

內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)（3）按從動件運動形式分①直動從動件——作往復(fù)直線移動。

偏置直動從動件：從動件導(dǎo)路不通過盤形凸輪回轉(zhuǎn)中心。

對心直動從動件：從動件導(dǎo)路通過盤形凸輪回轉(zhuǎn)中心。

偏距e——從動件導(dǎo)路與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離。②擺動從動件——從動件作往復(fù)擺動。繞線機(jī)

內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)（4）按鎖合方式分

鎖合——使凸輪輪廓與從動件始終保持接觸。①力鎖合——靠重力、彈簧力或其它力鎖合。鎖合的方式有：例如：彈簧力鎖合

內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)（4）按鎖合方式分②幾何鎖合——靠凸輪和從動件的特殊幾何形狀鎖合。

例如：圓柱凸輪的凹槽兩側(cè)面間的距離處處等于滾子直徑，能保證滾子與凸輪始終接觸，以實現(xiàn)鎖合。機(jī)床自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)

其它常用的幾何鎖合方式有“主回凸輪”、“等徑凸輪”及“等寬凸輪”等。主回凸輪r1r2等徑凸輪W等寬凸輪凹槽凸輪二、從動件的常用運動規(guī)律例：對心尖端直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。運動過程分析：1.凸輪機(jī)構(gòu)運動概述

凸輪逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，從動件尖端在離輪心最近（低）位置A和最遠(yuǎn)（高）位置B'之間按某一運動規(guī)律往復(fù)移動?；鶊A——以凸輪輪廓上最小半徑rb為半徑作的圓。

從動件與基圓上的點接觸時處于“最低”位置，是從動件上升的起始位置。

凸輪轉(zhuǎn)過Фt角時，從動件與凸輪輪廓段接觸，并上升h至最高位置B'。h——升程推程：Фt——推程運動角rbhB’otsФtФtABΦ，

凸輪轉(zhuǎn)過ФS角時，從動件與凸輪輪廓段接觸，并在最高處靜止不動。ФS——遠(yuǎn)程休止角遠(yuǎn)程休止過程：回程：

凸輪轉(zhuǎn)過Фh角時，從動件與凸輪輪廓上段接觸，從動件下降h。Фh——回程運動角rbhB’otsФtФtABΦ，

ФsФsФhФhA’CrbhB’otsФtФtABΦ，

ФsФsФhФhA’C

凸輪連續(xù)回轉(zhuǎn)時，從動件重復(fù)上述升一停一降一停運動過程。Фsˊ——近程休止角

凸輪轉(zhuǎn)過Фsˊ角時，從動件尖端與凸輪輪廓上A'A段接觸，從動件在最低處保持不動。近程休止過程：Фs’Фs’

從動件的位移與凸輪轉(zhuǎn)角（或時間）的關(guān)系可用位移線圖表示。

升一停一降一停是最典型的運動過程。在工程實踐中，有缺少遠(yuǎn)程休止、缺少近程休止或同時缺少遠(yuǎn)、近程休止的情況，都可視為典型運動過程的特殊情況。

凸輪輪廓上的AB段和CA'段的形狀尺寸決定了從動件推程和回程的運動規(guī)律。

2.從動件常用位移線圖

在工程實際應(yīng)用中，凸輪的輪廓要根據(jù)從動件的位移線圖確定，而從動件的位移線圖又要根據(jù)工作要求來決定。

幾種從動件常用的位移線圖、作圖方法、特點及適用范圍如下表：幾種從動件常用位移線圖的作圖方法、特點及適用范圍三、圖解法繪制凸輪輪廓

根據(jù)選定的從動件運動規(guī)律和其它有關(guān)數(shù)據(jù)，可用圖解法直接繪出平面凸輪輪廓。

圖解法簡單、直觀，但精度較低，多用于確定要求不高的凸輪機(jī)構(gòu)。

例：一偏置尖端直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪：以角速度ω順時針轉(zhuǎn)動。從動件：凸輪輪廓驅(qū)動其按給定位移線圖的規(guī)律運動。ω繪制凸輪輪廓的方法：

當(dāng)凸輪平面轉(zhuǎn)動時，若從動件按給定的位移線圖規(guī)律運動，在轉(zhuǎn)動的凸輪平面上得到從動件尖端的軌跡——凸輪輪廓。但按上述方法不便于在圖紙上繪制凸輪輪廓。

根據(jù)相對運動原理，若給凸輪機(jī)構(gòu)中每個構(gòu)件加上繞凸輪軸心O的角速度－ω，則各構(gòu)件間的相對運動不變。反轉(zhuǎn)法：

凸輪與圖紙相對靜止。從動件隨其導(dǎo)路以－ω轉(zhuǎn)動，另一方面相對導(dǎo)路按原運動規(guī)律作往復(fù)移動。在靜止不動的紙上繪出從動件尖端的軌跡——凸輪輪廓。-ωω

反轉(zhuǎn)法繪制擺動從動件盤形凸輪：

視凸輪不動。一方面擺動從動件的固定回轉(zhuǎn)副以－ω繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動；另一方面從動件相對其固定回轉(zhuǎn)副中心按原角位移運動規(guī)律運動。

已知：凸輪基圓半徑rb、偏距e及偏置方位，從動件的位移線圖，凸輪以等角速度ω順時針轉(zhuǎn)動，試?yán)L制凸輪輪廓。（1）尖端從動件1．直動從動件盤形凸輪輪廓的繪制①

取與位移線圖相同的比例尺μ1畫出基圓和偏距圓。過偏距圓上任一點K，按給定導(dǎo)路偏置方位作偏距圓的切線，即導(dǎo)路，切線交基圓于B0(C0)，即為從動件尖端初始位置；sΦ60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’作圖步驟和方法如下：eA-ωωO12345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k151’2’3’4’5’6’7’8’15’14’13’12’11’10’9’sδ60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’作圖步驟和方法如下：②

將位移線圖的推程運動角Фt和回程運動角Фh分別分為若干等分；eA-ωωO12345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k151’2’3’4’5’6’7’8’15’14’13’12’11’10’9’sδ60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’作圖步驟和方法如下：③

自O(shè)C0開始，沿－ω的方向，在基圓上取Фt、Фs、Фh及Фs’角，再將Фt和Фh等分成與位移線圖上對應(yīng)運動角相同的等分，得基圓上C1、C2、…各點；eA-ωωO12345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k151’2’3’4’5’6’7’8’15’14’13’12’11’10’9’sδ60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’作圖步驟和方法如下：④過C1、C2、…各點作偏距圓的一系列切線，它們是反轉(zhuǎn)的一系列導(dǎo)路；eA-ωωO12345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k151’2’3’4’5’6’7’8’15’14’13’12’11’10’9’sδ60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’作圖步驟和方法如下：⑤

沿以上各切線自基圓開始量取對應(yīng)于凸輪各轉(zhuǎn)角的從動件的位移量，即取C1B1=11’，C2B2=22’，…得從動件尖端的一系列位置B1、B2、…；eA-ωωO12345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k151’2’3’4’5’6’7’8’15’14’13’12’11’10’9’sδ60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’作圖步驟和方法如下：⑥

將B0、B1、B2、…連成光滑連續(xù)的曲線(B4到B5之間，B9到B0之間均為以O(shè)為圓心的圓弧)，該曲線即為凸輪輪廓。eA-ωωO12345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k151’2’3’4’5’6’7’8’15’14’13’12’11’10’9’sδ60°120°90°90°1’3’5’7’8’1357891113159’11’13’12’14’e=0時，即為對心尖端直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。此時，偏距圓收縮為凸輪回轉(zhuǎn)中心O，偏距圓的切線即為過O的徑向線，其余作圖的步驟及方法與以上所述相同。eA-ωωO12345678k1k2k3k5k4k6k7k81514131211109k9k10k11k12k13k14k151’2’3’4’5’6’7’8’15’14’13’12’11’10’9’（2）滾子從動件

與尖端直動從動件盤形凸輪輪廓繪制相比，應(yīng)增加一個已知條件，即滾子半徑rT。理論輪廓曲線η——把滾子中心當(dāng)作從動件的尖端，用反轉(zhuǎn)法所繪制的尖端軌跡曲線。實際輪廓曲線η′——以理論輪廓曲線η上各點為圓心、滾子半徑rT為半徑所畫一系列圓的內(nèi)包絡(luò)線。

由作圖過程可知，凸輪的基圓應(yīng)為理論輪廓曲線上半徑最小的圓。（3）平底從動件理論輪廓曲線η——把平底與導(dǎo)路的交點B看作從動件的尖端，用反轉(zhuǎn)法所繪制的尖端軌跡曲線。實際輪廓曲線η′——過理論輪廓曲線η上一系列點（B1、B2、B3、…）所畫一系列平底的包絡(luò)線。

若實際輪廓不能與每個平底內(nèi)切，將導(dǎo)致運動失真。此時，可以適當(dāng)增大凸輪基圓半徑，重新繪制凸輪輪廓。例：尖端擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)2.擺動從動件盤形凸輪輪廓的繪制

已知：凸輪基圓半徑rb、凸輪回轉(zhuǎn)中心與擺動從動件擺動中心間距離LOA、擺動從動件長度LAB、從動件的角位移線圖、凸輪角速度ω及從動件推程擺動方向。試?yán)L制凸輪輪廓。）②

選取長度比例尺μ1，畫基圓，基圓的圓心為O，確定從動件擺動中心A0位置。再以A0為圓心，LAB/μ1為半徑畫圓弧，交基圓于B0點（推程時，從動件逆時針擺動），該點即為從動件尖端的起始位置。①

將ψ-φ線圖的推程運動角Фt和回程運動角Фh分別分為若干等分[圖中各分為四等分]。③以O(shè)為圓心，以O(shè)A0為半徑畫圓。從OA0開始，沿－ω方向分該圓為Фt、Фs、Фh及Фs’角。將Фt和Фh分為與圖相對應(yīng)的等分，得A1、A2、…。④

分別以A1、A2、…為圓心，以LAB/μ1為半徑畫圓弧、、…分別交基圓于C1、C2、…。C1D1C2D2繪制的步驟及方法如下：⑥

將B0、B1、B2、…連成光滑曲線，即得尖端擺動從動件盤狀凸輪輪廓曲線。若直線狀的擺動從動件AB與凸輪干涉，可將擺動從動件A、B兩點以曲線相連成曲桿（圖中虛線所示），以避免擺動從動件與凸輪干涉。

若采用滾子或平底從動件，與直動從動件作法相似，先作理論輪廓線，再在理論輪廓線的基礎(chǔ)上繪一系列滾子或平底，最后繪制包絡(luò)線便可求得實際輪廓。⑤

求出凸輪轉(zhuǎn)過如圖5-43(b)所示各轉(zhuǎn)角時，從動件的擺角ψ1、ψ2、…。分別在圓弧、、…上求B1、B2、…各點，使∠C1A1B1=ψ1、∠C2A2B2=ψ2、…。C1D1C2D2

繪制的步驟及方法如下：A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B8120°60°90°B’1φ1B’2φ2B’3φ3B’4φ4B’5φ5B’6φ6B’7φ7ω-ωr0A0

B0ldψφФsФtФhФs’1’2’3’4’123456785’7’6’8’90°四、凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定

1.凸輪機(jī)構(gòu)壓力角、基圓半徑及偏距

設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)時，不僅要能實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律，還要使其具有良好的傳力性能和緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸。

傳力性能直接影響機(jī)構(gòu)的摩擦、磨損、效率和自鎖，且與機(jī)構(gòu)尺寸有關(guān)。上式表明：（1）凸輪輪廓上不同點處壓力角一般是不同的α值越小，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。通常限定凸輪機(jī)構(gòu)最大壓力角，即αmax≤[α]。例：偏置尖端直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。

若從動件的運動規(guī)律為s=f(φ)

，可推得：許用壓力角值推薦如下：直動從動件：推程許用壓力角[α]=30°~40°。擺動從動件：推程許用壓力角[α]=35°~45°?；爻淘S用壓力角[α’]=70°~80°。例：偏置尖端直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。

若從動件的運動規(guī)律為s=f(φ)

，可推得：①

回程時發(fā)生自鎖的可能性很小，故許用壓力角可取較大值。②

使用滾子從動件、潤滑良好和支承剛性較好時取上限；否則取下限。上式表明：（1）凸輪輪廓上不同點處壓力角一般是不同的α值越小，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。通常限定凸輪機(jī)構(gòu)最大壓力角，即αmax≤[α]。（2）當(dāng)選定s=f(φ)、e后，加大rb可以減小壓力角α，但機(jī)構(gòu)總體尺寸增大。

為使機(jī)構(gòu)既有較好的傳力性能，又有較緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸，通常在αmax≤[α]前提下，盡量采用較小基圓半徑。下列經(jīng)驗數(shù)據(jù)可供選擇rb參考：①與軸分體的鑄鐵凸輪

rb≥rh+(3~5)+rT

或rb≥1.75rs+(3~5)+rT

②

鋼凸輪的rb值可略減??；軸凸輪的rb可取略大于(rs＋rT)。式中，rh——凸輪輪轂半徑；

rs——裝凸輪處軸的半徑。在實際中確定凸輪輪廓的步驟：

通?？筛鶕?jù)空間位置和經(jīng)驗初選一個基圓、偏距，并以此得到凸輪輪廓；

用作圖法校核壓力角。αmax一般出現(xiàn)在推程的起始位置、從動件具有最大速度的位置或凸輪輪廓曲線較陡處；

如果不能滿足要求，則應(yīng)適當(dāng)增大基圓半徑、調(diào)整e值重新確定。2.從動件滾子半徑

滾子半徑的選取，要考慮滾子結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及凸輪輪廓線形狀等因素。η——理論廓線；η’——實際廓線；rT

——滾子半徑；ρ——理論廓線曲率半徑；ρ’——實際廓線曲率半徑。凸輪的內(nèi)凹部分：ρ’=ρ+rT

。無論rT大小如何，實際廓線總可以畫出。凸輪的外凸部分：ρ’=ρ-rT

。若ρ>rT，實際廓線的ρ’>0，可以畫出；

若ρ<rT，實際廓線的ρ’<0，此處實際輪廓相交（陰影部分），在加工時將被切去，導(dǎo)致不能實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律，即使從動件運動失真。

若ρ=rT，實際廓線的ρ’=0，此處實際輪廓變尖，凸輪易磨損；

因此，對于外凸凸輪，滾子半徑rT應(yīng)小于理論廓線上最小曲率半徑ρmin，通常使rT≤0.8ρmin

。

滾子半徑rT應(yīng)在結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度允許條件下盡量取小值，通?？扇T=（0.1~0.5）rb。若不滿足rT≤0.8ρmin，可適當(dāng)加大rb。

用作圖法求各點的ρ’；此方法也可用于求壓力角。3.平底長度

平底與凸輪實際輪廓的切點，隨著導(dǎo)路反轉(zhuǎn)的位置變化。

平底左右兩側(cè)離導(dǎo)路最遠(yuǎn)的兩切點至導(dǎo)路的距離為b’和b″。

取b’和b″中較長者為Lmax。為保證平底始終與凸輪輪廓接觸，從動件平底總長度為：五、凸輪機(jī)構(gòu)的材料與結(jié)構(gòu)

1.凸輪機(jī)構(gòu)的常用材料凸輪材料

——

凸輪的材料要求工作表面有較高的硬度，芯部有較好的韌性。一般尺寸不大的凸輪：

45鋼、40Cr鋼；調(diào)質(zhì)或表面淬火，硬度：52～58HRC。要求更高的凸輪：

15鋼、20Cr鋼。滲碳淬火，表面硬度：56～62HRC，滲碳深度為0.8～1.5mm。尺寸大或輕載的凸輪：優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵。載荷較大的凸輪：耐磨鑄鐵。從動件材料

——

常用45鋼；也可用T8、T10、T12。淬火硬度：55～62HRC；要求較高時用20Cr，滲碳淬火。滾子材料

——20Cr鋼。滲碳淬火，表面硬度：56～62HRC；也可用滾動軸承作為滾子。2.凸輪機(jī)構(gòu)的常用結(jié)構(gòu)（一）凸輪①凸輪軸——用于基圓較小的凸輪機(jī)構(gòu)。②整體式凸輪——用于尺寸較小、無特殊要求或不需經(jīng)常裝拆的凸輪。特點：加工方便，精度高和剛性好。軸轂常采用平鍵聯(lián)接，其輪轂尺寸的推薦值為：③組合式凸輪——用于大型低速凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪或經(jīng)常調(diào)整輪廓形狀的凸輪。利用圓弧槽可調(diào)整凸輪盤與輪轂的相對角度。（二）滾子滾子常采用的裝配結(jié)構(gòu)：

無論是哪種結(jié)構(gòu)形式，都必須保證滾子能靈活自由地轉(zhuǎn)動。返回一、棘輪機(jī)構(gòu)二、槽輪機(jī)構(gòu)三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)四、凸輪式間歇運動機(jī)構(gòu)第三節(jié)間歇運動機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)1.棘輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理按其工作原理可分：齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。按嚙合（或摩擦）情況分：外“嚙合”和內(nèi)“嚙合”兩種型式。

外嚙合齒式棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合齒式棘輪機(jī)構(gòu)棘條機(jī)構(gòu)1－棘輪2－驅(qū)動棘爪3－搖桿4－止回棘爪5－扭簧6－軸7－機(jī)架

外摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)1－棘輪2、4－棘爪3－搖桿5－機(jī)架6、7—彈簧組成：棘輪、搖桿、棘爪和機(jī)架及輔助裝置。

棘輪1固聯(lián)在軸6上；搖桿3空套在軸6上，可自由擺動。（1

）齒式棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)傳動原理：

當(dāng)搖桿作順時針方向擺動時，與搖桿3用回轉(zhuǎn)副相聯(lián)的驅(qū)動棘爪2將插入齒槽推動棘輪轉(zhuǎn)過一定角度；

當(dāng)搖桿作逆時針方向擺動時，棘爪2在棘輪的齒上滑過，而止回棘爪4將阻止棘輪作逆時針方向轉(zhuǎn)動；

扭簧5的作用：使止回棘爪4與棘輪1始終保持接觸。搖桿作往復(fù)擺動時，實現(xiàn)棘輪的單向間歇轉(zhuǎn)動。棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)方式：

棘輪機(jī)構(gòu)的搖桿是一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的搖桿。因此可改變曲柄長度、連桿長度及搖桿長度。

棘輪上用遮板遮住了棘爪行程內(nèi)的部分棘輪齒，可適當(dāng)調(diào)整遮板的位置。

當(dāng)棘輪半徑趨于無窮大時，棘輪機(jī)構(gòu)演化為棘條機(jī)構(gòu)。棘條作單向間歇移動。齒式棘輪機(jī)構(gòu)常見型式：單向單動式棘條機(jī)構(gòu)（單向）雙動式齒式棘輪機(jī)構(gòu)常見型式：可變向（單動）式1－棘爪2－棘輪3－搖桿4－遮板5－絲杠單向轉(zhuǎn)動棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪齒形多為鋸齒形；可變向棘輪機(jī)構(gòu)棘輪齒形為對稱梯形。齒式棘輪機(jī)構(gòu)常見型式：

棘輪1、搖桿3、棘爪2、4、機(jī)架5及輔助裝置組成。（2）摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)組成：傳動原理：

靠偏心楔塊（棘爪）和棘輪之間的摩擦楔緊作用來工作。傳動過程與齒式棘輪機(jī)構(gòu)相似。滾子摩擦棘輪機(jī)構(gòu)傳動原理：

若構(gòu)件1順時針轉(zhuǎn)動，彈簧的推動使?jié)L子在摩擦力作用下楔緊在構(gòu)件1、2之間的狹隙處，從而帶動構(gòu)件2一起轉(zhuǎn)動；

若構(gòu)件1逆時針轉(zhuǎn)動，滾子在摩擦力作用下回到構(gòu)件1、2之間的寬隙處，構(gòu)件2靜止不動。21432.棘輪機(jī)構(gòu)的特點及應(yīng)用齒式棘輪機(jī)構(gòu)的特點：故不宜用于高速傳動。①結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠，容易實現(xiàn)小角度的間歇轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)方便。②棘輪開始和終止運動的瞬間有剛性沖擊，運動平穩(wěn)性差。搖桿回程時棘爪在棘輪齒上滑行會引起噪聲和磨損。齒式棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用：

常用于各種機(jī)器的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、制動器和超越離合器。實例：牛頭刨床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用可變向齒式棘輪機(jī)構(gòu)。傳動原理：

棘輪2與橫向進(jìn)給絲杠5固聯(lián)，帶動工作臺間歇進(jìn)給。拉起棘爪1，并旋轉(zhuǎn)180°后再放下，可改變進(jìn)給方向；轉(zhuǎn)動遮板4可調(diào)節(jié)進(jìn)給量。實例：起重設(shè)備的止動器

在吊起重物后，棘爪能防止與卷筒固聯(lián)的棘輪反轉(zhuǎn)，以避免重物意外下落。棘輪止動器實例：自行車后輪軸傳動原理：

棘輪1的外圓周是后鏈輪，搖桿3是后輪軸，棘爪2與后輪軸3以回轉(zhuǎn)副相聯(lián)接。

當(dāng)鏈條使后鏈輪順時針轉(zhuǎn)動時，棘輪的棘齒通過棘爪帶動后輪軸順時針轉(zhuǎn)動；

當(dāng)鏈條不動時，鏈輪停止轉(zhuǎn)動。后輪軸仍可借助下滑力或慣性超越主動棘輪順時針轉(zhuǎn)動，棘爪2沿內(nèi)棘輪齒面滑過，自行車向前滑行。摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)的特點：①與齒式棘輪機(jī)構(gòu)相比，傳遞運動平穩(wěn)而無噪聲，從動轉(zhuǎn)角隨主動件擺角可作無級變化。②

借助摩擦力來傳遞運動，難免會產(chǎn)生打滑，故傳動精度不高，傳遞的扭矩也受摩擦力的限制。二、槽輪機(jī)構(gòu)1.槽輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理槽輪機(jī)構(gòu)的分類：①外槽輪機(jī)構(gòu)