《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 課件第四章-凸輪機構(gòu)及間歇運動機構(gòu)

第四章凸輪機構(gòu)及間歇運動機構(gòu)§4.1凸輪機構(gòu)的類型§4.2從動件的常用運動規(guī)律§4.3按給定運動規(guī)律設(shè)計盤形凸輪輪廓§4.4設(shè)計凸輪機構(gòu)應(yīng)注意的問題§4.5

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

凸輪的基圓該位置為初始位置4.2從動件的常用運動規(guī)律4.2從動件的常用運動規(guī)律常用的從動件運動規(guī)律：一、等速運動規(guī)律當(dāng)凸輪以等角速度回轉(zhuǎn)時，若從動件上升或下降的速度為一常數(shù)，這種運動規(guī)律稱為等速運動規(guī)律。hOS2v0Ov2Oa2從動件在運動起始位置和終止兩瞬時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。適用于低速場合。4.2從動件的常用運動規(guī)律二、等加速等減速運動規(guī)律從動件在前半行程作等加速運動，后半行程作等減速運動。149410h1423560s20vvmax0a0ae在o，m，e，各點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、低速場合。4.2從動件的常用運動規(guī)律三、簡諧運動規(guī)律質(zhì)點在圓周上作勻速運動時，它在這個圓的直徑上的投影所構(gòu)成的運動稱為簡諧運動。1'2'3'4'5'6'ha2123456amax-amaxvmaxv2123456s2柔性沖擊4.2從動件的常用運動規(guī)律0s2123456四、正弦加速度運動定律無剛性沖擊無柔性沖擊從動件的加速度采用按正弦曲線變化的運動規(guī)律。4.2從動件的常用運動規(guī)律選擇從動推桿的運動規(guī)律時，除考慮沖擊外，還應(yīng)注意各種運動規(guī)律的最大速度vmax的影響。最大速度→從動件的最大動量（動量較大時，在從動件起動、停止時會產(chǎn)生較大的沖擊）最大加速度→從動件的最大慣性力→動壓力（機構(gòu)零件的強度與運動副的磨損）選擇從動桿的運動規(guī)律時必須綜合考慮。4.2從動件的常用運動規(guī)律4.3按給定運動規(guī)律設(shè)計盤形凸輪輪廓解析法、作圖法一、移動從動件盤形凸輪輪廓的繪制1.對心尖頂移動從動件盤形凸輪機構(gòu)反轉(zhuǎn)法原理：假想給整個機構(gòu)加一公共角速度-ω,則凸輪相對靜止不動，而推桿一方面隨導(dǎo)軌以-ω繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動，另一方面又沿導(dǎo)軌作預(yù)期的往復(fù)移動。推桿尖頂在這種復(fù)合運動中的運動軌跡即為凸輪輪廓曲線。設(shè)計步驟4.3按給定運動規(guī)律設(shè)計盤形凸輪輪廓采用滾子從動件時：注意：凸輪基圓半徑指理論廓線的最小半徑設(shè)計說明：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（實際廓線）。4.3按給定運動規(guī)律設(shè)計盤形凸輪輪廓2.尖頂偏置移動從動件盤形凸輪機構(gòu)設(shè)計步驟與對心直動相同偏距圓：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：★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?！锲鄨A與位移線圖對應(yīng)等分?！锿茥U在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置都是偏距圓的切線。4.3按給定運動規(guī)律設(shè)計盤形凸輪輪廓（1）按已設(shè)計好的運動規(guī)律作出位移線圖；-（2）按基本尺寸作出凸輪機構(gòu)的初始位置；（3）按-

方向劃分偏距圓得c0、

c1、c2

等點；并過這些點作

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，即為凸輪輪廓上的點。B6c10c8c9B7120oB9B1060oB0oS2180o120o60o12345678910h采用滾子從動件時：4.3按給定運動規(guī)律設(shè)計盤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按給定運動規(guī)律設(shè)計盤形凸輪輪廓

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

等點，即為凸輪輪廓上的點。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；即得機架反轉(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)運動中依次占據(jù)的各位置線；3）根據(jù)推桿運動規(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)合運動后的位置；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按給定運動規(guī)律設(shè)計盤形凸輪輪廓4.4設(shè)計凸輪機構(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，實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，rp

=

min-rk

0

minrk

min>rk

0

min=rk

min=rk為避免運動失真，rp

=

min-rk3mm建議：rk0.8

min4.4設(shè)計凸輪機構(gòu)應(yīng)注意的問題

min<rk

0

minrk

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

ttFfNR

k無棘齒棘輪機構(gòu)4.5間歇運動機構(gòu)

B′O1BO2棘條機構(gòu)4.5間歇運動機構(gòu)二、棘輪機構(gòu)的運動設(shè)計4.5間歇運動機構(gòu)4.5間歇運動機構(gòu)z,m二、槽輪機構(gòu)1.工作原理槽輪圓柱銷撥盤機架4.5間歇運動機構(gòu)4.5間歇運動機構(gòu)2.主要參數(shù)槽數(shù)z運動關(guān)系(運動特性系數(shù)τ)：4.5間歇運動機構(gòu)撥盤1等速轉(zhuǎn)動時4.5間歇運動機構(gòu)

12

012

02

2P′O2S2FPO1E當(dāng)撥盤上只有一個圓柱銷，運動時間總小于靜止時間n個圓柱銷：要實現(xiàn)槽輪的間歇運動，必須即內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)4.5間歇運動機構(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和圓柱銷半徑r1之后，外嚙合的單圓柱銷槽輪機構(gòu)的主要尺寸，可用下列公式計算：4.5間歇運動機構(gòu)三、不完全齒輪機構(gòu)主動輪1為只有一個或幾個齒的不完全齒輪，從動輪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