第3章凸輪機(jī)構(gòu)與間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)課件

第三章凸輪機(jī)構(gòu)與間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)【能力目標(biāo)】【案例導(dǎo)入】【知識(shí)要點(diǎn)】3.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型和識(shí)別3.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)行特性分析3.3用圖解法設(shè)計(jì)盤行凸輪輪廓3.4間歇運(yùn)行機(jī)構(gòu)—棘輪機(jī)構(gòu)3.5間歇運(yùn)行機(jī)構(gòu)—槽輪機(jī)構(gòu)【能力訓(xùn)練】本章小結(jié)1第三章凸輪機(jī)構(gòu)與間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1【能力目標(biāo)】

熟悉凸輪機(jī)構(gòu)的分類、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其特性。熟練掌握平面凸輪輪廓曲線的圖解法設(shè)計(jì)。了解滾子半徑、壓力角和基圓半徑之間的關(guān)系。熟悉間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用。掌握棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和特點(diǎn)。返回目錄2【能力目標(biāo)】熟悉凸輪機(jī)構(gòu)的分類、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其特性。返【案例導(dǎo)入】

當(dāng)向徑變化的凸輪輪廓與氣門的平底接觸時(shí)，氣門產(chǎn)生向下開啟或向上關(guān)閉的往復(fù)運(yùn)動(dòng)(向上運(yùn)動(dòng)是借助彈簧的彈力作用)；當(dāng)以凸輪回轉(zhuǎn)中心為圓心的圓弧段輪廓與氣門接觸時(shí)，氣門將靜止不動(dòng)。因此，當(dāng)具有某種輪廓曲線的凸輪2連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣門1可獲得間歇的、按預(yù)期規(guī)律的開閉運(yùn)動(dòng),從而使內(nèi)燃機(jī)正常工作。返回目錄圖3-1內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)3【案例導(dǎo)入】當(dāng)向徑變化的凸輪輪廓與氣門的平底接觸時(shí)，氣門產(chǎn)3.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型識(shí)別3.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成、特點(diǎn)和應(yīng)用

凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)機(jī)械和自動(dòng)控制裝置中，它是一種常見的高副機(jī)構(gòu)，由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架以及輔助裝置組成。

圖3-2所示為一自動(dòng)機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)。當(dāng)圓柱凸輪1回轉(zhuǎn)時(shí)，其凹槽的側(cè)面迫使從動(dòng)件2做往復(fù)擺動(dòng)，通過從動(dòng)件2上的扇形齒輪與固定在刀架上的齒條嚙合，控制刀架作進(jìn)刀和退刀運(yùn)動(dòng)。

返回目錄43.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型識(shí)別3.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成、特點(diǎn)和應(yīng)用圓柱凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，被凸輪直接推動(dòng)的構(gòu)件稱為從動(dòng)件（或稱為推桿）。凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，但也有作往復(fù)擺動(dòng)或者往復(fù)直線移動(dòng)等其他運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)件通過凸輪的曲線輪廓與其以高副接觸從而獲得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，所以凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。

返回目錄圖3-2自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)圖3-2自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)5圓柱凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，被凸輪直接推動(dòng)的構(gòu)件凸輪機(jī)構(gòu)在自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、仿形機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、汽車的凸輪式制動(dòng)器以及印刷機(jī)、紡織機(jī)、插秧機(jī)、鬧鐘和各種電氣開關(guān)等傳力不大的控制裝置中得到廣泛應(yīng)用。如下圖紡織機(jī)械里的繞線機(jī)構(gòu)。返回目錄6凸輪機(jī)構(gòu)在自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、仿形機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、汽凸輪機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：只要適當(dāng)設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，就可以使從動(dòng)件獲得各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊、設(shè)計(jì)方便。凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn):

凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)、線高副接觸，易磨損，故該機(jī)構(gòu)多用在要求準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律且傳遞力不大的場合。7凸輪機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：73.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型

返回目錄凸輪可以按不同的屬性進(jìn)行分類。1、按凸輪形狀分類：盤形、圓柱、移動(dòng)凸輪83.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型返回目錄凸輪可以按不同的屬性進(jìn)行分3.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型盤狀凸輪:這種凸輪是繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并具有變化向徑的盤形零件。它是凸輪最常見的形式。移動(dòng)凸輪：當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)，凸輪相對機(jī)架做直線運(yùn)動(dòng)，這種凸輪稱為移動(dòng)凸輪。圓柱凸輪：這種凸輪可以認(rèn)為是將移動(dòng)凸輪首尾相接卷成圓柱體而形成。盤狀凸輪和移動(dòng)凸輪與從動(dòng)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為平面，屬于平面凸輪機(jī)構(gòu)；而圓柱凸輪與從動(dòng)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)，屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)。93.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型盤狀凸輪:這種凸輪是繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并返回目錄2、從動(dòng)件的形狀：尖頂滾子、平底3、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)：直動(dòng)、擺動(dòng)10返回目錄2、從動(dòng)件的形狀：尖頂滾子、平底3、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)：直動(dòng)3.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)形式：(1)尖頂從動(dòng)件：尖頂能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)。但尖頂與凸輪之間是滑動(dòng)摩擦，易于磨損，故使用傳力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)。(2)滾子從動(dòng)件：這種從動(dòng)件的端部裝有可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾子，因而摩擦較小，可傳遞較大的力，但零件多，滾子軸磨損后會(huì)產(chǎn)生噪音。所以適用于重載和中、低速的凸輪機(jī)構(gòu)。(3)平底從動(dòng)件：這種從動(dòng)件與凸輪的輪廓表面的接觸面為一個(gè)平面。平面與凸輪接觸處易形成油膜，故潤滑良好，能大大減少磨損。當(dāng)不考慮摩擦?xí)r，凸輪對從動(dòng)件的作用力始終垂直了平底，從動(dòng)件受力比較平穩(wěn)，傳動(dòng)效果好，故常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中。缺點(diǎn)是不適用于輪廓有內(nèi)凹的凸輪。113.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)形式：11返回目錄2、從動(dòng)件的形狀：尖頂滾子、平底3、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)：直動(dòng)、擺動(dòng)12返回目錄2、從動(dòng)件的形狀：尖頂滾子、平底3、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)：直動(dòng)3.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式：(1)直動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件相對于機(jī)架做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。

對心直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)——從動(dòng)件導(dǎo)路的中心線通過凸輪的回轉(zhuǎn)中心。偏置直動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu)（圖3-3a)(2)擺動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件按照一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律繞自身軸作往復(fù)擺動(dòng)。133.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式：133.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析

凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語⑴基圓、基圓半徑——以凸輪輪廓最小向徑rmin為半徑所作的圓稱為凸輪的基圓，rmin稱為基圓半徑。如圖3-4所示。⑵推程、升程、推程運(yùn)動(dòng)角——從動(dòng)件在凸輪輪廓的作用下由距凸輪軸心最近位置被推到距凸輪軸心最遠(yuǎn)位置的過程稱為從動(dòng)件的推程，在推程中從動(dòng)件所走過的距離稱為從動(dòng)件的升程h，推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為推程運(yùn)動(dòng)角，如圖3-4所示。返回目錄143.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)3.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析遠(yuǎn)休止角φs：當(dāng)凸輪以BC圓弧段與尖頂接觸時(shí)，從動(dòng)件處于最高位置而靜止不動(dòng)，該過程稱為遠(yuǎn)程休止，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為遠(yuǎn)休止角φs?；爻毯突爻踢\(yùn)動(dòng)角φ'：當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件與凸輪CD段接觸，由點(diǎn)C至D，向徑逐漸減小，從動(dòng)件由最高位C回到最低位置，該過程稱為回程運(yùn)動(dòng)，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角稱為回程角φ'。近休止角：從動(dòng)件在DA段接觸時(shí)，從動(dòng)件在最低位置靜止不動(dòng)，該過程稱為近程休止，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角稱為近休止角。凸輪運(yùn)動(dòng)一周，從動(dòng)件就重復(fù)上述升——?！亍５难h(huán)過程。偏距：從動(dòng)件的中心線偏離凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心0的距離。153.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析遠(yuǎn)休止角φs：當(dāng)凸輪以BC圓弧段3.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析從動(dòng)件的位移線圖以直角坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)代表從動(dòng)件的位移，橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角，則可以畫出從動(dòng)件與凸輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系曲線，則為從動(dòng)件的位移線圖。凸輪的輪廓形狀決定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，反之，從動(dòng)件不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求凸輪具有不同的輪廓曲線形狀，因此在設(shè)計(jì)凸輪輪廓之前應(yīng)首先確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。163.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析從動(dòng)件的位移線圖16返回目錄hhωAB’OOr0δaδbδcDBδaδbδcδdS基圓回程運(yùn)動(dòng)角近休止角推程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角C17返回目錄hhωAB’OOr0δaδbδcDBδaδbδcδ從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

返回目錄1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：凸輪以角速度勻速運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件以恒定的速度運(yùn)動(dòng)。s(δ)=CSδυ(δ)=Cυa(δ)=0特點(diǎn)：1）剛性沖擊運(yùn)動(dòng)—從動(dòng)件在某瞬時(shí)速度突變，其加速度及慣性力在理論上均趨于無窮大。2）只適用于低速輕載的凸輪機(jī)構(gòu)。s(δ)=CSδυ(δ)=Cυa(δ)=0s(δ)=CSδυ(δ)=Cυ18從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回目錄1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：凸輪以角速度返回目錄2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律:凸輪以角速度勻速運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件先做等加速運(yùn)動(dòng)后做等減速運(yùn)動(dòng)。s(δ)=CSδ2υ(δ)=Cυδa(δ)=Ca（常數(shù)）特點(diǎn)：1）柔性沖擊—從動(dòng)件在某瞬時(shí)加速度發(fā)生有限值的突變所引起的沖擊。2）適用于中、低速的凸輪機(jī)構(gòu)。19返回目錄2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律:凸輪以角速度勻速運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)返回目錄3、間諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律：當(dāng)動(dòng)點(diǎn)在一圓周上做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由該在此圓上直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。s(δ)=h(1-cosδ/δ0)/2υ(δ)=Cυsinδ/δ0a(δ)=Cacosδ/δ0特點(diǎn)：1）僅在運(yùn)動(dòng)始末兩處有柔性沖擊。2）適用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。20返回目錄3、間諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律：當(dāng)動(dòng)點(diǎn)在一圓周上做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由該3.3用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓

返回目錄213.3用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓

返回目錄21用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)步驟

根據(jù)機(jī)器的工作要求選定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，還要根據(jù)凸輪傳力性能是否良好、凸輪輪廓是否便于加工、結(jié)構(gòu)是否緊湊、運(yùn)動(dòng)的可靠性等因素，來進(jìn)行凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的方法：有圖解法和解析法。解析法用于精度要求較高的高速凸輪、靠模凸輪等，計(jì)算量大，常常利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。圖解法簡單易行，可以滿足一般精度要求的機(jī)械設(shè)計(jì)。本章介紹圖解法設(shè)計(jì)一般精度的凸輪輪廓。22用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)步驟223.3.1直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)用圖解法繪制凸輪輪廓曲線所依據(jù)的方法是“反轉(zhuǎn)法”。采用反轉(zhuǎn)法繪制盤形凸輪工作輪廓的步驟：1）確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2）確定凸輪的轉(zhuǎn)速和基圓半徑；3）選定繪制平面——凸輪與圖紙平面相對靜止，且方便在圖紙上繪制；4）反轉(zhuǎn)，即機(jī)架和從動(dòng)件繞凸輪中心相對轉(zhuǎn)動(dòng)。233.3.1直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)用圖解法繪制凸輪輪廓曲返回目錄3.3.1直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)1.反轉(zhuǎn)法作圖的原理a)在凸輪輪廓作用下從動(dòng)件向上移動(dòng)b)機(jī)架和從動(dòng)件繞凸輪中心相對轉(zhuǎn)動(dòng)圖3-8

反轉(zhuǎn)法原理24返回目錄3.3.1直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)a)在凸輪輪廓返回目錄尖頂對心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程

（1）尖頂從動(dòng)件

25返回目錄尖頂對心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程

（1）尖頂

①選取適當(dāng)比例μ（包括長度比例和角度比例），按照從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，做相應(yīng)的位移線圖。②

做凸輪基圓，并確定從動(dòng)件的初始位置。③在基圓上，由從動(dòng)件尖頂起始位置A0處開始，沿-方向分別取推程運(yùn)動(dòng)角(900)、遠(yuǎn)程休止角(600)、回程運(yùn)動(dòng)角(1800)、近休止角(300)，并將推程運(yùn)動(dòng)角(900)和回程運(yùn)動(dòng)角(1800)與位移線圖對應(yīng)等分，在基圓上得A1、A2、A3、A4、A5…諸點(diǎn)，自圓心做徑向線。返回目錄26返回目錄26④沿各徑向自基圓取從動(dòng)件對應(yīng)位移線圖上的位移量，使A1B1=11、A2B2=22、A3B3=33、…得反轉(zhuǎn)后尖頂所占據(jù)的一系列位置B1、B2、B3、。⑤將A0、B1、B2、B3、連成光滑曲線，便是所要求的凸輪輪廓曲線。27④沿各徑向自基圓取從動(dòng)件對應(yīng)位移線圖上的位移量，使A1B1=滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程繪制方法類似：滾子式可改善尖頂型從動(dòng)件與凸輪接觸處的摩擦、磨損情況，其凸輪輪廓設(shè)計(jì)方法如右圖所示。把滾子中心看作尖頂從動(dòng)件的尖頂，按上述方法求出一條理論輪廓0，再以0上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑，作一系列圓，并作這一系列圓的內(nèi)包絡(luò)線，就得到滾子從動(dòng)件凸輪的實(shí)際廓線。凸輪的基圓半徑是指理論輪廓線的最小向徑。返回目錄28滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程繪制方法類似：返回目錄2返回目錄平底從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程繪制方法類似：①把平底與導(dǎo)路的交點(diǎn)A0看作尖頂從動(dòng)件的尖頂，按照尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓的繪制方法，求出理論輪廓上一系列點(diǎn)A1、A2、A3、…；②過這些點(diǎn)畫平底的各個(gè)位置A0B0、A1B1、A2B2、A3B3、…；③作這些平底的包絡(luò)線，便得到平底從動(dòng)件凸輪的輪廓曲線。29返回目錄平底從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程繪制方法類似：29返回目錄3.3.2盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基本參數(shù)1、壓力角：從動(dòng)件與凸輪在接觸點(diǎn)處的受力方向與其在該點(diǎn)絕對速度方向（運(yùn)動(dòng)方向）之間所夾的銳角

30返回目錄3.3.2盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基本參數(shù)1、壓力角：從動(dòng)件凸輪作用于從動(dòng)件的法向力Fn可分解為兩個(gè)分力：Fx和Fy。Fr——沿導(dǎo)路方向推動(dòng)從動(dòng)件做有用公功，是有效分力，除了克服工作阻力之外，還要克服導(dǎo)路的摩擦力；Fx——使從動(dòng)件壓緊導(dǎo)路，產(chǎn)生摩擦力，是有害力。凸輪機(jī)構(gòu)自鎖現(xiàn)象在Fn一定的條件下，壓力角越大，有效分力越小，有害分力越大。當(dāng)壓力角增大到某一數(shù)值時(shí)，必將出現(xiàn)有效分力小于摩擦力的情況，這時(shí)，不論施加多大的力，都不能使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為自鎖。凸輪上不同位置的壓力角值是不同的。31凸輪作用于從動(dòng)件的法向力Fn可分解為兩個(gè)分力：Fx和Fy。3

許用壓力角：為改善凸輪機(jī)構(gòu)的受力情況、提高機(jī)械效率，規(guī)定了允許采用的最大壓力角。

推程（工作行程）推薦的許用壓力角為：直動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件

回程（空回行程）返回目錄32許用壓力角：為改善凸輪機(jī)構(gòu)的受力情況、提高機(jī)械效率，規(guī)定了當(dāng)采用偏置從動(dòng)件時(shí)，如圖3-13所示，對于凸輪的同一位置，若凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件偏置在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心左側(cè)時(shí)壓力角較小；若凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件偏置在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心右側(cè)時(shí)壓力角較小出現(xiàn)壓力角大于或等于許用壓力角時(shí)，可將對心式改為偏置式從動(dòng)件，以減小推程中的壓力角。33當(dāng)采用偏置從動(dòng)件時(shí)，如圖3-13所示，對于凸輪的同一位置，若基圓半徑的選取由圖3-12可以看出：從動(dòng)件的位移S2;凸輪K點(diǎn)處的半徑為r;rb為凸輪的基圓半徑，則有：S2=r-rb34基圓半徑的選取由圖3-12可以看出：34由圖3-12圖中的速度多邊形可知：

由式3-1可知，當(dāng)w1、v2和s2一定時(shí)，如果要減小壓力角，就必須增大凸輪的基圓半徑。3535壓力角和基圓半徑的關(guān)系從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同時(shí)，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過相同的轉(zhuǎn)角時(shí)，從動(dòng)件上升相同的位移，基圓較大的凸輪輪廓較平緩，壓力角較小。36壓力角和基圓半徑的關(guān)系從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同36為了減小壓力角，宜取較大的基圓半徑；為了使結(jié)構(gòu)緊湊，則應(yīng)盡可能較小基圓半徑。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，凸輪的基圓半徑可根據(jù)凸輪的結(jié)構(gòu)選取。為保證凸輪機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中均能滿足，應(yīng)選取計(jì)算結(jié)果中的最大值作為凸輪的基圓半徑。37為了減小壓力角，宜取較大的基圓半徑；為了使結(jié)構(gòu)緊湊，則應(yīng)盡可凸輪軸基圓半徑的選取凸輪軸，基圓半徑應(yīng)大于軸的半徑和滾子半徑之和，即

rb>r+rr當(dāng)凸輪與軸單獨(dú)制造時(shí),?。?/p>

rb》1.8r+(10-20)mm38凸輪軸基圓半徑的選取383、滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇，要綜合考慮滾子的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、凸輪輪廓曲線形狀等因素，特別是不能因滾子半徑選得過大造成從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律失真。393、滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇，要綜合考慮滾子的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度3、滾子半徑的選擇凸輪工作輪廓曲率半徑ρ’和凸輪理論輪廓曲率半徑ρ的之間的關(guān)系：當(dāng)凸輪輪廓內(nèi)凹時(shí)：ρ’=ρ+r，ρ’>ρ，無論滾子半徑取多大，凸輪輪廓總是光滑曲線，如圖3-15a所示，所以此時(shí)滾子半徑的大小不受限制。當(dāng)凸輪輪廓外凸時(shí)，ρ’=ρ-r，ρ’>0時(shí)，凸輪輪廓光滑，如圖3-15b所示；ρ’=0時(shí)，凸輪工作輪廓出現(xiàn)尖點(diǎn)，工作時(shí)極易磨損，如圖3-15c所示；ρ’<0時(shí)，凸輪工作輪廓出現(xiàn)交叉，加工時(shí)將被切掉，不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這就是運(yùn)動(dòng)失真現(xiàn)象，如圖3-15d所示；403、滾子半徑的選擇凸輪工作輪廓曲率半徑ρ’和凸輪理論輪廓曲率3、滾子半徑的選擇

外凸凸輪廓線返回目錄413、滾子半徑的選擇返回目錄41滾子半徑大小對凸輪實(shí)際輪廓的影響

返回目錄42滾子半徑大小對凸輪實(shí)際輪廓的影響返回目錄42實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉，從動(dòng)件不能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律—運(yùn)動(dòng)失真返回目錄43實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉，從動(dòng)件不能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律—運(yùn)動(dòng)失運(yùn)動(dòng)失真原因：避免方法：滾子半徑的選擇

r《0.8ρ0minρ0min》3-5mm返回目錄44運(yùn)動(dòng)失真返回目錄44返回目錄3.4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)—棘輪機(jī)構(gòu)3.4.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理45返回目錄3.4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)—棘輪機(jī)構(gòu)3.4.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作一、棘輪類型返回目錄組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動(dòng)爪。工作原理：擺桿往復(fù)擺動(dòng)，棘爪推動(dòng)棘輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運(yùn)動(dòng)可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)。缺點(diǎn)：工作時(shí)有較大的沖擊和噪音，運(yùn)動(dòng)精度較差。適用于速度較低和載荷不大的場合。46一、棘輪返回目錄組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動(dòng)爪。46返回目錄只能夠?qū)崿F(xiàn)單向間歇運(yùn)動(dòng)◆外接棘輪機(jī)構(gòu)47返回目錄只能夠?qū)崿F(xiàn)單向間歇運(yùn)動(dòng)◆外接棘輪機(jī)構(gòu)47返回目錄◆內(nèi)接棘輪機(jī)構(gòu)48返回目錄◆內(nèi)接棘輪機(jī)構(gòu)48返回目錄◆雙向式棘輪機(jī)構(gòu)棘爪可翻轉(zhuǎn)的矩形棘齒可以獲得不同轉(zhuǎn)向的間歇運(yùn)動(dòng)。49返回目錄◆雙向式棘輪機(jī)構(gòu)棘爪可翻轉(zhuǎn)的矩形棘齒可以獲得不同轉(zhuǎn)向返回目錄◆雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：搖桿來回?cái)[動(dòng)都能使棘輪向同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。50返回目錄◆雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：搖桿來回?cái)[動(dòng)都能使棘輪向同a)加調(diào)節(jié)搖桿b)加遮板圖3-19

調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角的方法返回目錄51a)加調(diào)節(jié)搖桿返回目錄3.4.2棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用:可用于進(jìn)給、制動(dòng)、轉(zhuǎn)位分度和超越機(jī)構(gòu)?！粼谔嵘龣C(jī)做制動(dòng)器這種制動(dòng)器安全可靠，使用方便。52返回目錄3.4.2棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用:可用于進(jìn)給、制動(dòng)、轉(zhuǎn)位分度返回目錄◆間歇送進(jìn)53返回目錄◆間歇送進(jìn)53返回目錄◆超越、離合54返回目錄◆超越、離合54返回目錄3.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)—槽輪機(jī)構(gòu)3.5.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理典型槽輪機(jī)構(gòu)的組成：由主動(dòng)撥盤、從動(dòng)槽輪和機(jī)架等組成。

槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理：主動(dòng)撥盤連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)主動(dòng)撥盤的圓銷A未進(jìn)入槽輪徑向槽時(shí)，槽輪的內(nèi)凹鎖住弧被構(gòu)件1的外凸圓弧卡住，靜止不動(dòng)；當(dāng)主動(dòng)撥盤的圓銷A進(jìn)入槽輪徑向槽時(shí)，槽輪受圓銷A驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。從而使槽輪做間歇運(yùn)動(dòng)。55返回目錄3.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)—槽輪機(jī)構(gòu)3.5.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作返回目錄3.5.2槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)位迅速，效率較高，工作可靠，能較平穩(wěn)、間歇地進(jìn)行換位。與棘輪機(jī)構(gòu)相比運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但因圓柱銷突然進(jìn)入與脫離徑向槽，傳動(dòng)存在柔性沖擊，不適用于高速場合。制造與裝配精度要求較高，且槽輪轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)56返回目錄3.5.2槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：56一般用于轉(zhuǎn)速不很高的自動(dòng)機(jī)械、輕工機(jī)械或儀器儀表中。電影放映機(jī)的送片機(jī)構(gòu)返回目錄57一般用于轉(zhuǎn)速不很高的自動(dòng)機(jī)械、輕工機(jī)械或儀應(yīng)用舉例用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)，已知：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線如圖3-24所示，推程運(yùn)動(dòng)角δ1=900，遠(yuǎn)程休止角δ2=600，回程運(yùn)動(dòng)角δ3=1500，近程休止角δ4=600，凸輪以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，偏距為e，基圓半徑為rb。分析：如圖3-25所示。1）以rb為半徑做基圓，以e為半徑作偏距圓。2）作從動(dòng)件移動(dòng)方向與偏距圓的切點(diǎn)K。58應(yīng)用舉例用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)，已知：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線如應(yīng)用舉例3）以K點(diǎn)為反轉(zhuǎn)的起點(diǎn)，在偏距圓中標(biāo)出推程角δ1，遠(yuǎn)程休止角δ2，回程運(yùn)動(dòng)角δ3，近程休止角δ4。4）在偏距圓中，將δ1等分3等分，將δ3等分6等分，得到10分點(diǎn)。過這些分點(diǎn)作偏距圓的切線，交于基圓，得B1、B2、B3、…B10各點(diǎn)。

5）作位移線圖，按轉(zhuǎn)角對應(yīng)得到10個(gè)等分點(diǎn)。

59應(yīng)用舉例3）以K點(diǎn)為反轉(zhuǎn)的起點(diǎn)，在偏距圓中標(biāo)出推程角δ1，應(yīng)用舉例6）應(yīng)用反轉(zhuǎn)法，量取從動(dòng)件在各切線對應(yīng)位置上的位移，由位移線圖中量取從動(dòng)件位移，得A1、A2，…，即A1B1＝11’，A2B2=22’，…將B、A1、A2、…A10連成光滑曲線，即為所求凸輪輪廓曲線。圖3-25即為所求凸輪輪廓曲線的作圖過程。60應(yīng)用舉例6）應(yīng)用反轉(zhuǎn)法，量取從動(dòng)件在各切線對應(yīng)位置上的位移，【能力訓(xùn)練1】1．問題提出(1)尖頂偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制；(2)若將從動(dòng)件改為對心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件，如何測量該機(jī)構(gòu)的壓力角；(3)若將尖頂從動(dòng)件改為滾子從動(dòng)件，試分析滾子半徑、壓力角和基圓半徑對該機(jī)構(gòu)工作特性的影響。返回目錄61【能力訓(xùn)練1】返回目錄61【能力訓(xùn)練2】1．問題提出試分析自行車的后軸上的飛輪結(jié)構(gòu)是什么機(jī)構(gòu)？工作原理如何？返回目錄62【能力訓(xùn)練2】返回目錄62第3章小結(jié)本章內(nèi)容：凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、類型與應(yīng)用；從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律；凸輪廓線設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題。基本概念：升程、基圓、推程角、回程角、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)線圖、剛性沖擊、柔性沖擊、反轉(zhuǎn)法要求的技能：能根據(jù)給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律正確繪制從動(dòng)件位移線圖；能正確進(jìn)行凸輪廓線的圖解設(shè)計(jì)。返回目錄63第3章小結(jié)本章內(nèi)容：凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)、類型與應(yīng)用；從動(dòng)件常用運(yùn)第三章凸輪機(jī)構(gòu)與間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)【能力目標(biāo)】【案例導(dǎo)入】【知識(shí)要點(diǎn)】3.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型和識(shí)別3.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)行特性分析3.3用圖解法設(shè)計(jì)盤行凸輪輪廓3.4間歇運(yùn)行機(jī)構(gòu)—棘輪機(jī)構(gòu)3.5間歇運(yùn)行機(jī)構(gòu)—槽輪機(jī)構(gòu)【能力訓(xùn)練】本章小結(jié)64第三章凸輪機(jī)構(gòu)與間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1【能力目標(biāo)】

熟悉凸輪機(jī)構(gòu)的分類、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其特性。熟練掌握平面凸輪輪廓曲線的圖解法設(shè)計(jì)。了解滾子半徑、壓力角和基圓半徑之間的關(guān)系。熟悉間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用。掌握棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和特點(diǎn)。返回目錄65【能力目標(biāo)】熟悉凸輪機(jī)構(gòu)的分類、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其特性。返【案例導(dǎo)入】

當(dāng)向徑變化的凸輪輪廓與氣門的平底接觸時(shí)，氣門產(chǎn)生向下開啟或向上關(guān)閉的往復(fù)運(yùn)動(dòng)(向上運(yùn)動(dòng)是借助彈簧的彈力作用)；當(dāng)以凸輪回轉(zhuǎn)中心為圓心的圓弧段輪廓與氣門接觸時(shí)，氣門將靜止不動(dòng)。因此，當(dāng)具有某種輪廓曲線的凸輪2連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣門1可獲得間歇的、按預(yù)期規(guī)律的開閉運(yùn)動(dòng),從而使內(nèi)燃機(jī)正常工作。返回目錄圖3-1內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)66【案例導(dǎo)入】當(dāng)向徑變化的凸輪輪廓與氣門的平底接觸時(shí)，氣門產(chǎn)3.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型識(shí)別3.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成、特點(diǎn)和應(yīng)用

凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)機(jī)械和自動(dòng)控制裝置中，它是一種常見的高副機(jī)構(gòu)，由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架以及輔助裝置組成。

圖3-2所示為一自動(dòng)機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)。當(dāng)圓柱凸輪1回轉(zhuǎn)時(shí)，其凹槽的側(cè)面迫使從動(dòng)件2做往復(fù)擺動(dòng)，通過從動(dòng)件2上的扇形齒輪與固定在刀架上的齒條嚙合，控制刀架作進(jìn)刀和退刀運(yùn)動(dòng)。

返回目錄673.1凸輪機(jī)構(gòu)的類型識(shí)別3.1.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成、特點(diǎn)和應(yīng)用圓柱凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，被凸輪直接推動(dòng)的構(gòu)件稱為從動(dòng)件（或稱為推桿）。凸輪通常作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，但也有作往復(fù)擺動(dòng)或者往復(fù)直線移動(dòng)等其他運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)件通過凸輪的曲線輪廓與其以高副接觸從而獲得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，所以凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。

返回目錄圖3-2自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)圖3-2自動(dòng)機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)68圓柱凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，被凸輪直接推動(dòng)的構(gòu)件凸輪機(jī)構(gòu)在自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、仿形機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、汽車的凸輪式制動(dòng)器以及印刷機(jī)、紡織機(jī)、插秧機(jī)、鬧鐘和各種電氣開關(guān)等傳力不大的控制裝置中得到廣泛應(yīng)用。如下圖紡織機(jī)械里的繞線機(jī)構(gòu)。返回目錄69凸輪機(jī)構(gòu)在自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、仿形機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)、汽凸輪機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：只要適當(dāng)設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，就可以使從動(dòng)件獲得各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊、設(shè)計(jì)方便。凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn):

凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)、線高副接觸，易磨損，故該機(jī)構(gòu)多用在要求準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律且傳遞力不大的場合。70凸輪機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)：73.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型

返回目錄凸輪可以按不同的屬性進(jìn)行分類。1、按凸輪形狀分類：盤形、圓柱、移動(dòng)凸輪713.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型返回目錄凸輪可以按不同的屬性進(jìn)行分3.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型盤狀凸輪:這種凸輪是繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并具有變化向徑的盤形零件。它是凸輪最常見的形式。移動(dòng)凸輪：當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)，凸輪相對機(jī)架做直線運(yùn)動(dòng)，這種凸輪稱為移動(dòng)凸輪。圓柱凸輪：這種凸輪可以認(rèn)為是將移動(dòng)凸輪首尾相接卷成圓柱體而形成。盤狀凸輪和移動(dòng)凸輪與從動(dòng)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為平面，屬于平面凸輪機(jī)構(gòu)；而圓柱凸輪與從動(dòng)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)，屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)。723.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型盤狀凸輪:這種凸輪是繞固定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)并返回目錄2、從動(dòng)件的形狀：尖頂滾子、平底3、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)：直動(dòng)、擺動(dòng)73返回目錄2、從動(dòng)件的形狀：尖頂滾子、平底3、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)：直動(dòng)3.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)形式：(1)尖頂從動(dòng)件：尖頂能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)。但尖頂與凸輪之間是滑動(dòng)摩擦，易于磨損，故使用傳力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)。(2)滾子從動(dòng)件：這種從動(dòng)件的端部裝有可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾子，因而摩擦較小，可傳遞較大的力，但零件多，滾子軸磨損后會(huì)產(chǎn)生噪音。所以適用于重載和中、低速的凸輪機(jī)構(gòu)。(3)平底從動(dòng)件：這種從動(dòng)件與凸輪的輪廓表面的接觸面為一個(gè)平面。平面與凸輪接觸處易形成油膜，故潤滑良好，能大大減少磨損。當(dāng)不考慮摩擦?xí)r，凸輪對從動(dòng)件的作用力始終垂直了平底，從動(dòng)件受力比較平穩(wěn)，傳動(dòng)效果好，故常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中。缺點(diǎn)是不適用于輪廓有內(nèi)凹的凸輪。743.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)形式：11返回目錄2、從動(dòng)件的形狀：尖頂滾子、平底3、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)：直動(dòng)、擺動(dòng)75返回目錄2、從動(dòng)件的形狀：尖頂滾子、平底3、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)：直動(dòng)3.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式：(1)直動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件相對于機(jī)架做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。

對心直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)——從動(dòng)件導(dǎo)路的中心線通過凸輪的回轉(zhuǎn)中心。偏置直動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu)（圖3-3a)(2)擺動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件按照一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律繞自身軸作往復(fù)擺動(dòng)。763.1.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式：133.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析

凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語⑴基圓、基圓半徑——以凸輪輪廓最小向徑rmin為半徑所作的圓稱為凸輪的基圓，rmin稱為基圓半徑。如圖3-4所示。⑵推程、升程、推程運(yùn)動(dòng)角——從動(dòng)件在凸輪輪廓的作用下由距凸輪軸心最近位置被推到距凸輪軸心最遠(yuǎn)位置的過程稱為從動(dòng)件的推程，在推程中從動(dòng)件所走過的距離稱為從動(dòng)件的升程h，推程對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為推程運(yùn)動(dòng)角，如圖3-4所示。返回目錄773.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)3.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析遠(yuǎn)休止角φs：當(dāng)凸輪以BC圓弧段與尖頂接觸時(shí)，從動(dòng)件處于最高位置而靜止不動(dòng)，該過程稱為遠(yuǎn)程休止，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角稱為遠(yuǎn)休止角φs?；爻毯突爻踢\(yùn)動(dòng)角φ'：當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件與凸輪CD段接觸，由點(diǎn)C至D，向徑逐漸減小，從動(dòng)件由最高位C回到最低位置，該過程稱為回程運(yùn)動(dòng)，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角稱為回程角φ'。近休止角：從動(dòng)件在DA段接觸時(shí)，從動(dòng)件在最低位置靜止不動(dòng)，該過程稱為近程休止，凸輪相應(yīng)的轉(zhuǎn)角稱為近休止角。凸輪運(yùn)動(dòng)一周，從動(dòng)件就重復(fù)上述升——停——回——停的循環(huán)過程。偏距：從動(dòng)件的中心線偏離凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心0的距離。783.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析遠(yuǎn)休止角φs：當(dāng)凸輪以BC圓弧段3.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析從動(dòng)件的位移線圖以直角坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)代表從動(dòng)件的位移，橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角，則可以畫出從動(dòng)件與凸輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系曲線，則為從動(dòng)件的位移線圖。凸輪的輪廓形狀決定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，反之，從動(dòng)件不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求凸輪具有不同的輪廓曲線形狀，因此在設(shè)計(jì)凸輪輪廓之前應(yīng)首先確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。793.2凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性分析從動(dòng)件的位移線圖16返回目錄hhωAB’OOr0δaδbδcDBδaδbδcδdS基圓回程運(yùn)動(dòng)角近休止角推程運(yùn)動(dòng)角遠(yuǎn)休止角C80返回目錄hhωAB’OOr0δaδbδcDBδaδbδcδ從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

返回目錄1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：凸輪以角速度勻速運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件以恒定的速度運(yùn)動(dòng)。s(δ)=CSδυ(δ)=Cυa(δ)=0特點(diǎn)：1）剛性沖擊運(yùn)動(dòng)—從動(dòng)件在某瞬時(shí)速度突變，其加速度及慣性力在理論上均趨于無窮大。2）只適用于低速輕載的凸輪機(jī)構(gòu)。s(δ)=CSδυ(δ)=Cυa(δ)=0s(δ)=CSδυ(δ)=Cυ81從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回目錄1、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：凸輪以角速度返回目錄2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律:凸輪以角速度勻速運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件先做等加速運(yùn)動(dòng)后做等減速運(yùn)動(dòng)。s(δ)=CSδ2υ(δ)=Cυδa(δ)=Ca（常數(shù)）特點(diǎn)：1）柔性沖擊—從動(dòng)件在某瞬時(shí)加速度發(fā)生有限值的突變所引起的沖擊。2）適用于中、低速的凸輪機(jī)構(gòu)。82返回目錄2、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律:凸輪以角速度勻速運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)返回目錄3、間諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律：當(dāng)動(dòng)點(diǎn)在一圓周上做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由該在此圓上直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。s(δ)=h(1-cosδ/δ0)/2υ(δ)=Cυsinδ/δ0a(δ)=Cacosδ/δ0特點(diǎn)：1）僅在運(yùn)動(dòng)始末兩處有柔性沖擊。2）適用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。83返回目錄3、間諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律：當(dāng)動(dòng)點(diǎn)在一圓周上做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由該3.3用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓

返回目錄843.3用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓

返回目錄21用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)步驟

根據(jù)機(jī)器的工作要求選定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，還要根據(jù)凸輪傳力性能是否良好、凸輪輪廓是否便于加工、結(jié)構(gòu)是否緊湊、運(yùn)動(dòng)的可靠性等因素，來進(jìn)行凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)。凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的方法：有圖解法和解析法。解析法用于精度要求較高的高速凸輪、靠模凸輪等，計(jì)算量大，常常利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。圖解法簡單易行，可以滿足一般精度要求的機(jī)械設(shè)計(jì)。本章介紹圖解法設(shè)計(jì)一般精度的凸輪輪廓。85用圖解法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓設(shè)計(jì)步驟223.3.1直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)用圖解法繪制凸輪輪廓曲線所依據(jù)的方法是“反轉(zhuǎn)法”。采用反轉(zhuǎn)法繪制盤形凸輪工作輪廓的步驟：1）確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2）確定凸輪的轉(zhuǎn)速和基圓半徑；3）選定繪制平面——凸輪與圖紙平面相對靜止，且方便在圖紙上繪制；4）反轉(zhuǎn)，即機(jī)架和從動(dòng)件繞凸輪中心相對轉(zhuǎn)動(dòng)。863.3.1直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)用圖解法繪制凸輪輪廓曲返回目錄3.3.1直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)1.反轉(zhuǎn)法作圖的原理a)在凸輪輪廓作用下從動(dòng)件向上移動(dòng)b)機(jī)架和從動(dòng)件繞凸輪中心相對轉(zhuǎn)動(dòng)圖3-8

反轉(zhuǎn)法原理87返回目錄3.3.1直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)a)在凸輪輪廓返回目錄尖頂對心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程

（1）尖頂從動(dòng)件

88返回目錄尖頂對心直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程

（1）尖頂

①選取適當(dāng)比例μ（包括長度比例和角度比例），按照從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，做相應(yīng)的位移線圖。②

做凸輪基圓，并確定從動(dòng)件的初始位置。③在基圓上，由從動(dòng)件尖頂起始位置A0處開始，沿-方向分別取推程運(yùn)動(dòng)角(900)、遠(yuǎn)程休止角(600)、回程運(yùn)動(dòng)角(1800)、近休止角(300)，并將推程運(yùn)動(dòng)角(900)和回程運(yùn)動(dòng)角(1800)與位移線圖對應(yīng)等分，在基圓上得A1、A2、A3、A4、A5…諸點(diǎn)，自圓心做徑向線。返回目錄89返回目錄26④沿各徑向自基圓取從動(dòng)件對應(yīng)位移線圖上的位移量，使A1B1=11、A2B2=22、A3B3=33、…得反轉(zhuǎn)后尖頂所占據(jù)的一系列位置B1、B2、B3、。⑤將A0、B1、B2、B3、連成光滑曲線，便是所要求的凸輪輪廓曲線。90④沿各徑向自基圓取從動(dòng)件對應(yīng)位移線圖上的位移量，使A1B1=滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程繪制方法類似：滾子式可改善尖頂型從動(dòng)件與凸輪接觸處的摩擦、磨損情況，其凸輪輪廓設(shè)計(jì)方法如右圖所示。把滾子中心看作尖頂從動(dòng)件的尖頂，按上述方法求出一條理論輪廓0，再以0上各點(diǎn)為圓心，以滾子半徑為半徑，作一系列圓，并作這一系列圓的內(nèi)包絡(luò)線，就得到滾子從動(dòng)件凸輪的實(shí)際廓線。凸輪的基圓半徑是指理論輪廓線的最小向徑。返回目錄91滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程繪制方法類似：返回目錄2返回目錄平底從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程繪制方法類似：①把平底與導(dǎo)路的交點(diǎn)A0看作尖頂從動(dòng)件的尖頂，按照尖頂從動(dòng)件凸輪輪廓的繪制方法，求出理論輪廓上一系列點(diǎn)A1、A2、A3、…；②過這些點(diǎn)畫平底的各個(gè)位置A0B0、A1B1、A2B2、A3B3、…；③作這些平底的包絡(luò)線，便得到平底從動(dòng)件凸輪的輪廓曲線。92返回目錄平底從動(dòng)件盤形凸輪輪廓的繪制過程繪制方法類似：29返回目錄3.3.2盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基本參數(shù)1、壓力角：從動(dòng)件與凸輪在接觸點(diǎn)處的受力方向與其在該點(diǎn)絕對速度方向（運(yùn)動(dòng)方向）之間所夾的銳角

93返回目錄3.3.2盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基本參數(shù)1、壓力角：從動(dòng)件凸輪作用于從動(dòng)件的法向力Fn可分解為兩個(gè)分力：Fx和Fy。Fr——沿導(dǎo)路方向推動(dòng)從動(dòng)件做有用公功，是有效分力，除了克服工作阻力之外，還要克服導(dǎo)路的摩擦力；Fx——使從動(dòng)件壓緊導(dǎo)路，產(chǎn)生摩擦力，是有害力。凸輪機(jī)構(gòu)自鎖現(xiàn)象在Fn一定的條件下，壓力角越大，有效分力越小，有害分力越大。當(dāng)壓力角增大到某一數(shù)值時(shí)，必將出現(xiàn)有效分力小于摩擦力的情況，這時(shí)，不論施加多大的力，都不能使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為自鎖。凸輪上不同位置的壓力角值是不同的。94凸輪作用于從動(dòng)件的法向力Fn可分解為兩個(gè)分力：Fx和Fy。3

許用壓力角：為改善凸輪機(jī)構(gòu)的受力情況、提高機(jī)械效率，規(guī)定了允許采用的最大壓力角。

推程（工作行程）推薦的許用壓力角為：直動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件

回程（空回行程）返回目錄95許用壓力角：為改善凸輪機(jī)構(gòu)的受力情況、提高機(jī)械效率，規(guī)定了當(dāng)采用偏置從動(dòng)件時(shí)，如圖3-13所示，對于凸輪的同一位置，若凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件偏置在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心左側(cè)時(shí)壓力角較??；若凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件偏置在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心右側(cè)時(shí)壓力角較小出現(xiàn)壓力角大于或等于許用壓力角時(shí)，可將對心式改為偏置式從動(dòng)件，以減小推程中的壓力角。96當(dāng)采用偏置從動(dòng)件時(shí)，如圖3-13所示，對于凸輪的同一位置，若基圓半徑的選取由圖3-12可以看出：從動(dòng)件的位移S2;凸輪K點(diǎn)處的半徑為r;rb為凸輪的基圓半徑，則有：S2=r-rb97基圓半徑的選取由圖3-12可以看出：34由圖3-12圖中的速度多邊形可知：

由式3-1可知，當(dāng)w1、v2和s2一定時(shí)，如果要減小壓力角，就必須增大凸輪的基圓半徑。9835壓力角和基圓半徑的關(guān)系從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同時(shí)，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過相同的轉(zhuǎn)角時(shí)，從動(dòng)件上升相同的位移，基圓較大的凸輪輪廓較平緩，壓力角較小。99壓力角和基圓半徑的關(guān)系從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同36為了減小壓力角，宜取較大的基圓半徑；為了使結(jié)構(gòu)緊湊，則應(yīng)盡可能較小基圓半徑。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，凸輪的基圓半徑可根據(jù)凸輪的結(jié)構(gòu)選取。為保證凸輪機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中均能滿足，應(yīng)選取計(jì)算結(jié)果中的最大值作為凸輪的基圓半徑。100為了減小壓力角，宜取較大的基圓半徑；為了使結(jié)構(gòu)緊湊，則應(yīng)盡可凸輪軸基圓半徑的選取凸輪軸，基圓半徑應(yīng)大于軸的半徑和滾子半徑之和，即

rb>r+rr當(dāng)凸輪與軸單獨(dú)制造時(shí),?。?/p>

rb》1.8r+(10-20)mm101凸輪軸基圓半徑的選取383、滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇，要綜合考慮滾子的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、凸輪輪廓曲線形狀等因素，特別是不能因滾子半徑選得過大造成從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律失真。1023、滾子半徑的選擇滾子半徑的選擇，要綜合考慮滾子的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度3、滾子半徑的選擇凸輪工作輪廓曲率半徑ρ’和凸輪理論輪廓曲率半徑ρ的之間的關(guān)系：當(dāng)凸輪輪廓內(nèi)凹時(shí)：ρ’=ρ+r，ρ’>ρ，無論滾子半徑取多大，凸輪輪廓總是光滑曲線，如圖3-15a所示，所以此時(shí)滾子半徑的大小不受限制。當(dāng)凸輪輪廓外凸時(shí)，ρ’=ρ-r，ρ’>0時(shí)，凸輪輪廓光滑，如圖3-15b所示；ρ’=0時(shí)，凸輪工作輪廓出現(xiàn)尖點(diǎn)，工作時(shí)極易磨損，如圖3-15c所示；ρ’<0時(shí)，凸輪工作輪廓出現(xiàn)交叉，加工時(shí)將被切掉，不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這就是運(yùn)動(dòng)失真現(xiàn)象，如圖3-15d所示；1033、滾子半徑的選擇凸輪工作輪廓曲率半徑ρ’和凸輪理論輪廓曲率3、滾子半徑的選擇

外凸凸輪廓線返回目錄1043、滾子半徑的選擇返回目錄41滾子半徑大小對凸輪實(shí)際輪廓的影響

返回目錄105滾子半徑大小對凸輪實(shí)際輪廓的影響返回目錄42實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉，從動(dòng)件不能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律—運(yùn)動(dòng)失真返回目錄106實(shí)際廓線出現(xiàn)交叉，從動(dòng)件不能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律—運(yùn)動(dòng)失運(yùn)動(dòng)失真原因：避免方法：滾子半徑的選擇

r《0.8ρ0minρ0min》3-5mm返回目錄107運(yùn)動(dòng)失真返回目錄44返回目錄3.4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)—棘輪機(jī)構(gòu)3.4.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理108返回目錄3.4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)—棘輪機(jī)構(gòu)3.4.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作一、棘輪類型返回目錄組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動(dòng)爪。工作原理：擺桿往復(fù)擺動(dòng)，棘爪推動(dòng)棘輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運(yùn)動(dòng)可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)。缺點(diǎn)：工作時(shí)有較大的沖擊和噪音，運(yùn)動(dòng)精度較差。適用于速度較低和載荷不大的場合。109一、棘輪返回目錄組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動(dòng)爪。46返回目錄只能夠?qū)崿F(xiàn)單向間歇運(yùn)動(dòng)◆外接棘輪機(jī)構(gòu)110返回目錄只能夠?qū)崿F(xiàn)單向間歇運(yùn)動(dòng)◆外接棘輪機(jī)構(gòu)47返回目錄◆內(nèi)接棘輪機(jī)構(gòu)111返回目錄◆內(nèi)接棘輪機(jī)構(gòu)48返回目錄◆雙向式棘輪機(jī)構(gòu)棘爪可翻轉(zhuǎn)的矩形棘齒可以獲得不同轉(zhuǎn)向的間歇運(yùn)動(dòng)。112返回目