凸輪機(jī)構(gòu)及間歇機(jī)構(gòu)

第三章凸輪機(jī)構(gòu)及間歇機(jī)構(gòu)2學(xué)時課程§3-1凸輪機(jī)構(gòu)概述§3-2凸輪從動件的運(yùn)動規(guī)律§3-3凸輪輪廓設(shè)計(jì)§3-4間歇機(jī)構(gòu)介紹章節(jié)分布：本章重點(diǎn)：本章難點(diǎn)：1.凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律；2.凸輪輪廓的設(shè)計(jì)。1.解析法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓。2學(xué)時課程一凸輪機(jī)構(gòu)的組成

及凸輪的形狀凸輪、從動件和機(jī)架三個構(gòu)件組成。其中凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通常做連續(xù)的等速運(yùn)動。從動件按一定的規(guī)律作間歇或連續(xù)的直線往復(fù)運(yùn)動或擺動。§3-1凸輪機(jī)構(gòu)概述第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)概述凸輪按形狀分類：第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)概述盤形凸輪和移動凸輪與從動件之間的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動；而圓柱凸輪與從動件之間的相對運(yùn)動為空間運(yùn)動，所以前兩者屬于平面凸輪機(jī)構(gòu)，后者屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)。

第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)概述2.凸輪按從動件的型式分以下三種：a.尖底從動件：能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，可以實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動規(guī)律。缺點(diǎn)：尖頭易磨損，用于低速小載荷中。b.滾子從動件：耐磨損，承載大，常用。c.平底從動件：可以保持從動件的受力方向不變，接觸部分易于形成楔形油膜，常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中。第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)概述凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：只須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可以使從動件得到任意的預(yù)期運(yùn)動，而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，設(shè)計(jì)方便，因此在自動機(jī)械、各種儀器儀表、各種電氣開關(guān)中得到廣泛的應(yīng)用。凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：凸輪輪廓與從動件作用間為點(diǎn)或線接觸，易于磨損，所以通常用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)中。本節(jié)結(jié)束第一節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)概述基圓:凸輪輪廓的最小向徑為半徑做的圓。推程運(yùn)動角遠(yuǎn)休止角回程運(yùn)動角近休止角從動件的運(yùn)動規(guī)律是指從動件的位移、速度、加速度與凸輪轉(zhuǎn)角（時間）之間的關(guān)系?！?-2凸輪從動件的運(yùn)動規(guī)律第二節(jié)凸輪從動件的運(yùn)動規(guī)律一）.多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律的一般形式1)等速運(yùn)動規(guī)律定義：指凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動時，從動件的運(yùn)動速度為常量。在上式中當(dāng)n=1時可以得出從動件的運(yùn)動方程。第二節(jié)凸輪從動件的運(yùn)動規(guī)律推程時，當(dāng)時，；時，可以解出待定常數(shù)，代入上式可以得出回程時，當(dāng)時，；時，可以解出待定常數(shù)，代入上式可以得出第二節(jié)凸輪從動件的運(yùn)動規(guī)律

從動件按等速運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動時的位移、速度、加速度對凸輪轉(zhuǎn)角的變化曲線如左圖所示。從圖中可以看出從動件在行程的起點(diǎn)與終點(diǎn)處(O,A，B)，由于速度發(fā)生突變，加速度在理論上無窮大。導(dǎo)致從動件產(chǎn)生非常大的沖擊慣性力，稱為剛性沖擊。

第二節(jié)凸輪從動件的運(yùn)動規(guī)律2)等加速和等減速運(yùn)動規(guī)律定義：指凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動時，從動件在一個行程中，前半段作等加速運(yùn)動，后半段作等減速運(yùn)動。在多項(xiàng)式中當(dāng)n=2時可以得出從動件的運(yùn)動方程。第二節(jié)凸輪從動件的運(yùn)動規(guī)律同理可以求出回程的運(yùn)動方程第二節(jié)凸輪從動件的運(yùn)動規(guī)律這是n=2時從動桿的運(yùn)動規(guī)律圖，從圖上可以看出：1）位移曲線為凸輪轉(zhuǎn)角的二次函數(shù)，為拋物線方程。2）有（0，A，B，C，D）五點(diǎn)的加速度有突變，因而從動件的慣性力也有突變。由于加速度的突變?yōu)橐挥邢拗担蕬T性力的突變也是有限值，對凸輪機(jī)構(gòu)的沖擊也是有限的，故稱為柔性沖擊。第二節(jié)凸輪從動件的運(yùn)動規(guī)律二）.簡諧運(yùn)動規(guī)律

在運(yùn)動始末點(diǎn)（A、E點(diǎn)），加速度有變化－柔性沖擊，只適于中速；當(dāng)從動件作連續(xù)升-降循環(huán)運(yùn)動時，加速度曲線連續(xù)，無沖擊，可用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。本節(jié)結(jié)束第二節(jié)凸輪從動件的運(yùn)動規(guī)律一、作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓

凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：是根據(jù)從動件的運(yùn)動規(guī)律和其他設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，畫出凸輪的輪廓曲線或計(jì)算出輪廓曲線的坐標(biāo)值。已知：從動件的運(yùn)動規(guī)律凸輪的基圓半徑方法：反轉(zhuǎn)法原理：設(shè)想凸輪固定不動，從動件一方面隨導(dǎo)路繞凸輪軸心反方向轉(zhuǎn)動，同時又按給定的運(yùn)動規(guī)律在導(dǎo)路中作相對運(yùn)動，從動件尖底的運(yùn)動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。§3-3凸輪輪廓設(shè)計(jì)第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)相對運(yùn)動法作凸輪的輪廓第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)已知：尖底從動件凸輪機(jī)構(gòu)中：從動件導(dǎo)路與凸輪回轉(zhuǎn)中心的偏距e

凸輪基圓半徑rb

凸輪以等角速度逆時針方向轉(zhuǎn)動從動件的位移線圖步驟：以o為圓心作基圓和偏距圓確定從動件起始位置C。使從動件中心線與偏距圓切于A點(diǎn)，并與基圓交于C點(diǎn)。將運(yùn)動線圖分成若干等分，并將偏距圓自A點(diǎn)沿順時針方向分成對應(yīng)的等分A1、A2……。erbCAO第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)過分點(diǎn)A1、A2……作偏距圓切線，交基圓于B1、B2……等點(diǎn)。從動件尖底從B1點(diǎn)沿切線方向移動S1到C1點(diǎn)，從B2移動S2到C2點(diǎn)……，用光滑曲線連接C-C1-C2……，此曲線為凸輪輪廓曲線。第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)二、解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓

已知一個尖底直動從動件，盤形凸輪輪廓機(jī)構(gòu)的偏距e、基圓半徑rb、從動件運(yùn)動規(guī)律s＝f（）求：凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)計(jì)原理－反轉(zhuǎn)法第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)極點(diǎn)極軸極坐標(biāo)系向徑極角第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)COAC0第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)五凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角凸輪與從動件接觸點(diǎn)的法線方向與從動件上力作用點(diǎn)的速度方向夾的銳角。凸輪輪廓線上各處壓力角是變化的。一般規(guī)定壓力角的最大值必須在以下范圍內(nèi)：對于移動從動件，推程時對于擺動從動件，推程時回程壓力角：不考慮摩擦?xí)r，凸輪對從動件的正壓力（沿n－n方向）與從動件上力作用點(diǎn)的速度方向所夾的銳角。壓力角越小，推動從動件的有效分力越大，機(jī)構(gòu)受力情況越好，效率越高?；鶊A半徑的大小會影響壓力角半徑越大壓力角越?。ㄏ嗤\(yùn)動條件）對于尺寸不受限制的凸輪，基圓半徑可初步選為：－－凸輪軸的半徑－－滾子的半徑第三節(jié)凸輪的輪廓設(shè)計(jì)本節(jié)結(jié)束一）槽輪機(jī)構(gòu)1.電影放映機(jī)上槽輪機(jī)構(gòu)2.冰淇淋機(jī)上槽輪機(jī)構(gòu)第四節(jié)間歇機(jī)構(gòu)簡介§3-4間歇機(jī)構(gòu)介紹槽輪機(jī)構(gòu)舉例：槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)：

K＝槽輪的運(yùn)動時間/主動輪（撥盤）的運(yùn)動時間主動撥盤槽輪第四節(jié)間歇機(jī)構(gòu)簡介單圓銷外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸如上圖示，其幾何關(guān)系如下：Z一般取4～6第四節(jié)間歇機(jī)構(gòu)簡介二）棘輪機(jī)構(gòu)棘輪、棘爪、搖桿、機(jī)架、棘輪罩。單向式棘輪機(jī)構(gòu)雙向式棘輪機(jī)構(gòu)棘輪干涉問題采用棘輪罩控制棘輪