機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：ch04 凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

1、第 4 章 凸輪機(jī)構(gòu)及間 歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 2 章 節(jié) 目 錄 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 4.2 從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 4.4 凸輪設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 3 章節(jié)學(xué)習(xí)要求 (凸輪機(jī)構(gòu)) 1 了解凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型、特點(diǎn)和適用場(chǎng)合； 2 掌握基本概念： 推(回)程、推(回)程運(yùn)動(dòng)角、基圓、 實(shí)際廓線、理論廓線； 3 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn)，能夠判斷何時(shí)出現(xiàn)剛 性沖擊? 何時(shí)出現(xiàn)柔性沖擊? 4 掌握反轉(zhuǎn)法，能用圖解法設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓線； 5 熟悉影響凸輪機(jī)構(gòu)工作性能和空間尺寸的因素： v 滾子半徑 rk 選擇原則 v 壓力角與凸輪機(jī)構(gòu)自鎖關(guān)系 v

2、 基圓半徑 r0 對(duì)凸輪壓力角影響 4 章節(jié)學(xué)習(xí)要求 (間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)) 1 掌握常用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn) 動(dòng)特點(diǎn)和功能； 2 了解各類(lèi)常用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的適用場(chǎng)合； 3 能夠根據(jù)工作要求，正確選擇間歇運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)類(lèi)型。 5 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例 1 內(nèi)燃機(jī)凸輪配氣機(jī)構(gòu) 6 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例 2 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu) 7 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例 3 圓珠筆裝配線送進(jìn)機(jī)構(gòu) 8 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例 4 繞線機(jī)構(gòu) 3 1 線線 2 A 9 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例 5 并紗機(jī)中的繞線機(jī)構(gòu) 10 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例 6 裝卸料機(jī)構(gòu) 11

3、 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例 7 錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu) 1 3 2 4 5 放音鍵 卷帶輪 皮帶輪 摩擦輪摩擦輪 3 皮帶輪 5 卷帶輪 放音鍵 1 2 4 12 1 2 刀架 o 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例 8 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu) 13 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例 9 熊貓吐泡 14 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例 10 多臂提花機(jī) 15 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例11 共軛凸輪開(kāi)口機(jī)構(gòu) 16 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例12 無(wú)梭引緯機(jī)構(gòu) 17 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例13 無(wú)梭引緯機(jī)構(gòu) 18 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例14 無(wú)梭引緯機(jī)構(gòu) 19 4.1 凸輪

4、機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例15 共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu) 20 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 例16 噴氣織機(jī)打緯機(jī)構(gòu) 21 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 運(yùn)動(dòng)規(guī)律多樣，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞瑥?動(dòng)件可以得到任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng); 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊; 設(shè)計(jì)方便; 凸輪與從動(dòng)件之間是點(diǎn)接觸或線接觸，接 觸應(yīng)力很大，易磨損。 22 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 廣泛應(yīng)用于自動(dòng)車(chē)床、輕工機(jī)械、紡織機(jī) 械、印刷機(jī)械、食品機(jī)械、包裝機(jī)械和機(jī)電一 體化產(chǎn)品中傳力不大的控制機(jī)構(gòu)。 23 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 通過(guò)彈簧力、重力或凹槽始終保持與 凸輪接觸的構(gòu)件； 支承凸輪和從動(dòng)件的構(gòu)件。 凸凸 輪輪 從動(dòng)件從動(dòng)件 機(jī)機(jī) 架架 有

5、一定形狀的曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件； 24 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 4 凸輪分類(lèi)凸輪分類(lèi) 4.1 按凸輪形狀分類(lèi)按凸輪形狀分類(lèi) 盤(pán)形凸輪盤(pán)形凸輪 繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑變化的盤(pán)形零件。 25 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 移動(dòng)凸輪移動(dòng)凸輪 相對(duì)機(jī)架作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的凸輪 26 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 圓柱凸輪圓柱凸輪將移動(dòng)凸輪卷在圓柱體上形成的凸輪 27 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 端面圓柱凸輪 28 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 圓柱凸輪在自動(dòng)機(jī)床中的應(yīng)用 (控制刀具的進(jìn)刀與退刀) 29 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 圓錐凸輪 弧面凸輪 30 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 小結(jié)小結(jié)

6、盤(pán)形凸輪 轉(zhuǎn)動(dòng)中心移至 移動(dòng)凸輪圓柱凸輪 卷到圓柱體上 31 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 32 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 曲面從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 33 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 34 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 35 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 小結(jié)小結(jié) 36 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) e 對(duì) 心 直 動(dòng) 偏 置 直 動(dòng) 37 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 從動(dòng)件往復(fù)擺動(dòng) 38 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 利用重力、彈簧力或其

7、它外力使從動(dòng)件與 凸輪保持接觸。 39 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 重力鎖合 40 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 彈簧力鎖合 41 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 利用結(jié)構(gòu)上的特殊幾何形狀使從動(dòng)件與凸 輪保持接觸。 42 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) r1+r2 =常數(shù) r1 r2 43 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 4.4.2.3 等寬凸輪機(jī)構(gòu)等寬凸輪機(jī)構(gòu) W = 常數(shù) W 44 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 45 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 共軛擺動(dòng)凸輪 46 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 織機(jī)中采用的共軛凸輪開(kāi)口機(jī)構(gòu) 47 4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 共軛凸輪開(kāi)口機(jī)構(gòu) 48 4.1

8、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類(lèi) 共軛凸輪開(kāi)口機(jī)構(gòu)（多臂開(kāi)口機(jī)構(gòu)） 49 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 根據(jù)工作要求選定凸輪機(jī)構(gòu)的形式 確定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 合理確定結(jié)構(gòu)尺寸 設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線 50 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 對(duì)心對(duì)心 從動(dòng)件導(dǎo)路中心線通過(guò)凸輪回轉(zhuǎn)中心 O 偏置偏置 從動(dòng)件導(dǎo)路中心線不 通過(guò)凸輪回轉(zhuǎn)中心O r0 O 基圓基圓 以凸輪廓線最小向徑r0 為半徑所做的圓 51 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推程推程 從動(dòng)件由離凸輪中心最近位置 A 移至最 遠(yuǎn)位置 B的過(guò)程 遠(yuǎn)休止角遠(yuǎn)休止角 2 從動(dòng)件離凸輪中 心最遠(yuǎn)位置靜止不 動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的凸輪 轉(zhuǎn)角。 推程運(yùn)動(dòng)角推程運(yùn)動(dòng)角 1 推程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角

9、r0 O o t s2 1 A 2 2 B C B 1 1 52 r0 O o t s2 1 A 2 2 B C B 1 1 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 回程回程 從動(dòng)件在彈簧力或重力作用下，由離凸輪中心 最遠(yuǎn)位置 C 返回至最近位置 D 的過(guò)程； 近休止角近休止角 4 從動(dòng)件在離凸輪回轉(zhuǎn) 中心最近位置靜止不動(dòng) 時(shí)對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角； 行程行程 h 從動(dòng)件在推程(或回程) 時(shí)最大移動(dòng)距離。 h 3 3 4 4 回程運(yùn)動(dòng)角回程運(yùn)動(dòng)角 3 回程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角； D 53 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其位移s2、速度v2 和 加速度a2 隨時(shí)間 t 或凸輪轉(zhuǎn)角 變化的規(guī)律。 位移線圖

10、 54 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件位移s2、速度v2 和加速度a2 與時(shí)間 t (或凸輪轉(zhuǎn)角 )之間的關(guān)系。 位移 s、速度v、加速度 a 三者關(guān)系 ( ) ds v t dt 2 2 ( ) dvd s a t dtdt svdt vadt 或 55 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 主動(dòng)件主動(dòng)件 ( 凸輪、構(gòu)件1 )： 1 從動(dòng)件從動(dòng)件 ( 推桿或擺桿、構(gòu)件2 )： s2 v2 a2 56 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律（余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律） 擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律（正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律） 多項(xiàng)式 三角 函數(shù) 57 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件在運(yùn)

11、動(dòng)過(guò)程中的速度 v2 = 常數(shù) 設(shè) 推程時(shí)推程時(shí) v 從動(dòng)件行程：h v 運(yùn)動(dòng)總時(shí)間：T v 凸輪轉(zhuǎn)速： 1 v 任意時(shí)刻 t 所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角： 58 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 時(shí)間 t為自變量時(shí)，s2 v2 a2 三者關(guān)系： 速度 (1) 2 ( ) h vt T 22 ( ) h s tv dtt T 2 2 ( )0 dv at dt 加速度 位移 59 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪轉(zhuǎn)角為自變量時(shí)，s2 v2 a2 三者關(guān)系： 由 = 1t 得 ，推程總時(shí)間： (2) 1 t 1 1 T 2 1 ( ) h s 21 1 ( ) h v 2( ) 0a 60 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)

12、動(dòng)規(guī)律 推程推程 位移 v2 t a2 t s2 t T (1) h 速度 加速度 2 ( ) h vt T 2 ( ) h stt T 2 ( )0at 61 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推程開(kāi)始時(shí)推程開(kāi)始時(shí) v2 ： 0 v0 (常數(shù)) 推程終止時(shí)推程終止時(shí) v2 ：v0 0 a2 ： 0 突變 突變 a2 ： 0 突變 剛性沖擊 剛性沖擊 突變 + s2 t () T (1) v2 t () a2 t () h v0 62 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 剛性沖擊剛性沖擊 加速度理論值為無(wú)窮大所引起的沖擊 低速輕載場(chǎng)合。 v2 突變處采用過(guò)渡性運(yùn)動(dòng)規(guī)律 避免產(chǎn) 生剛性沖擊。 v2 t t 6

13、3 1 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件在一個(gè)行程 h 中， 先做等加速 ( a2 = a0 ) 運(yùn)動(dòng)， 后作等減速 (a2 = a0 ) 運(yùn)動(dòng)。 h/2 h/2 h ( a0 ) (a0 ) 64 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 等加速推程段 等減速推程段 200 1 2 2m ax (:) 0 2 0 2 0 2 0 aaa T t h s vv 常 數(shù) ： ： ： ： 20 1 1 2 2max 2 2 2 0 aa T tT h sh vv ： ： ： ： 65 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 時(shí)間t為自變量 等加速推程段（t = 0 T/2） a2 a0 v2 a0 t s2 a0 t2/

14、2 等減速推程段（t = T/2 T） a2 a0 v2 a0 (T t ) s2 a0 T2/4 a0 (T t)2/2 66 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪轉(zhuǎn)角 為自變量 等加速推程段 s2 2h(/1) 2 v2 4h1 /12 a2 4h12/12 等減速推程段 s2 h 2h (1 )2/12 v2 4h1 (1 )/12 a2 4h12/12 67 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 位移線圖繪制位移線圖繪制 等加速推程段位移方程 s2 = a0 t2 / 2 t 比值 1：2：3 s2 比值 1：4：9 68 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 繪制方法繪制方法 在圖示坐標(biāo)系中，將T/2等分成

15、3等份，過(guò) 各等分點(diǎn)作橫軸垂線; 過(guò)O點(diǎn)作任意斜線， 并以任意間距截取 9 個(gè)等分點(diǎn); 連接點(diǎn) 9 和 s2 軸上的 h/2， 過(guò)點(diǎn) 4 和 1 作 93” 的平 行線，得點(diǎn)2” 和1”； o 1 1 4 2 9 3 1” 2” 3” h/2 T/2 s2 t o 69 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 過(guò)1”、2” 和3” 作橫軸平行線，得交點(diǎn) 1、2和 3； 連接各點(diǎn)，得到前半行程位移線圖。 2 3 o 1 1 4 2 9 3 1” 2” 3” h/2 T/2 s2 t o 1 70 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 s2 a0 t2/2 s2 a0 T2/4 a0 (T t)2/2 h/2 T h/

16、2 t s2 a0T/2 t v2 a2 a0 a2 a0 v2 a0 t v2 a0 (T t ) t a2 a0 a0 71 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 加速度有限值突變 觀察從動(dòng)件加速度 a2 變化情況 0 a0 突變 o點(diǎn) m點(diǎn) e點(diǎn) a0 a0 突變 a0 0 突變 有限突變慣性力柔性沖擊 t a2 m e a0 a0 o 72 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 中速輕載場(chǎng)合 剛性、柔性沖擊小結(jié)剛性、柔性沖擊小結(jié) 速度突變 加速度突變至剛性沖擊 柔性沖擊 加速度有限突變 73 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 位移與時(shí)間（或凸輪轉(zhuǎn)角）之間呈多項(xiàng)式函 數(shù)關(guān)系。 等速度

17、運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2 ( ) h stt T 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 等加速推程段 s2 a0 t2/2 等減速推程段 s2 a0 T2/4 a0 (T t)2/2 （一項(xiàng)式） （二項(xiàng)式） 74 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件的位移曲線是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)曲線 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在該圓直徑 上投影構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)。 h T (1 ) t s2 1 2 3 4 5 6 123456 75 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 位移線圖繪制位移線圖繪制 以行程 h 為直徑，縱坐標(biāo)軸h/2處的點(diǎn)為圓心作 半圓，等分該半圓為若干等份； 將橫坐標(biāo)軸t (或 ) 上的時(shí)間T (或凸輪 推程運(yùn)動(dòng)角1)等分 成相應(yīng)等份，過(guò)

18、各 等分點(diǎn)作橫軸垂線; 1 ” 2 ” 3 ” 6 ” 5 ” 4 ” 1 2 3 4 5 6 O t s2 h T (1 ) 76 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 將半圓上各等分點(diǎn)投影到相應(yīng)垂線上，將投影線與 垂線的交點(diǎn)連成光滑曲線，得簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)位移曲線。 1 2 3 4 5 6 s2 1 ” 2 ” 3 ” 6 ” 5 ” 4 ” 1 2 3 4 5 6 O t s2 h T (1 ) 77 1 2 3 4 5 6 s2 1 ” 2 ” 3 ” 6 ” 5 ” 4 ” 1 2 3 4 5 6 O t s2 h T (1 ) 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 半徑R ( = h/2 ) 轉(zhuǎn)過(guò)的角度 與時(shí)

19、間t 之比 tT 2( ) cos1 cos() 2 h s tRRt T 2 2 ( )sin() 2 dsh vtt dtTT 2 2 2 2 ( )cos() 2 dvh att dtTT t T R 時(shí)間t 為自變量 78 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪轉(zhuǎn)角為自變量 1 2 3 4 5 6 s2 1 ” 2 ” 3 ” 6 ” 5 ” 4 ” 1 2 3 4 5 6 O t s2 h T (1 ) R 2 1 1 2 11 22 1 2 2 11 ( )1cos() 2 ( )sin() 2 ( )cos() 2 h s h v h a 79 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 速度曲線 加

20、速度曲線 位移曲線 t a2 t v2 vmax h T t s2 80 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 柔性沖擊柔性沖擊 突變 起點(diǎn)起點(diǎn) 0 有限值 終點(diǎn)終點(diǎn) 有限值 0 突變 有限突變慣性力 t a2 81 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 中速中載場(chǎng)合； 從動(dòng)件作無(wú)停留的升 降 升 降運(yùn) 動(dòng)時(shí)，可用于高速場(chǎng)合。 82 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 從動(dòng)件的位移曲線是擺線。 擺擺 線線 動(dòng)圓沿坐標(biāo)軸s2純滾動(dòng)時(shí)，其上一固定 點(diǎn)A在縱坐標(biāo)上投影得到的曲線 。 s2 t h 1 T 123456 A 6” 5” 2” 4” 3” 6 5 4 3 2 1 o h/2 83 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 位移線

21、圖繪制位移線圖繪制 以 為半徑作一動(dòng)圓，將動(dòng)圓等分成6等份，取 動(dòng)圓圓周上一等分點(diǎn)A描述擺線軌跡； 將橫坐標(biāo)軸t (或 )上 的時(shí)間T (或凸輪推程 運(yùn)動(dòng)角1)等分成與動(dòng) 圓相應(yīng)等份，并過(guò)各 等分點(diǎn)作橫坐標(biāo)軸的 垂線; 2 h r h 1 T 123456 s2 t o r A 84 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 使動(dòng)圓沿縱坐標(biāo)軸s2作純滾動(dòng)，則動(dòng)圓上固定點(diǎn)A 描繪的軌跡即為普通擺線。擺線上的點(diǎn)1”、2”、3”、 4”、5”及6”是動(dòng)圓轉(zhuǎn)過(guò)各個(gè)等分角度時(shí)，其上固定 點(diǎn)A描繪的擺線軌跡點(diǎn)； h 1 T 123456 s2 t o r A h/2 A 5” 4” 3” 6” 2” 85 h 1 T

22、123456 s2 t o r A h/2 A 5” 4” 3” 6” 2” 1” 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 過(guò)擺線上各等分點(diǎn)1”、2”、3”、4”、5”及6”分別作橫 坐標(biāo)軸的平行線與橫坐標(biāo)軸上相應(yīng)等分點(diǎn)的垂線交于 點(diǎn)1、2、3、4、5及6； 6 5 4 3 2 用光滑曲線連接點(diǎn)1、 2、3、4、5和6， 即得擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律從 動(dòng)件推程位移線圖。 1 86 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 設(shè)角為動(dòng)圓上固定點(diǎn)A在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角。 2 tT 2 t T s2 t h 1 T 123456 6” 5” 4” 3” 6 5 4 3 21 o s2 87 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 時(shí)間t為自變量時(shí)

23、擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)方程 2 2 2 2 2 2 22 ( )sinsin() 2 ( )2 ( )1cos() ( )22 ( )sin() h s trrtt TT ds th v tt dtTT dv th a tt dtTT 88 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪轉(zhuǎn)角為自變量擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律推程運(yùn)動(dòng)方程 2 11 1 2 11 2 1 2 2 11 22 ( )sin() 2 2 ( )1cos() 22 ( )sin() h s h v h a 89 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 v2 vmax t o a2 amax t o amin 位移線圖 速度線圖 加速度線圖 s2 t h 1 T

24、 o 90 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 行程開(kāi)始及終止時(shí)，加速度沒(méi)有突變，既無(wú) 剛性沖擊也無(wú)柔性沖擊。 a2 amax t o amin 91 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 高速運(yùn)轉(zhuǎn)工作場(chǎng)合。 92 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)規(guī)律 沖擊沖擊 特性特性 位移特性位移特性速度特性速度特性 加速度特性加速度特性 適用場(chǎng)合適用場(chǎng)合 等等 速速剛性 直 線有限突變 突變至 低速輕載 等加速等加速 等減速等減速 柔性 拋物線折 線 有限突變 中速輕載 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 諧諧柔性簡(jiǎn)諧曲線曲線連續(xù) 有限突變 中速中載 擺擺 線線無(wú)曲線曲線連續(xù)無(wú)突變 高速 93 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 v加速度變化 v v

25、max 影響 vmax 突變至剛性沖擊 有限值突變 柔性沖擊 v amax 影響 amax 沖量(mv) 啟動(dòng)、停止時(shí)沖擊力 慣性力(ma) 動(dòng)壓力 影響零件強(qiáng)度 加劇運(yùn)動(dòng)副磨損 94 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 應(yīng)著重考慮其動(dòng)力性能 低速輕載時(shí)低速輕載時(shí) 采用易于加工的簡(jiǎn)單輪廓線 開(kāi) 關(guān) 機(jī) 構(gòu) 95 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 嚴(yán)格按工作要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪廓線 刀架進(jìn)給凸輪 11 h 1 96 4.2 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律 v 低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 首先滿足工作需要，其次考慮動(dòng)力特性 和加工工藝性。 v 高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 應(yīng)著重考慮其動(dòng)力性能。 97 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)

26、設(shè)計(jì)凸輪廓線的預(yù)備條件設(shè)計(jì)凸輪廓線的預(yù)備條件 v 已知從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律(確定位移線圖) v 凸輪基圓半徑 r0已經(jīng)確定 98 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) v 解析法解析法 用坐標(biāo)系參數(shù)方程精確表示出凸輪輪廓曲線 v 圖解法圖解法 用作圖方法確定凸輪廓線 只適用于低速或非重要場(chǎng)合凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 99 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 100 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路 機(jī)構(gòu)工作時(shí)機(jī)構(gòu)工作時(shí) 凸輪和從動(dòng)件都在運(yùn)動(dòng) 圖解法繪制凸輪輪廓圖解法繪制凸輪輪廓 使凸輪與圖紙相對(duì)靜止 反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法 3 3 1 1 2 2 1 O O 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 - -1 10

27、1 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 已知已知 1) 凸輪以等角速 1 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 2) 凸輪的基圓半徑 r0 3) 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 推程推程遠(yuǎn)停遠(yuǎn)?；爻袒爻探＝?凸輪凸輪 轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 1 =1502 = 303 =1204 =60 從動(dòng)件從動(dòng)件 位移位移 h (等速)停止h (等加等減速)停止 102 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 1 3 4 2 10 凸輪輪廓設(shè)計(jì)步驟凸輪輪廓設(shè)計(jì)步驟 2) 將線圖中橫坐標(biāo)分為若干等份； 2 2 1 1 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 9 9 推程推程遠(yuǎn)停遠(yuǎn)?；爻袒爻探＝?凸輪轉(zhuǎn)角凸輪轉(zhuǎn)角1 = 1502 = 303 = 1204 = 60

28、 從動(dòng)件位移從動(dòng)件位移h (等速)停止h (等加速等減速)停止 1) 按選定比例尺繪制從動(dòng)件位移線圖； s2 O 103 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 1 1 3 2 1 4 c1 c9 c8 c7 c6c5 c4 c3 c2 3) 以同等比例繪制凸輪基圓， B0是從動(dòng)件起始位置(導(dǎo)路 與基圓的交點(diǎn))； 4) 自O(shè)B0 沿 1方向順序量取 1 , 2 , 3 , 4 ，各角度分 成與位移線圖對(duì)應(yīng)的等份 ，等分線與基圓交于c1, c2, , c10 ； O c10 B0 1 3 4 2 10 2 2 1 1 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 9 9 s2 O 104 1 1 3 2

29、 1 4 c1 c9 c8 c7 c6c5 c4 c3 c2 O c10 B0 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 5) 過(guò)c1, c2, , c10各點(diǎn)，在基 圓外截取線段等于位移線 圖上的相應(yīng)值，得B1 , B2 , , B10各點(diǎn)； 6) 連接B0, B1, B2, , B10各點(diǎn)， 得凸輪廓線。 。 B10 B9 B8 1 3 4 2 10 2 2 1 1 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 9 9 s2 O 105 1 1 3 2 1 4 c1 c9 c8 c7 c6c5 c4 c3 c2 O c10 B0 B1 B2 B3 B4 B5

30、 B6 B7 B10 B9 B8 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 理論輪廓 實(shí)際輪廓 理論輪廓理論輪廓 將滾子中心視為從動(dòng)件 尖頂，按尖頂從動(dòng)件設(shè)計(jì) 方法得到的凸輪輪廓 。 106 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 實(shí)際輪廓實(shí)際輪廓 以理論輪廓 上各點(diǎn)為圓心， 滾子半徑為半徑，作一系列 的圓，這些圓的包絡(luò)線形成 的凸輪輪廓 。 注意注意 滾子從動(dòng)件凸輪的基圓半徑 r0 是理論輪廓 的最小矢徑。 1 1 3 2 1 4 c1 c9 c8 c7 c6c5 c4 c3 c2 O c10 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B10 B9 B8 107 1 3 2 1 4 c1 c9 c8 c7

31、c6c5 c4 c3 c2 O c10 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B10 B9 B8 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) v 實(shí)際輪廓為滾子內(nèi)包絡(luò)線 時(shí)，滾子沿凸輪 的外輪廓滾動(dòng)。 108 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) v 實(shí)際輪廓為滾子外包絡(luò)線 時(shí)，滾子沿凸輪的 內(nèi)輪廓滾動(dòng)； 1 3 2 1 4 c1 c9 c8 c7 c6c5 c4 c3 c2 O c10 B0 B1 B2 B3 B5 B6 B7 B10 B9 B8 B4 109 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) v 同時(shí)作出滾子的內(nèi)、外包絡(luò)線時(shí)，實(shí)際輪廓 則為槽形凸輪輪廓線。 1 3 2 1 4 c1 c9 c8 c7 c6

32、c5 c4 c3 c2 O c10 B0 B1 B2 B3 B5 B6 B7 B10 B9 B8 B4 110 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪設(shè)計(jì)全過(guò)程 111 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 4.2 滾子半徑滾子半徑 rk的選擇的選擇 4.2.1 滾子半徑滾子半徑 rk 對(duì)實(shí)際輪廓曲線的影響對(duì)實(shí)際輪廓曲線的影響 滾子半徑rk 凸輪與滾子間的接觸應(yīng)力 (改善機(jī)構(gòu)受力性能) 對(duì)凸輪實(shí)際輪廓產(chǎn)生較大影響 (有可能使凸輪輪廓失真) 112 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 設(shè) ：理論輪廓 的曲率半徑 理論輪廓理論輪廓 內(nèi)凹時(shí)內(nèi)凹時(shí) = + rk rk取任何值，實(shí)際輪廓均 不會(huì)使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)

33、失真。 ：實(shí)際輪廓 的曲率半 徑 rk 輪廓正常 113 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 理論輪廓理論輪廓 外凸時(shí)外凸時(shí) = -rk 若 rk0，實(shí)際輪廓為一平滑曲 線 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)不會(huì)失真 rk 輪廓正常 114 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 若 rk= min： = 0，實(shí)際輪廓上產(chǎn)生尖點(diǎn) ( = - rk) 尖點(diǎn)磨損后改變從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 rk 輪廓產(chǎn)生尖點(diǎn) 115 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 若若 rk min： 0，實(shí)際輪廓出現(xiàn)交叉現(xiàn)象 ( = - rk) 產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)失真 rk 輪廓失真 116 4.3 盤(pán)形凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì) 保證從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)不失真，設(shè)計(jì)時(shí)必須使 rk Fy時(shí)時(shí) 無(wú)論 Fn多

34、大，從動(dòng)件均 不能運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)自鎖。 Fy (Fy = Fncos ) 機(jī)械效率 Fx (Fx = Fnsin ) 導(dǎo)路中摩擦力 Ff Ff 131 4.4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題 凸輪壓力角是機(jī)構(gòu)的位置函數(shù) 132 4.4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題 限定凸輪機(jī)構(gòu)壓力角 直動(dòng)從動(dòng)件 = 30 38 擺動(dòng)從動(dòng)件 = 40 50 注：注： 滾子從動(dòng)件取上限(大值），其余從動(dòng) 件取下限(小值) 回程時(shí)回程時(shí) = 70 80 133 4.4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題 1.3 壓力角壓力角 與凸輪基圓半徑與凸輪基圓半徑 r0的關(guān)系的關(guān)系 速度關(guān)系 aer VVV 相對(duì)速度 (點(diǎn)相對(duì)于動(dòng)坐標(biāo)系速度) 牽連

35、速度 (動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)于定坐標(biāo)系速度) 絕對(duì)速度 (點(diǎn)相對(duì)于定坐標(biāo)系速度) 134 n n B 1 4.4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題 從動(dòng)件上B點(diǎn)的絕對(duì)速度 絕對(duì)速度 va= v2 凸輪上B點(diǎn)的絕對(duì)速度 牽連速度 ve= vB1= r1 從動(dòng)件B點(diǎn)相對(duì)于凸輪B點(diǎn)的速度 相對(duì)速度 vr= v 由速度多邊形 v2 = vB1tg = r1tg vB1 v v2 vB1 v v2 2 1 v r tg r 135 4.4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題 s2= r r0 2 1 v r tg 2 022 1 v rrss tg 0 11 r tg r0 s2 r 1 136 4.4 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

36、 實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)際設(shè)計(jì) 1) 保證 max ：max發(fā)生在凸輪廓線最陡處； 2) 考慮 r0 凸輪結(jié)構(gòu)尺寸 r 希望r0(基圓)盡可能小 希望r0 (基圓)盡可能大 0 11 r tg 凸輪結(jié)構(gòu)尺寸 凸輪工作狀況差 20 srr r0 137 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 主動(dòng)件主動(dòng)件 連續(xù)運(yùn)動(dòng) 從動(dòng)件從動(dòng)件 周期性停歇的單向運(yùn)動(dòng) 138 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 自動(dòng)生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)位、步進(jìn)和記數(shù)裝置中 復(fù)雜的輕工機(jī)械中 棘輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 凸輪間歇機(jī)構(gòu) 139 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 棘 輪 2 固聯(lián)在軸 4 上 主動(dòng)棘爪3 驅(qū)動(dòng)棘輪 2 轉(zhuǎn)動(dòng) 止回棘爪5 阻止棘輪 2 反轉(zhuǎn) 機(jī) 架

37、140 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 搖桿1往復(fù)擺動(dòng) 棘輪單向間歇運(yùn)動(dòng) 141 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 搖桿往復(fù)擺動(dòng) 棘輪單向間歇運(yùn)動(dòng) 142 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 特點(diǎn)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)可靠 主從動(dòng)關(guān)系可互換 動(dòng)程可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 動(dòng)停時(shí)間比可通過(guò)選擇合 適的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 動(dòng)程只能有級(jí)調(diào)節(jié) 有噪聲、沖擊、磨損 不宜用于高速場(chǎng)合 143 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 一般棘輪機(jī)構(gòu) 無(wú)噪音棘輪機(jī)構(gòu) 144 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 特點(diǎn)特點(diǎn) 傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)噪音 傳遞扭矩較大 動(dòng)程可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié) 靠摩擦力傳動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)打 滑現(xiàn)象(可以過(guò)載保護(hù)，同 時(shí)也使傳動(dòng)精度降低) 適用于低速輕載場(chǎng)合 145 4.5

38、 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 特點(diǎn)特點(diǎn) 外形結(jié)構(gòu)尺寸較大 146 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu) 147 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu) 148 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 特點(diǎn)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)緊湊 149 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 內(nèi)嚙合摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 150 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 內(nèi)嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用 151 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 特點(diǎn)特點(diǎn) 從動(dòng)件只做單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng) 152 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 特點(diǎn)特點(diǎn) 從動(dòng)件只做單向間歇移動(dòng) 153 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 有兩個(gè)主動(dòng)棘爪，擺桿往復(fù)擺動(dòng)過(guò)程中， 兩個(gè)主動(dòng)棘爪依次推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。 特點(diǎn)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)緊湊 承載能力較大 154 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 復(fù)動(dòng)式單花筒多臂機(jī) 155 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu) 156 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 間歇卷取機(jī)構(gòu) 157 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 調(diào)節(jié)棘爪，可以實(shí)現(xiàn)棘輪兩個(gè)方向的間歇運(yùn)動(dòng)。 158 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 雙向式棘輪機(jī)構(gòu) 159 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 撥盤(pán)撥盤(pán)(主動(dòng)件) 盤(pán)上有圓柱撥銷(xiāo) 槽輪槽輪(從動(dòng)件) 輪上有徑向槽 機(jī)機(jī) 架架 160 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 撥盤(pán)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 槽輪單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng) 161 4.5 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 特點(diǎn)