凸輪機構(gòu)的運動分析與設(shè)計

關(guān)于凸輪機構(gòu)的運動分析與設(shè)計第1頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月能力目標：能夠正確分析凸輪機構(gòu)的類型及特點并合理利用；能夠初步進行凸輪機構(gòu)的設(shè)計。第2頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)節(jié)一、提出工作任務(wù)

任務(wù)：設(shè)計某凸輪機構(gòu)。s030已知理論輪廓基圓半徑rb=40mm，從動件的運動規(guī)律如下圖所示，凸輪逆時針轉(zhuǎn)動，試用作圖法設(shè)計盤形凸輪輪廓曲線。第3頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)節(jié)二、資訊一、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及分類1、凸輪機構(gòu)的組成及特點組成：凸輪：具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件從動件（推桿):運動規(guī)律由凸輪廓線決定的構(gòu)件機架第4頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月凸輪機構(gòu)由凸輪1、從動件2、機架3三個基本構(gòu)件組成。是一種高副機構(gòu)。通常凸輪作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動，從動件則在凸輪輪廓的控制下按預定的運動規(guī)律作往復移動或擺動。第5頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：

結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，占用空間??；具有多用性和靈活性，只要恰當?shù)卦O(shè)計凸輪的輪廓曲線，可使從動件實現(xiàn)任意預定的運動規(guī)律。缺點：易于磨損,多用于傳力不大的場合；凸輪輪廓精度高，加工難度較大；從動件的行程不能過大，否則使凸輪笨重。第6頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月2、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用第7頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月進刀凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的優(yōu)點：只需確定適當?shù)耐馆嗇喞€，即可實現(xiàn)從動件復雜的運動規(guī)律；結(jié)構(gòu)簡單，運動可靠。缺點：從動件與凸輪接觸應(yīng)力大，易磨損用途：載荷較小的運動控制第10頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月凸輪機構(gòu)：凸輪是一個具有曲線輪廓的構(gòu)件。含有凸輪的機構(gòu)稱為凸輪機構(gòu)。它由凸輪、從動件和機架組成。第11頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月自動送料機構(gòu)

第13頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月靠模車削機構(gòu)第14頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月3、凸輪機構(gòu)的分類（1）、按凸輪的形狀分

盤形凸輪移動凸輪圓柱凸輪可看成是移動凸輪卷在圓柱體上凸輪繞固定軸回轉(zhuǎn)相當于機架往復直線移動第15頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月尖頂從動件滾子從動件平底從動件（2）、按從動件幾何形狀分能與任意凸輪輪廓保持接觸，可實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律；易磨損，只宜用于輕載、低速耐磨、承載大，較常用接觸面易形成油膜，利于潤滑，常用于高速運動；配合的凸輪輪廓必須全部外凸第16頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）、按凸輪與從動件的鎖合（維持高副接觸）形式分力鎖合凸輪機構(gòu)依靠從動件的重力、彈簧力或其他外力第17頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月幾何鎖合凸輪機構(gòu)

溝槽凸輪機構(gòu)等寬凸輪機構(gòu)依靠凸輪和從動件的特殊幾何形狀而始終維持接觸。第18頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月等徑凸輪機構(gòu)共軛凸輪機構(gòu)第19頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）、根據(jù)從動件的運動形式分擺動從動件對心移動從動件偏置移動從動件第20頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)從動件的運動形式分擺動從動件凸輪機構(gòu)

移動從動件凸輪機構(gòu)（對心、偏置）第21頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月①

盤形凸輪——凸輪為具有變化向徑的盤狀構(gòu)件，凸輪繞定軸轉(zhuǎn)動時，可推動從動件在垂直于凸輪軸的平面內(nèi)運動。盤形凸輪實物盤形凸輪機構(gòu)第22頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月②移動凸輪——當盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠時，盤形凸輪就演化成了移動凸輪。凸輪呈板狀，相對機架做直線運動。移動凸輪靠模車削機構(gòu)第23頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月③圓柱凸輪——凸輪是一個具有曲線凹槽或端面曲線輪廓的圓柱，可以看成是把移動凸輪卷成圓柱體演化而成。自動送料機構(gòu)圓柱凸輪實物第24頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月尖頂從動件滾子從動件平底從動件直動從動件擺動從動件2、按從動件形狀及運動類型分：第25頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月三、凸輪機構(gòu)的應(yīng)用舉例1、自動送料機構(gòu)第26頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月2、內(nèi)燃機配氣機構(gòu)第27頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月3、繞線機構(gòu)第28頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月凸輪打包送書機構(gòu)第29頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月一般凸輪機構(gòu)的命名原則布置形式＋運動形式＋推桿形狀＋凸輪形狀對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)擺動平底推桿盤形凸輪機構(gòu)第30頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月從動件的常用運動規(guī)律位移線圖的形成一、凸輪機構(gòu)從動件運動規(guī)律與凸輪形狀的關(guān)系第31頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月從動件的常用運動規(guī)律反轉(zhuǎn)法求位移線圖第32頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月回程，回程運動角h

休止，休止角s、s’行程（推程或回程中移動的距離），h運動線圖：從動件的位移s、速度v、加速度a等隨時間t或凸輪轉(zhuǎn)角d變化的關(guān)系圖。t推程s遠休止h回程s’近休止hA’BCDArbtshs’二、從動件常用的運動規(guī)律從動件的運動規(guī)律是指從動件的位移、速度、加速度等隨時間t或凸輪轉(zhuǎn)角δ變化的規(guī)律。ts0基圓，基圓半徑rb推程，推程運動角t動畫演示1、凸輪機構(gòu)的基本名詞術(shù)語第33頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月2、從動件常用的運動規(guī)律從動件的運動規(guī)律的數(shù)學方程式為：位移速度加速度第34頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）、等速運動規(guī)律沖擊特性：始點、末點剛性沖擊適用場合：低速輕載hs0v0a0-位移速度加速度++tt’-運動線圖第35頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）、等加速等減速運動規(guī)律沖擊特性：起、中、末點柔性沖擊適用場合：低速輕載s0tv0a0h/2h/2t/2t/2h運動線圖第36頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）、余弦加速度運動規(guī)律沖擊特性：始、末點有軟性沖擊適用場合：中低速、中輕載δsδa123456δvhδt運動線圖第37頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）、正弦加速度運動規(guī)律advd012345678ht沖擊特性：·無沖擊適用場合：高速輕載ttsd運動線圖第38頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月三、凸輪輪廓輪廓設(shè)計“反轉(zhuǎn)法“原理0‘1”2”3”4”oo-第39頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月作圖步驟：根據(jù)從動件的運動規(guī)律：作出位移線圖S-δt，并等分角度；定基圓；作出推桿在反轉(zhuǎn)運動中依次占據(jù)的位置點；將各位置點聯(lián)接成光滑的曲線；在理論輪廓上再作出凸輪的實際輪廓。作圖法設(shè)計凸輪廓線第40頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）、對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)已知：rb，推桿運動規(guī)律，凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動。設(shè)計：凸輪廓線s0h定比例尺初始位置及推桿位移曲線確定推桿反轉(zhuǎn)運動占據(jù)的各位置點將各位置點聯(lián)接成光滑的曲線,即為輪廓曲線。求解步驟：第41頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）、對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)已知：rb，推桿運動規(guī)律，滾子半徑rk,凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動設(shè)計：凸輪廓線s0h理論輪廓實際輪廓求解步驟：定比例尺

初始位置及推桿位移曲線（注：兩條廓線，理論／實際廓線）實際廓線基圓rmin理論廓線基圓rb確定推桿反轉(zhuǎn)運動占據(jù)的各位置；將各位置點聯(lián)接成光滑的曲線,即為理論輪廓曲線；作出高副元素的包絡(luò)線。第42頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）、對心直動平底推桿盤形凸輪機構(gòu)已知：rb，推桿運動規(guī)律，凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動設(shè)計：凸輪廓線求解步驟：

定比例尺初始位置及推桿位移曲線確定推桿反轉(zhuǎn)運動占據(jù)的各位置點；作推桿高副元素的包絡(luò)線。s0h實際輪廓第43頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）、偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)了解已知：rb，偏置圓半徑e，推桿運動規(guī)律，凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動設(shè)計：凸輪廓線s0h定比例尺初始位置及推桿位移曲線偏距圓、基圓確定推桿反轉(zhuǎn)運動占據(jù)的各位置點；作推桿高副元素的包絡(luò)線。求解步驟：第44頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)節(jié)三、小組討論—完成任務(wù)

任務(wù)：設(shè)計內(nèi)燃機凸輪配氣機構(gòu)。已知理論輪廓基圓半徑rb=40mm，從動件的運動規(guī)律如下圖所示，凸輪逆時針轉(zhuǎn)動，試用作圖法設(shè)計內(nèi)燃機配氣機構(gòu)盤形凸輪輪廓曲線。s030第45頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月1、尖頂對心移動從動件盤形凸輪的設(shè)計1）已知條件：位移線圖如下，基圓半徑為rb=40mm，凸輪以等角速度ω1逆時針轉(zhuǎn)動，試繪制凸輪的輪廓曲線。Sd0360018003000H2100圖解法設(shè)計凸輪輪廓第46頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月解:1.把位移曲線等分成12等份，編號Sd0H圖解法設(shè)計凸輪輪廓

2.按1：1比例作基圓，分12等份，逆著凸輪轉(zhuǎn)向編號1274568910123w0123456789103.作等分射線4.在等分射線上截取相應(yīng)角度的位移，得尖頂各位置5.用曲線光滑連接各點，得凸輪輪廓曲線第47頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月解:1.把位移曲線等分成12等份，編號Sd0H圖解法設(shè)計凸輪輪廓

2.以mS=1：1作基圓，分12等份，逆著凸輪轉(zhuǎn)向編號1274568910123w0123456789103.作等分射線4.在等分射線上截取相應(yīng)角度的位移，得尖頂各位置5.用曲線光滑連接各點，得凸輪輪廓曲線第48頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月理論廓線實際廓線2、滾子對心移動從動件盤形凸輪的設(shè)計按尖底從動件的設(shè)計方法，作出理論輪廓曲線在理論輪廓上畫出一系列滾子，畫出滾子的內(nèi)包絡(luò)線得到實際輪廓曲線。第49頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月視野拓展

間歇運動機構(gòu)用以實現(xiàn)制動、進給、轉(zhuǎn)位或分度功能。第50頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月一、棘輪機構(gòu)（一）、棘輪機構(gòu)的組成棘輪機構(gòu)由擺桿、棘爪、棘輪、機架、止回爪等部分組成。第51頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月棘輪機構(gòu)的工作原理、特點和應(yīng)用

擺桿1左右擺動，當擺桿左擺時，棘爪4插入棘輪3的齒內(nèi)推動棘輪轉(zhuǎn)過某一角度。當擺桿右擺時，棘爪4滑過棘輪3，而棘輪靜止不動，往復循環(huán)，制動爪5防止棘輪反轉(zhuǎn)。

第52頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月如果要求搖桿往復運動時都能使棘輪向同一方向轉(zhuǎn)動，則可采用圖所示的雙動式棘輪機構(gòu)。第53頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月如果要求棘輪作雙向間歇運動時，可采用具有矩形齒的棘輪以及與之相適應(yīng)的雙向棘爪。第54頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月有齒的棘輪機構(gòu)運動可靠，從動棘輪容易實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)，但是有噪聲、沖擊，輪齒易摩損，高速時尤其嚴重，常用于低速、輕載的間歇傳動。

起重機、絞盤常用棘輪機構(gòu)使提升的重物能停在任何位置，以防止由于停電等原因造成事故。

自行車后輪第55頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月牛頭刨床的橫向進給機構(gòu)

第56頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)、棘輪機構(gòu)的類型1、外接棘輪機構(gòu)第57頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月2、內(nèi)接棘輪機構(gòu)第58頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月3、雙棘爪棘輪機構(gòu)第59頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月4、雙向棘輪機構(gòu)第60頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）、槽輪機構(gòu)的組成典型槽輪機構(gòu)由主