第4章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計

第4章

平面凸輪機(jī)構(gòu)和間歇運動機(jī)構(gòu)第4章平面凸輪機(jī)構(gòu)和間歇運動機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)：具有點或線接觸的高副機(jī)構(gòu)，只設(shè)計出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，就能使從動件得到任意預(yù)定的往復(fù)移動或擺動運動規(guī)律。間歇運動機(jī)構(gòu)：用于機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件需要作周期性的運動和停歇的場合。第4章平面凸輪機(jī)構(gòu)和間歇運動機(jī)構(gòu)4.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類4.2從動件常用的運動規(guī)律4.3按給定的運動規(guī)律設(shè)計盤形凸輪輪廓4.4凸輪機(jī)構(gòu)尺寸的確定4.5間歇運動機(jī)構(gòu)工程應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)等速運動凸輪繞線機(jī)雙凸輪組合寫R字機(jī)構(gòu)圓柱凸輪輸送機(jī)自動車床凸輪機(jī)構(gòu)4.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類4.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類312A線繞線機(jī)構(gòu)312A線4.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類3皮帶輪5卷帶輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)1放音鍵2摩擦輪413245放音鍵卷帶輪皮帶輪摩擦輪錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)4.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類132送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)：運動特點：連續(xù)回轉(zhuǎn)=>往復(fù)運動。優(yōu)點：可精確實現(xiàn)任意運動規(guī)律，簡單緊湊。缺點：高副，線接觸，易磨損，傳力不大。由機(jī)架、凸輪和從動件三個基本構(gòu)件組成。特點：應(yīng)用場合：傳力不大的場合?！癜赐馆喰螤罘郑骸癜磸膭蛹男问椒址诸悾海?）盤形（2）移動（3）圓柱凸輪

端面（3）平底從動件（1）尖頂從動件（2）滾子從動件r1r2r1+r2=constW凹槽凸輪等寬凸輪等徑凸輪主回凸輪●按從動件的運動型式分1直動從動件2擺動從動件12刀架o●按保持接觸方式分：力封閉（重力、彈簧等）內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)幾何形狀封閉(凹槽、等寬、等徑、主回凸輪)●凸輪機(jī)構(gòu)的運動工作循環(huán)（重點）4.2從動件常用的運動規(guī)律從動件的運動規(guī)律取決于對凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求，而由凸輪的輪廓曲線形狀予以實現(xiàn)。因此，設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)時，首先應(yīng)當(dāng)根據(jù)工作要求確定從動件的運動規(guī)律。ω

,tsT(360o)rb(1)基圓,基圓半徑rb(6)行程h(5)近休、近休止角

s(2)推程、推程運動角

(4)回程、回程運動角

(3)遠(yuǎn)休、遠(yuǎn)休止角

s

s

s

s

hh

ssav

h剛性沖擊：加速度無窮大突變引起的沖擊。4.2.1等速運動規(guī)律●從動件常用的運動規(guī)律+∞-∞特點：有剛性沖擊。應(yīng)用：低速。4.2.2等加等減速運動規(guī)律柔性沖擊：加速度有限值突變引起的沖擊。特點：有柔性沖擊應(yīng)用：中速。shva

前半段行程作等加速運動，后半段行程作等減速運動。（正負(fù)加速度絕對值相等）4.2.3余弦加速運動規(guī)律

(簡諧運動規(guī)律)h

s

動點在固定圓周上作勻速運動時，它在這個圓的直徑上的投影形成的運動稱為簡諧運動。sθ

θ4.2.3余弦加速運動規(guī)律

(簡諧運動規(guī)律)h

sav特點：有柔性沖擊。應(yīng)用：中速。

4.2.4正弦加速運動規(guī)律

（擺線運動規(guī)律）

shsr=h/2πθ

4.2.4正弦加速運動規(guī)律

（擺線運動規(guī)律）特點：無沖擊。應(yīng)用：高速。

savh

●原理：反轉(zhuǎn)法原理4.3按給定的運動規(guī)律設(shè)計盤形凸輪輪廓90o60o120o90o

So4.3.1對心尖頂直動從動件盤形凸輪例1：已知凸輪的基圓半徑rb、從動件的運動規(guī)律，凸輪逆時針轉(zhuǎn)動，繪制該凸輪輪廓曲線。4.3.2對心滾子直動從動件盤形凸輪例2：已知凸輪的基圓半徑rb、滾子半徑rr和從動件的運動規(guī)律，凸輪逆時針轉(zhuǎn)動，繪制該凸輪輪廓曲線。90o60o120o90o

So重要規(guī)定：基圓半徑在理論廓線上度量。實際輪廓線理論輪廓線dh4.3.3平底直動從動件盤形凸輪（了解、自學(xué)）4.3.4擺動從動件盤形凸輪（了解、自學(xué)）orbnt4.4.1壓力角與基圓半徑（重點）4.4凸輪機(jī)構(gòu)尺寸的確定凸輪機(jī)構(gòu)壓力角大小是衡量凸輪機(jī)構(gòu)傳力特性好壞的一個重要參數(shù)。FF’F’’

vFfFQ

F’是推動從動件運動的力，它除了克服作用于從動件上的工作阻力，還需克服導(dǎo)路對從動件的摩擦阻力。摩擦阻力是由F’’引起的。壓力角α越大，F(xiàn)’’越大，效率越低，可能誘發(fā)自鎖。設(shè)計時最大壓力角αmax不超過許用值[α]。ω

orbn壓力角與基圓半徑的關(guān)系若：rb↑→尺寸增大→

↓，有利于傳動。

t

vvBsrbv=vBtanαvB=(rb+s)

4.4.1壓力角與基圓半徑（重點）4.4凸輪機(jī)構(gòu)尺寸的確定除使機(jī)構(gòu)具有良好的受力狀況外，還希望機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊。從動件運動規(guī)律已知的條件下，凸輪尺寸取決于基圓半徑大小。B

ω3.rb的選取原則：（1）在

max不超過許用值的條件下取最小值；（2）rb應(yīng)大于凸輪軸的半徑；（3）應(yīng)使凸輪的最小曲率半徑

min大于0。rr>

a=

+rrrr=

內(nèi)凹：rr<

a=

-rr外凸：4.4.2滾子半徑的選擇1.

min

≧rk+3mm；2.若

min過小，則增大rb。ρρaρaρsrb1、畫出理論廓線；2、畫出基圓；3、畫出當(dāng)前位置從動件的位移s和壓力角

；4、畫出從當(dāng)前位置轉(zhuǎn)過1200時從動件的位移s和機(jī)構(gòu)壓力角

；5、畫出升程h；

s

6、推程角和回程角。

=180°

，

=180°h

1o2o1

【例4-1】4.5間歇運動機(jī)構(gòu)有些機(jī)械中，常要求主動構(gòu)件作連續(xù)運動時，機(jī)構(gòu)的某些構(gòu)件作周期性的運動和停歇，這類輸出運動具有停歇特性的機(jī)構(gòu)稱為間隙運動機(jī)構(gòu)。例如：自動機(jī)床的進(jìn)給、送料運動、包裝機(jī)械的送進(jìn)運動、分度轉(zhuǎn)位運動等。4.5.1棘輪機(jī)構(gòu)組成：棘輪、主動棘爪、止回棘爪和機(jī)架工作原理：擺桿往復(fù)擺動，棘爪推動棘輪間歇轉(zhuǎn)動優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)缺點：工作時有較大的沖擊和噪音，運動精度較差A(yù)B’B雙向棘輪1雙向棘輪2雙動棘輪機(jī)構(gòu)2雙動棘輪機(jī)構(gòu)1牛頭刨棘輪機(jī)構(gòu)上述棘輪機(jī)構(gòu)都是齒式棘輪機(jī)構(gòu)，棘輪的轉(zhuǎn)角都是相鄰兩齒所夾中心角的倍數(shù)。如果要采用無級改變，可采用摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)除了常用間歇運動外，還能實現(xiàn)超越運動。例如自行車后輪軸上的棘輪機(jī)構(gòu)。4.5.2槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)由具有圓銷的主動撥盤、具有徑向槽的從動槽輪及機(jī)架組成。