第三章

凸輪機(jī)構(gòu)及間歇機(jī)構(gòu)3.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類3.2從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律3.3盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)3.4凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角3.5間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)§3.1凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和分類從動(dòng)件(推桿)凸輪機(jī)架動(dòng)畫演示1.凸輪——具有曲線狀輪廓的構(gòu)件2.從動(dòng)件——作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)的構(gòu)件往復(fù)移動(dòng)——直動(dòng)從動(dòng)件往復(fù)擺動(dòng)——擺動(dòng)從動(dòng)件3.機(jī)架——參考坐標(biāo)系，支承構(gòu)件構(gòu)成應(yīng)用(a)機(jī)床刀架中的凸輪機(jī)構(gòu)(b)箭桿織機(jī)中的打緯凸輪機(jī)構(gòu)

直動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用機(jī)床刀架中的凸輪機(jī)構(gòu)

箭桿織機(jī)中的打緯凸輪機(jī)構(gòu)

沖壓機(jī)構(gòu)銑削加工靠模凸輪機(jī)構(gòu)冷鐓機(jī)送料機(jī)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)的類型1、按凸輪的形狀

盤形凸輪、移動(dòng)凸輪、圓柱凸輪2、按從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式

擺動(dòng)從動(dòng)件、移動(dòng)從動(dòng)件3、按從動(dòng)件的形式

尖底從動(dòng)件、平底從動(dòng)件、滾子從動(dòng)件分類詳細(xì)介紹1.按凸輪的幾何形狀分：(1)盤形凸輪機(jī)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)(2)移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)畫演示錄音機(jī)卷帶機(jī)構(gòu)靠模車削機(jī)構(gòu)(2)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)圓柱移動(dòng)動(dòng)畫演示走刀機(jī)構(gòu)2.按從動(dòng)件的端部形狀分：(1)尖頂從動(dòng)件

對(duì)心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件偏心直動(dòng)尖頂從動(dòng)件偏置擺動(dòng)尖頂從動(dòng)件(2)滾子從動(dòng)件

對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件偏置擺動(dòng)滾子從動(dòng)件(3)平底從動(dòng)件

偏心平底從動(dòng)件對(duì)心平底從動(dòng)件3.按推桿的運(yùn)動(dòng)形式分：(1)直動(dòng)推桿

(2)擺動(dòng)推桿

4.按凸輪與推桿維持高副接觸的封閉方式分(1)力封閉

(2)形封閉（特殊幾何結(jié)構(gòu)保持接觸）

演示1演示2演示3演示4三、凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：只須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭?dòng)件得到任意的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，設(shè)計(jì)方便。缺點(diǎn)：凸輪輪廓與從動(dòng)件間為點(diǎn)或線接觸，易于磨損，所以通常多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)中。

§3.2從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律B點(diǎn)

起始、1轉(zhuǎn)動(dòng)接觸點(diǎn)：B

C

推程

基圓

：以凸輪的最小矢徑r0為半徑所作的圓

★運(yùn)動(dòng)規(guī)律：運(yùn)動(dòng)規(guī)律s2、v2、a2變化規(guī)律：

s2(t)、v2(t)、a2

(t)或s2()、v2()、a2

()從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀設(shè)計(jì)時(shí)：工作要求從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線

以對(duì)心尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)r0基圓半徑E

B

近休止、近休止角

4

1+2+3+4=

2、

推程角

1、行程hC

D

遠(yuǎn)休止、遠(yuǎn)休止角

2D

E

回程、

回程角

3凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)及基本名詞術(shù)語:基圓、推程、行程、推程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休止角、回程、回程運(yùn)動(dòng)角、近休止角。推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就是推桿的位移、速度和加速度與時(shí)間的關(guān)系，即與的關(guān)系。一、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律

v2

=v0s2=v0

ta2

=0在起始、終了位置：做出運(yùn)動(dòng)線圖理論上：a

慣性力

極大沖擊—?jiǎng)傂詻_擊只能用于低速、輕載場(chǎng)合6'5'7'4916二、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律(0<1/2)等加速運(yùn)動(dòng)(1/2<1)等減速運(yùn)動(dòng)

a2

=a0

v2

=a0ts2=a0

t2/2做出運(yùn)動(dòng)線圖速度曲線連續(xù)的，沒有剛性沖擊但在=0、1/2、1

處有柔性沖擊只能用于中低速、輕載場(chǎng)合s=ct2=k

2=1：2：3……s=1：4：9……三、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律(簡諧運(yùn)動(dòng))做出運(yùn)動(dòng)線圖始、末點(diǎn)仍有柔性沖擊用于中低速、中輕載場(chǎng)合s2hh四、正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律(擺線運(yùn)動(dòng))做出運(yùn)動(dòng)線圖避免了剛性和柔性沖擊，適用于高速傳動(dòng)推桿回程運(yùn)動(dòng)方程凸輪轉(zhuǎn)角應(yīng)從回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律的起始位置計(jì)量起。選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，要考慮

剛性沖擊、柔性沖擊amax、vmax(F、P)工程中常用高次多項(xiàng)式、改進(jìn)型的運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線方程：改進(jìn)型運(yùn)動(dòng)規(guī)律：正弦加速度與等速組合。特點(diǎn)：避免了剛性和柔性沖擊§3.3盤形凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)工作要求→從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律→位移曲線

+其它條件→

設(shè)計(jì)凸輪廓線設(shè)計(jì)方法→圖解法、解析法一般精度→圖解法；高精度→解析法

★設(shè)計(jì)原理：1A321起始位置，凸輪與從動(dòng)件A點(diǎn)接觸，凸輪以1逆時(shí)針轉(zhuǎn)過工作要求→

運(yùn)動(dòng)規(guī)律→位移曲線

+其它條件→

設(shè)計(jì)凸輪廓線設(shè)計(jì)方法→圖解法、解析法一般精度→圖解法；高精度→解析法

★設(shè)計(jì)原理：起始位置，凸輪與從動(dòng)件A點(diǎn)接觸，凸輪以1逆時(shí)針轉(zhuǎn)過從動(dòng)件上升s將整個(gè)機(jī)構(gòu)沿-1轉(zhuǎn)過角A

→

A’1sA321BA'→

B接觸工作要求→

運(yùn)動(dòng)規(guī)律→位移曲線

+其它條件→

設(shè)計(jì)凸輪廓線設(shè)計(jì)方法→圖解法、解析法一般精度→圖解法；高精度→解析法

★設(shè)計(jì)原理：起始位置，凸輪與從動(dòng)件A點(diǎn)接觸，凸輪以1逆時(shí)針轉(zhuǎn)過→

B接觸從動(dòng)件上升s將整個(gè)機(jī)構(gòu)沿-1轉(zhuǎn)過角A

→

A’凸輪未動(dòng)，從動(dòng)件、導(dǎo)路反轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變。AA's11B32A1B1s反轉(zhuǎn)法：假定凸輪靜止不動(dòng)，使從動(dòng)件和導(dǎo)路一起沿-1方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則尖底的軌跡→輪廓線。動(dòng)畫演示

一、直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪

1．尖底從動(dòng)件已知：s2=s2（）、r0、1（逆時(shí)針）設(shè)計(jì)凸輪廓線步驟：（1）作位移線圖s2-，且等分1

、3（4）量取相應(yīng)位移量（2）作基圓，取起始點(diǎn)B0（3）沿-1分基圓為1

、2、3

、4且等分1

、3（5）光滑連接B0、B1、B2…B0

凸輪廓線。

B1B2B3

B4

B5B6

B7B8

B9B10

C1C9C2

C3

C4C5C6C7C8C101234B0O-1

2．滾子從動(dòng)件盤形凸輪已知滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)：滾子中心從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律滾子中心軌跡與凸輪廓線等距曲線中心尖底

凸輪廓線理論廓線以理論廓線為圓心，以滾子半徑

rk為半徑作一系列小圓內(nèi)包洛線實(shí)際廓線理論廓線實(shí)際廓線r0一理論廓線的基圓半徑1132Or0

2．滾子從動(dòng)件盤形凸輪分析已知滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)：滾子中心從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律中心軌跡與凸輪廓線等距曲線中心尖底

凸輪廓線理論廓線以理論廓線為圓心，以滾子半徑

rk為半徑作一系列小圓包洛線實(shí)際廓線理論廓線實(shí)際廓線r0一理論廓線的基圓半徑1132Or0動(dòng)畫演示★滾子半徑rk的選擇

rk

↑強(qiáng)度↑；rk不當(dāng)運(yùn)動(dòng)失真當(dāng)凸輪廓線外凸時(shí)：′=-

rk

3．滾子從動(dòng)件盤形凸輪

3．滾子從動(dòng)件盤形凸輪★滾子半徑rk的選擇

rk↑強(qiáng)度↑；rk不當(dāng)運(yùn)動(dòng)失真當(dāng)凸輪廓線外凸時(shí)：′=-

rk若

=rk′=0變尖磨損若

<rk時(shí)，′<0

實(shí)際廓線不存失真設(shè)計(jì)時(shí)取rk0.8

min必要時(shí)

r0↑

min↑

rk

↑

不論選擇多大的滾子，都能作出工作輪廓凹曲面凸輪不限制滾子半徑為保證不出現(xiàn)尖點(diǎn)和失真現(xiàn)象，應(yīng)保證：通常?。簼L子半徑太?。?）滾子與凸輪間接觸應(yīng)力加大；2）滾子本身強(qiáng)度不足。常用解決方法：增大r0,原則是保證不出現(xiàn)尖點(diǎn)和失真現(xiàn)象的前提下，取r0最小?！?.4凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角α稱為凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。即凸輪與從動(dòng)件接觸點(diǎn)法線方向與從動(dòng)件上力作用點(diǎn)的速度方向所夾的銳角。移動(dòng)從動(dòng)件，推程時(shí)α≤30度擺動(dòng)從動(dòng)件，推程時(shí)α≤45度回程α≤80度

基圓半徑大的凸輪壓力角小。

(mm)r—凸輪軸的半徑；—滾子半徑?！?.4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

槽輪機(jī)構(gòu)

棘輪機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)一、槽輪機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：主動(dòng)件連續(xù)運(yùn)動(dòng)從動(dòng)件周期性間歇運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示切糕機(jī)3D運(yùn)動(dòng)簡圖動(dòng)畫演示自動(dòng)灌裝機(jī)槽輪齒輪組合機(jī)構(gòu)電影放映機(jī)構(gòu)1、槽輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理G工作原理：撥盤的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為槽輪的單向間歇運(yùn)動(dòng)。撥盤槽輪定位盤定位弧鎖止弧張角槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。適用于分度、轉(zhuǎn)位等步進(jìn)機(jī)構(gòu)槽輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一次和停歇一次構(gòu)成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。多圓銷外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)

內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)空間槽輪機(jī)構(gòu)二、棘輪機(jī)構(gòu)棘輪3搖桿2驅(qū)動(dòng)棘爪1制動(dòng)爪4彈簧5用來使制動(dòng)爪4和棘輪3保持接觸

連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)

棘輪單項(xiàng)間歇運(yùn)動(dòng)二、棘輪機(jī)構(gòu)單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)棘輪雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)雙驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)可變向棘輪機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)棘爪雙向棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)圓盤棘輪二、棘輪機(jī)構(gòu)——棘齒的位置齒式外棘輪機(jī)構(gòu)齒式內(nèi)棘輪機(jī)構(gòu)1:主動(dòng)件;2:驅(qū)動(dòng)棘爪;3:棘輪;4:制動(dòng)爪;5:彈簧內(nèi)棘輪二、棘輪機(jī)構(gòu)——棘輪的常用齒形單向驅(qū)動(dòng)的棘輪機(jī)構(gòu)，一般選用不對(duì)稱梯形齒，負(fù)荷較小時(shí)，可選用直線型三角形齒或圓弧型三角形齒;雙向驅(qū)動(dòng)的棘輪機(jī)構(gòu)，一般選用對(duì)稱梯形齒。

二、棘輪能夠順利滑入棘齒并自動(dòng)嚙緊的條件

自動(dòng)嚙緊條件棘爪和棘輪接觸點(diǎn)的公法線

nn與AB線之間的夾角；棘爪與棘齒間的摩擦角；其值，f為滑動(dòng)摩擦系數(shù)。棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)1輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單運(yùn)動(dòng)可靠，棘輪的轉(zhuǎn)角容易實(shí)現(xiàn)有機(jī)的調(diào)節(jié)。但此種機(jī)構(gòu)在回程時(shí)，棘爪在棘輪齒背上劃過有噪音；在開始和終了時(shí)有沖擊，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差。棘輪齒易磨損，常用于低速輕載等場(chǎng)合。2摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)：傳遞運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，無噪音，棘輪的轉(zhuǎn)角可作無級(jí)調(diào)節(jié)，但運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性差，不宜用于精度要求高的場(chǎng)合。三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)

--主動(dòng)輪的整周連續(xù)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)輪的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)

不完全內(nèi)齒不完全外齒TheEnd作業(yè)1：在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，標(biāo)出凸輪與從動(dòng)件由A點(diǎn)接觸到B點(diǎn)接觸時(shí)，凸輪的轉(zhuǎn)角；從動(dòng)件的位移量S及從動(dòng)件的行程h（R=30