第5章常用機(jī)構(gòu)5-1

機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖5-2

平面連桿機(jī)構(gòu)5-3

凸輪機(jī)構(gòu)5-4

其他常用機(jī)構(gòu)5.1機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖5.1.1機(jī)器與機(jī)構(gòu)5.1.2零件和構(gòu)件5.1.3平面運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)5.1.4平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)械機(jī)器

機(jī)構(gòu)

機(jī)器構(gòu)件機(jī)構(gòu)零件機(jī)器的組成：1、原動(dòng)機(jī)2、工作部分3、傳動(dòng)部分1)改變運(yùn)動(dòng)速度2)轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)形式機(jī)器的基本組成要素機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖5.1.1

機(jī)器與機(jī)構(gòu)氣缸體活塞連桿曲軸齒輪凸輪頂桿進(jìn)氣閥排氣閥機(jī)器的特征：1）是人為的實(shí)物組合；2）具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)；3）用來(lái)代替或減輕人類(lèi)的勞動(dòng)，完成機(jī)械功、轉(zhuǎn)換能量或處理信息。機(jī)構(gòu)的特征：1）是人為的實(shí)物組合；2）具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖構(gòu)件：可以是單一的零件，也可以是多個(gè)零件剛性地聯(lián)接在一起作為一個(gè)整體而運(yùn)動(dòng)?！獧C(jī)構(gòu)的基本運(yùn)動(dòng)單元。構(gòu)件5.1.2構(gòu)件和零件5.1.2構(gòu)件和零件機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖零件

——組成構(gòu)件的每一個(gè)制造單元。機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)械零件通用零件專(zhuān)用零件—水輪機(jī)葉片、活塞、曲軸傳動(dòng)件聯(lián)接件支承件其它—齒輪、蝸桿、帶、鏈—螺栓、鍵、花鍵—軸、軸承—聯(lián)軸器、彈簧、機(jī)架機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖傳動(dòng)零件軸系零件聯(lián)接零件附件機(jī)架機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖具有三個(gè)自由度：

沿x軸的移動(dòng)沿y軸的移動(dòng)繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可用3個(gè)獨(dú)立的參數(shù)表示：

x坐標(biāo)

y坐標(biāo)任一直線(xiàn)的傾角αxy自由度——構(gòu)件相對(duì)于定參考系所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。5.1.3

平面運(yùn)動(dòng)副及其分類(lèi)機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1.運(yùn)動(dòng)副及其約束運(yùn)動(dòng)副:

兩構(gòu)件直接接觸而形成的可動(dòng)聯(lián)接運(yùn)動(dòng)副元素：構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副時(shí)直接接觸的點(diǎn)、線(xiàn)、面部分接觸形式:

點(diǎn)、線(xiàn)、面機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖運(yùn)動(dòng)副對(duì)各構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)所加的限制稱(chēng)為約束。當(dāng)構(gòu)件間組成運(yùn)動(dòng)副之后，構(gòu)件的某些獨(dú)立運(yùn)動(dòng)將因構(gòu)件間的直接接觸而受限制，自由度將隨之減少。保證機(jī)構(gòu)能夠運(yùn)動(dòng)，自由度最少為１。機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖面接觸

低副限制了構(gòu)件1（2）沿Z軸、

y軸移動(dòng)，只能繞x軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件自由度為12.運(yùn)動(dòng)副分類(lèi)1）低副：面接觸限制了構(gòu)件1（2）沿Z軸和沿y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)只能沿x軸移動(dòng)移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖點(diǎn)或線(xiàn)接觸

高副構(gòu)件2：可切線(xiàn)方向移動(dòng)，可繞接觸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件自由度為22）高副：點(diǎn)、線(xiàn)接觸機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖5.1.4

平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)各部分的運(yùn)動(dòng)，取決于：原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、各運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸(確定各運(yùn)動(dòng)副相對(duì)位置的尺寸)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖:（表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征的一種工程用圖）用簡(jiǎn)單線(xiàn)條表示構(gòu)件規(guī)定符號(hào)代表運(yùn)動(dòng)副按比例定出運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置與原機(jī)械具有完全相同的運(yùn)動(dòng)特性比較：機(jī)構(gòu)示意圖：沒(méi)嚴(yán)格按照比例繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖用途：分析現(xiàn)有機(jī)械，構(gòu)思設(shè)計(jì)新機(jī)械機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副1.低副的常用畫(huà)法機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.高副的常用畫(huà)法２齒輪副凸輪副機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.構(gòu)件的常用畫(huà)法兩副構(gòu)件三副構(gòu)件機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖常用機(jī)構(gòu)代表符號(hào)機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖4.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法與步驟：1.首先了解機(jī)械的實(shí)際構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)情況分析機(jī)構(gòu)的組成，確定機(jī)架、原動(dòng)件、從動(dòng)件和構(gòu)件數(shù)目；2.根據(jù)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)副的種類(lèi)和數(shù)目；3.選定合適投影面；4.選定比例尺按規(guī)定符號(hào)繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，標(biāo)明機(jī)架、原動(dòng)件（和作圖比例尺）。機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)架→原動(dòng)件→從動(dòng)件例1:機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖顎式破碎機(jī)例二機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制路線(xiàn)：原動(dòng)件

中間傳動(dòng)件

輸出構(gòu)件觀察重點(diǎn)：各構(gòu)件間構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型良好習(xí)慣：各種運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件用規(guī)定符號(hào)表達(dá)誤區(qū)：構(gòu)件外形總結(jié)：機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)：（構(gòu)件）氣缸、活塞、連桿、曲軸、齒輪、凸輪、推桿內(nèi)燃機(jī)：（機(jī)構(gòu)）連桿機(jī)構(gòu)（氣缸、活塞、連桿、曲軸）齒輪機(jī)構(gòu)（齒輪）凸輪機(jī)構(gòu)（氣缸、凸輪、推桿）氣缸體活塞連桿曲軸齒輪凸輪推桿機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖例3繪制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖活塞泵課堂練習(xí)機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖5.2平面連桿機(jī)構(gòu)5.2.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用5.2.2平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)5.2.3其他形式的四桿機(jī)構(gòu)5.2.1

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型和應(yīng)用

1.基本概念連桿機(jī)構(gòu)：構(gòu)件間全部由低副連接而組成的機(jī)構(gòu)，又稱(chēng)低副機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)：所有構(gòu)件均在某一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)或作平行于某一平面的平面運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)。平面四桿機(jī)構(gòu)：由四個(gè)構(gòu)件組成的平面連桿機(jī)構(gòu)。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)：平面四桿機(jī)構(gòu)中的低副全部都是轉(zhuǎn)動(dòng)副，它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式。平面連桿機(jī)構(gòu)2.平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)全低副（面接觸），利于潤(rùn)滑，故磨損小、傳載大、壽命長(zhǎng)；易加工，制造成本低等。不能精確實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。應(yīng)用主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)3.平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式2連桿連架桿連架桿機(jī)架連桿：作平面運(yùn)動(dòng)，其上任一點(diǎn)的軌跡都稱(chēng)為連桿曲線(xiàn)連架桿曲柄：能作整周回轉(zhuǎn)的連架桿搖桿：只能在一定角度范圍內(nèi)搖擺的連架桿(擺桿)機(jī)架：固定不動(dòng)組成:134ABCD平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。

平面連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用

應(yīng)用

應(yīng)用

平面連桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)5.2.2

平面四桿機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件：（1）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于其余兩桿長(zhǎng)度之和；l1+l4≤l2+l3（2）最短桿或相鄰桿為機(jī)架。證明條件：三角形三邊關(guān)系取不同構(gòu)件為機(jī)架的演化原理1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型的判別平面連桿機(jī)構(gòu)推論1：當(dāng)Lmax+Lmin

L`+L"(其余兩桿長(zhǎng)度之和)時(shí)最短桿為機(jī)架——雙曲柄機(jī)構(gòu)最短桿的相鄰桿為機(jī)架——曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最短桿的對(duì)邊桿為機(jī)架——雙搖桿機(jī)構(gòu)推論2：當(dāng)Lmax+Lmin

>L‘+L“(其余兩桿長(zhǎng)度之和)時(shí)無(wú)論取何桿為機(jī)架

——雙搖桿機(jī)構(gòu)

動(dòng)畫(huà)平面連桿機(jī)構(gòu)例題ABCDl1l4l2l3已知：lBC=50mm,lCD=35mm,lAD=30mm,AD為機(jī)架。1）若為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB是曲柄，求lAB的取值范圍；2）若為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求lAB的取值范圍；3）若為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的取值范圍；1）AB最短＜30mm；lAB+lBC≤lCD+lADlAB≤15mm2）AD最短，lAB＞30mm

，①lAB

＜50mm時(shí)，lAD+lBC≤lAB+lCD45mm≤lAB

＜50mm②lAB

＞50mm時(shí)，lAD+lAB≤lBC+lCD50mm＜

lAB≤55mm3）？平面連桿機(jī)構(gòu)（以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)為例）當(dāng)回程所用時(shí)間小于工作行程所用時(shí)間時(shí)，稱(chēng)該機(jī)構(gòu)具有急回特征極位夾角：

急回特性分析：

1=C

1=1t1=1800+

2=1t2=1800-t1>t2v2>v1

1

jB2C2

1

2v2v1慢快急回特性的應(yīng)用例：牛頭刨工作要求B1C14ABCD231工作行程Ｃ１Ｃ２空回行程Ｃ２Ｃ１2.急回特性平面連桿機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)K表示急回運(yùn)動(dòng)程度

=V回V工K=V快V慢C1C2/t工C2C1/t回=t工t回=（K

1）q=———

180o

K-1K+1=

180o

+qw1180o

-

qw1=

180o

+q180o

-

qK=

180o

+q180o

-

qABCDabcd

C2B2

1

2

B1C1

當(dāng)θ≠0o（K≠1，

1≠2

）時(shí)，機(jī)構(gòu)有急回運(yùn)動(dòng)特性。θ↑—K

↑—急回運(yùn)動(dòng)愈顯著↑平面連桿機(jī)構(gòu)例已知一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄lAB=15mm，連桿lBC=35mm,搖桿lCD=35mm,機(jī)架lAD=40mm,曲柄為主動(dòng)。用作圖法求此機(jī)構(gòu)的極位夾角θ、搖桿的擺角ψ，并計(jì)算行程速比系數(shù)KABCDabcd

C2B2

B1C1

最大擺角K=

180o

+q180o

-

q平面連桿機(jī)構(gòu)壓力角：力F與速度VC之間所夾的銳角α即為機(jī)構(gòu)在該位置的壓力角。壓力角α越小，有效分力Ft越大，對(duì)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)越有利。力F沿VC方向的有效分力Ft=F·cosα沿CD桿方向的有害分力Fn=F·sinα3.壓力角和傳動(dòng)角平面連桿機(jī)構(gòu)(連桿軸線(xiàn)與從動(dòng)桿軸線(xiàn)所夾銳角)傳動(dòng)角γ

：壓力角а的余角。傳動(dòng)角γ越大，機(jī)構(gòu)的傳力性能越好。通常，機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中傳動(dòng)角是變化的，曲柄搖桿機(jī)構(gòu),當(dāng)曲柄主動(dòng)時(shí),在曲柄與機(jī)架共線(xiàn)的兩個(gè)位置之一,傳動(dòng)角最小.為保證機(jī)構(gòu)傳力良好，設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)使γmin

>35－50o平面連桿機(jī)構(gòu)FVagaggg練習(xí)：畫(huà)出壓力角和傳動(dòng)角aa平面連桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)搖桿CD為主動(dòng)件，曲柄為從動(dòng)件。平面連桿機(jī)構(gòu)壓力角а=90o，傳動(dòng)角為γ=0o位置，稱(chēng)為死點(diǎn)位置。4.

死點(diǎn)位置平面連桿機(jī)構(gòu)避免死點(diǎn)的措施機(jī)器上加裝慣性較大的飛輪，利用慣性通過(guò)死點(diǎn)利用錯(cuò)位排列的方法通過(guò)死點(diǎn)平面連桿機(jī)構(gòu)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)折疊家具機(jī)構(gòu)

=00夾具平面連桿機(jī)構(gòu)1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)將曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng).雷達(dá)天線(xiàn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)一般以曲柄為原動(dòng)件作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿為從動(dòng)件作往復(fù)擺動(dòng)。平面連桿機(jī)構(gòu)以搖桿為原動(dòng)件曲柄作從動(dòng)件返回

平面連桿機(jī)構(gòu)2.雙曲柄機(jī)構(gòu)一般原動(dòng)曲柄作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)曲柄作變速轉(zhuǎn)動(dòng)。平面連桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)的分類(lèi)平行四邊形機(jī)構(gòu)平行雙曲柄機(jī)構(gòu)反向雙曲柄機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同角速度相等轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同角速度不相等應(yīng)用應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)返回

轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同角速度相等平行四邊形機(jī)構(gòu)虛約束平面連桿機(jī)構(gòu)返回

轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同角速度不相等反向雙曲柄機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)3.雙搖桿機(jī)構(gòu)返回

平面連桿機(jī)構(gòu)返回平面連桿機(jī)構(gòu)返回1BA21BA2C41BA21BA21BA23平面連桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)演化方法：擴(kuò)大回轉(zhuǎn)副改變桿件長(zhǎng)度用移動(dòng)副取代回轉(zhuǎn)副變更機(jī)架5.2.3

其他形式的四桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)改變桿件長(zhǎng)度，用移動(dòng)副取代回轉(zhuǎn)副1）一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的演化鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1B2C34ADe01B24AC3偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)心式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)e3D1B2C4AD點(diǎn)移至無(wú)窮遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)副變成移動(dòng)副31B2C4A1.轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移動(dòng)副平面連桿機(jī)構(gòu)2）兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的演化在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按同樣的演化原理即可得到含有兩個(gè)移動(dòng)副的機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)中構(gòu)件3演變成了滑塊2的移動(dòng)導(dǎo)桿，該機(jī)構(gòu)稱(chēng)為曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（又通稱(chēng)為正弦機(jī)構(gòu)）。平面連桿機(jī)構(gòu)2.取不同構(gòu)件為機(jī)架1）對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（a）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（b）雙曲柄機(jī)構(gòu)（c）另一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（d）雙搖桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)

2）對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（a）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（b）曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)（c）曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)：牛頭刨（d）曲柄搖塊機(jī)構(gòu)（e）定塊機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)3）對(duì)曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（a）曲柄移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（b）雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)（c）雙滑塊機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)5.3凸輪機(jī)構(gòu)5.3.1凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)5.3.2從動(dòng)件的常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律5.3.3圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線(xiàn)5.3.4凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定應(yīng)用實(shí)例：內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)從動(dòng)件凸輪機(jī)架凸輪：是指具有某種曲線(xiàn)輪廓或凹槽的構(gòu)件。凸輪機(jī)構(gòu)：含有凸輪的機(jī)構(gòu)。

組成：凸輪，從動(dòng)件，機(jī)架。運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：凸輪為原動(dòng)件，作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件按預(yù)定規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。

凸輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊設(shè)計(jì)方便實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求缺點(diǎn)：點(diǎn)、線(xiàn)接觸，易磨損，不適合高速、重載Ar0

從動(dòng)件凸輪機(jī)架凸輪機(jī)構(gòu)1.

按凸輪的形狀分類(lèi)盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)

凸輪呈向徑變化的盤(pán)形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用最廣泛移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪呈板型,直線(xiàn)移動(dòng)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)

空間凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓做在圓柱體上空間運(yùn)動(dòng)從動(dòng)件凸輪凸輪從動(dòng)件從動(dòng)件凸輪5.3.1

凸輪機(jī)構(gòu)的分類(lèi)凸輪機(jī)構(gòu)2.按從動(dòng)件形狀分類(lèi)尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)

可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律易磨損，只宜用于輕載、低速滾子從動(dòng)件

耐磨、承載大，較常用平底從動(dòng)件傳動(dòng)效率最高，接觸面易形成油膜，利于潤(rùn)滑，常用于高速運(yùn)動(dòng)配合的凸輪輪廓必須全部外凸尖頂從動(dòng)件滾子從動(dòng)件平底從動(dòng)件平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)3.按從動(dòng)件與凸輪保持接觸的方式分類(lèi)力鎖和凸輪機(jī)構(gòu)依靠彈性力或重力使從動(dòng)件與凸輪保持接觸。幾何鎖和凸輪機(jī)構(gòu)依靠凸輪或從動(dòng)件的幾何形狀使從動(dòng)件與凸輪保持接觸。

凹槽凸輪機(jī)構(gòu)

等寬凸輪機(jī)構(gòu)

等徑凸輪機(jī)構(gòu)移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件偏置移動(dòng)從動(dòng)件擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)4.按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)凸輪機(jī)構(gòu)小結(jié)一般凸輪機(jī)構(gòu)的命名原則:布置形式+從動(dòng)件形狀+運(yùn)動(dòng)形式+凸輪形狀對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)偏置滾子移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)平底擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)A基圓(以凸輪輪廓最小向徑所組成的圓)，基圓半徑r0推程，推程運(yùn)動(dòng)角Φ

■行程，h

ΦΦsΦ`Φs`r0Φ推程Φs遠(yuǎn)休止Φ`回程Φs`近休止t

s0BCD

hA’遠(yuǎn)休止，遠(yuǎn)休止角Φs回程，回程運(yùn)動(dòng)角Φ’近休止，近休止角Φs’運(yùn)動(dòng)過(guò)程當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件將重復(fù)上述的“升－停－降－停”的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。5.3.2

從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)循環(huán)的規(guī)律，就是指從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)（即位移、速度和加速度）隨時(shí)間而變化的規(guī)律。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方程：當(dāng)凸輪作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其轉(zhuǎn)角φ與時(shí)間成正比，所以從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也可以用從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨凸輪轉(zhuǎn)角φ而變化的規(guī)律來(lái)表示，即s＝f1（φ），v＝f2（φ），α＝f3（φ）。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖：運(yùn)動(dòng)方程通常用以轉(zhuǎn)角φ或時(shí)間t為橫坐標(biāo)、相應(yīng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)s、v、α為縱坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖來(lái)表示。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪的輪廓形狀，輪廓形狀不同，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律隨之變化。所以，設(shè)計(jì)凸輪的輪廓時(shí)，首先就要確定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。凸輪機(jī)構(gòu)推程(0

φ

Φ)運(yùn)動(dòng)方程：位移方程：速度方程：加速度方程：運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖沖擊特性：始點(diǎn)、末點(diǎn)剛性沖擊適用場(chǎng)合：低速輕載hsφ0Φvφ0aφ0-

+

V01.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)2.等加速等減速運(yùn)動(dòng)推程運(yùn)動(dòng)方程:運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖沖擊特性：起、中、末點(diǎn)柔性沖擊適用場(chǎng)合：中、低速輕載sφ0

0vφ0aφ0h/2h/2

0/2

0/2h(0

0/2)(

0/20)加速段減速段位移方程速度方程加速度方程凸輪機(jī)構(gòu)余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：“柔性沖擊”，可用于中速場(chǎng)合；正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：在整個(gè)行程中無(wú)速度和加速度的突變，不會(huì)使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生沖擊，適用于高速場(chǎng)合。凸輪機(jī)構(gòu)1

對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪廓線(xiàn)解：

1.定比例尺

l

2.初始位置及推桿位移曲線(xiàn)3.確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置4.確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置5.連接推桿高副元素族sφ0h5.3.3

圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線(xiàn)凸輪機(jī)構(gòu)2

移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪輪廓的設(shè)計(jì)已知：r0，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滾子半徑rr,凸輪逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)：凸輪廓線(xiàn)解：1.定比例尺

l

2.初始位置及推桿位移曲線(xiàn)實(shí)際廓線(xiàn)基圓rmin理論廓線(xiàn)基圓r03.確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置4.確定推桿預(yù)期運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置5.連接推桿高副元素族6.推桿高副元素的包絡(luò)線(xiàn)s

0h理論輪廓實(shí)際輪廓凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用反轉(zhuǎn)法時(shí)應(yīng)注意：要能正確理解凸輪實(shí)際廓線(xiàn)和理論廓線(xiàn)的關(guān)系要正確確定推桿的反轉(zhuǎn)方向正確確定推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中占據(jù)的位置直動(dòng)推桿：推桿在反轉(zhuǎn)前后兩位置線(xiàn)的夾角應(yīng)等于凸輪的轉(zhuǎn)角擺動(dòng)推桿：反轉(zhuǎn)前后推桿擺動(dòng)中心和凸輪軸心的兩連線(xiàn)之間的夾角應(yīng)等于凸輪的轉(zhuǎn)角正確確定推桿的位移或擺角直動(dòng)推桿：位移等于推桿所在位置與理論廓線(xiàn)的交點(diǎn)和與基圓交點(diǎn)之間的距離擺動(dòng)推桿：角位移等于推桿所在位置與推桿起始位置之間的夾角凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)際廓線(xiàn)曲率半徑：a理論廓線(xiàn)曲率半徑：滾子半徑：rr1

內(nèi)凹凸輪廓線(xiàn):

a=+rT理論廓線(xiàn)最小結(jié)論：無(wú)論滾子半徑多大，總能由理論廓線(xiàn)得到實(shí)際廓線(xiàn)1

滾子半徑的確定2

外凸凸輪廓線(xiàn):

a=-rT

>rT，a>0，實(shí)際廓線(xiàn)平滑

=rT，a=0，實(shí)際廓線(xiàn)變尖

a=-rT=

0

arr理論實(shí)際

a

a=+rTrr

>rTrr

a=-rT<0rr

=rT

a=-rT>0

<rT

<rT，a<0，實(shí)際廓線(xiàn)出現(xiàn)交叉，切割，運(yùn)動(dòng)失真5.3.4

凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定2

壓力角和基圓半徑推程F:驅(qū)動(dòng)力FQ：從動(dòng)件上的載荷有用分力有害分力壓力角α：從動(dòng)件在接觸點(diǎn)所受的力的方向與該點(diǎn)速度方向所夾的銳角。衡量機(jī)構(gòu)傳力性能的重要參數(shù)ＦFQ當(dāng)壓力角α增大到一定值時(shí)，由有害分力F2引起的摩擦阻力將超過(guò)有用分力F1。此時(shí)，無(wú)論凸輪給從動(dòng)件的力F有多大，都不能使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為自鎖。

凸輪機(jī)構(gòu)基圓半徑選擇的前提：

max

[]基圓越大，凸輪推程廓線(xiàn)越平緩；基圓越小，凸輪推程廓線(xiàn)越陡峭(磨損加劇，甚至引起機(jī)構(gòu)自鎖)

hh運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定之后，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角α與基圓半徑r0直接相關(guān)。為提高傳動(dòng)效率，改善受力情況，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角愈小愈好。為避免凸輪尺寸過(guò)大，使機(jī)構(gòu)尺寸更加緊湊，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角愈大愈好。結(jié)論：綜合考慮凸輪機(jī)構(gòu)5.4其他常用機(jī)構(gòu)5.4.1棘輪機(jī)構(gòu)5.4.2槽輪機(jī)構(gòu)5.4.3不完全齒