1、學(xué)習(xí)情境四（4課時(shí)）,凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與設(shè)計(jì),能力目標(biāo)：,能夠正確分析凸輪機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn)并合理利用；,能夠初步進(jìn)行凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。,環(huán)節(jié)一、提出工作任務(wù),任務(wù)：設(shè)計(jì)某凸輪機(jī)構(gòu)。,已 知理論輪廓基圓半徑 rb=40mm，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下圖所示，凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，試用作圖法設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓曲線。,環(huán)節(jié)二、資訊,一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及分類,1、凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn),組成：,凸輪：具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件,從動(dòng)件（推桿) :運(yùn)動(dòng)規(guī)律由凸輪廓線決定的構(gòu)件,機(jī) 架,凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪1、從動(dòng)件2、機(jī)架3三個(gè)基本構(gòu)件組成。是一種高副機(jī)構(gòu)。通常凸輪作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件則在凸輪輪廓的控制下按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往

2、復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。,優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，占用空間?。?具有多用性和靈活性，只要恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，可使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,缺點(diǎn)： 易于磨損, 多用于傳力不大的場(chǎng)合； 凸輪輪廓精度高，加工難度較大； 從動(dòng)件的行程不能過大，否則使凸輪笨重。,2、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)： 只需確定適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，即可實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)可靠。 缺點(diǎn)：從動(dòng)件與凸輪接觸應(yīng)力大， 易磨損 用途：載荷較小的運(yùn)動(dòng)控制,凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓的構(gòu)件。含有凸輪的機(jī)構(gòu)稱為凸輪機(jī)構(gòu)。它由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架組成。,自動(dòng)送料機(jī)構(gòu),靠模車削機(jī)構(gòu),3、凸輪機(jī)構(gòu)的分類,

3、（1）、按凸輪的形狀分,盤形凸輪 移動(dòng)凸輪 圓柱凸輪,可看成是移動(dòng)凸輪卷在圓柱體上,凸輪繞固定軸回轉(zhuǎn),相當(dāng)于機(jī)架往復(fù)直線移動(dòng),尖頂從動(dòng)件 滾子從動(dòng)件 平底從動(dòng)件,（2）、按從動(dòng)件幾何形狀分,能與任意凸輪輪廓保持接觸，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,耐磨、承載大，較常用,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,（3）、按凸輪與從動(dòng)件的鎖合（維持高副接觸）形式分,力鎖合凸輪機(jī)構(gòu),依靠從動(dòng)件的重力、彈簧力或其他外力,幾何鎖合凸輪機(jī)構(gòu),溝槽凸輪機(jī)構(gòu),等寬凸輪機(jī)構(gòu),依靠凸輪和從動(dòng)件的特殊幾何形狀而始終維持接觸。,等徑凸輪機(jī)構(gòu),共軛凸輪機(jī)構(gòu),（4）、根據(jù)

4、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分,擺動(dòng)從動(dòng)件,對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件,偏置移動(dòng)從動(dòng)件,根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分,擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu),移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)（對(duì)心、偏置）, 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(dòng)時(shí)，可推動(dòng)從動(dòng)件在垂直于凸輪軸的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。,盤形凸輪實(shí)物,盤形凸輪機(jī)構(gòu), 移動(dòng)凸輪當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)，盤形凸輪就演化成了移動(dòng)凸輪。凸輪呈板狀，相對(duì)機(jī)架做直線運(yùn)動(dòng)。,移動(dòng)凸輪,靠模車削機(jī)構(gòu), 圓柱凸輪凸輪是一個(gè)具有曲線凹槽或端面曲線輪廓的圓柱，可以看成是把移動(dòng)凸輪卷成圓柱體演化而成。,自動(dòng)送料機(jī)構(gòu),圓柱凸輪實(shí)物,尖頂從動(dòng)件 滾子從動(dòng)件 平底從動(dòng)件 直動(dòng)從動(dòng)件 擺動(dòng)從動(dòng)件,2、按從動(dòng)件形狀

5、及運(yùn)動(dòng)類型分：,三、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用舉例,1、自動(dòng)送料機(jī)構(gòu),2、內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu),3、繞線機(jī)構(gòu),凸輪打包送書機(jī)構(gòu),一般凸輪機(jī)構(gòu)的命名原則 布置形式運(yùn)動(dòng)形式推桿形狀凸輪形狀,對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),擺動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,位移線圖的形成,一、凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律與凸輪形狀的關(guān)系,從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,反轉(zhuǎn)法求位移線圖,回程，回程運(yùn)動(dòng)角h 休止，休止角s、s 行程（推程或回程中移動(dòng)的距離），h 運(yùn)動(dòng)線圖：從動(dòng)件的位移s、速度v、加速度a等隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角d變化的關(guān)系圖。,二、從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的位移、速度、加

6、速度等隨時(shí)間t或凸輪轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律。,基圓，基圓半徑rb 推程，推程運(yùn)動(dòng)角t,動(dòng)畫演示,1、凸輪機(jī)構(gòu)的基本名詞術(shù)語,2、從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)方程式為：,位移,速度,加速度,（1）、等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,沖擊特性：始點(diǎn)、末點(diǎn)剛性沖擊 適用場(chǎng)合：低速輕載,位移,速度,加速度,運(yùn)動(dòng)線圖,（2）、等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,沖擊特性：起、中、末點(diǎn)柔性沖擊 適用場(chǎng)合：低速輕載,v,運(yùn)動(dòng)線圖,（3）、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律,沖擊特性：始、末點(diǎn)有軟性沖擊 適用場(chǎng)合：中低速、中輕載,運(yùn)動(dòng)線圖,（4）、正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律,0 1 2 3 4 5 6 7 8,h,t,沖擊特性：無沖擊 適用場(chǎng)合：高速輕載,t

7、,t,運(yùn)動(dòng)線圖,三、凸輪輪廓輪廓設(shè)計(jì),“反轉(zhuǎn)法“原理,0,1”,2”,3”,4”,o,o,作圖步驟： 根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：作出位移線圖S-t，并等分角度； 定基圓； 作出推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置點(diǎn)； 將各位置點(diǎn)聯(lián)接成光滑的曲線； 在理論輪廓上再作出凸輪的實(shí)際輪廓。,作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線,（1）、對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),已知：rb ，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 設(shè)計(jì)：凸輪廓線,定比例尺 初始位置及推桿位移曲線 確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置點(diǎn) 將各位置點(diǎn)聯(lián)接成光滑的曲線,即為輪廓曲線。,求解步驟：,（2）、對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),已知：rb ，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滾子半徑rk,

8、 凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 設(shè)計(jì)：凸輪廓線,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(shí)際廓線） 實(shí)際廓線基圓rmin 理論廓線基圓rb 確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置； 將各位置點(diǎn)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。,（3）、對(duì)心直動(dòng)平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),已知：rb ，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 設(shè)計(jì)：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(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置點(diǎn)； 作推桿高副元素的包絡(luò)線。,（4）、偏置直動(dòng)尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu),了解,已知：rb，偏置圓半徑e，推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 設(shè)計(jì)：凸輪廓線,定比例尺 初始

9、位置及推桿位移曲線 偏距圓、基圓 確定推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)占據(jù)的各位置點(diǎn)； 作推桿高副元素的包絡(luò)線。,求解步驟：,環(huán)節(jié)三、小組討論完成任務(wù),任務(wù)：設(shè)計(jì)內(nèi)燃機(jī)凸輪配氣機(jī)構(gòu)。,已 知理論輪廓基圓半徑 rb=40mm，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下圖所示，凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，試用作圖法設(shè)計(jì)內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)盤形凸輪輪廓曲線。,1、尖頂對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì),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1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，試?yán)L制凸輪的輪廓曲線。,圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓,解: 1. 把位移曲線等分成12等份，編號(hào),S,d,0,H,圖解法設(shè)計(jì)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(hào),

10、1,2,7,4,5,6,8,9,10,12,3,w,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,3. 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(diǎn)，得凸輪輪廓曲線,解: 1. 把位移曲線等分成12等份，編號(hào),S,d,0,H,圖解法設(shè)計(jì)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(hào),1,2,7,4,5,6,8,9,10,12,3,w,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,3. 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(diǎn)，得凸輪輪廓曲線,理論廓線,實(shí)際廓線,2、滾子對(duì)心移動(dòng)

11、從動(dòng)件盤形凸輪的設(shè)計(jì),按尖底從動(dòng)件的設(shè)計(jì)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(shí)際輪廓曲線。,視野拓展 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),用以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)、進(jìn)給、轉(zhuǎn)位或分度功能。,一、棘輪機(jī)構(gòu),（一）、棘輪機(jī)構(gòu)的組成,棘輪機(jī)構(gòu)由擺桿、棘爪、棘輪、機(jī)架、止回爪等部分組成。,棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用,擺桿1左右擺動(dòng)，當(dāng)擺桿左擺時(shí)，棘爪4插入棘輪3的齒內(nèi)推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)過某一角度。當(dāng)擺桿右擺時(shí)，棘爪4滑過棘輪3，而棘輪靜止不動(dòng)，往復(fù)循環(huán)，制動(dòng)爪5防止棘輪反轉(zhuǎn)。,如果要求搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)都能使棘輪向同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則可采用圖所示的雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)。,如果要求棘輪作雙向間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)，可采用具有矩形齒的

12、棘輪以及與之相適應(yīng)的雙向棘爪。,有齒的棘輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠，從動(dòng)棘輪容易實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)，但是有噪聲、沖擊，輪齒易摩損，高速時(shí)尤其嚴(yán)重，常用于低速、輕載的間歇傳動(dòng)。,起重機(jī)、絞盤常用棘輪機(jī)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,牛頭刨床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu),(二)、棘輪機(jī)構(gòu)的類型,1、 外接棘輪機(jī)構(gòu),2、 內(nèi)接棘輪機(jī)構(gòu),3、 雙棘爪棘輪機(jī)構(gòu),4、 雙向棘輪機(jī)構(gòu),（一）、槽輪機(jī)構(gòu)的組成,典型槽輪機(jī)構(gòu)由主動(dòng)撥盤、從動(dòng)槽輪和機(jī)架等組成。,二、槽輪機(jī)構(gòu),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,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)。,（二）、槽輪機(jī)構(gòu)的類型,1、 外槽輪機(jī)構(gòu),2、 內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu),3、 空間槽輪機(jī)構(gòu),三、不完全齒輪機(jī)構(gòu),由普通齒輪機(jī)構(gòu)演化而來，不同之處在于輪齒不布滿整個(gè)圓周。主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)1/4周。從動(dòng)輪停歇時(shí)，主動(dòng)輪上的鎖住弧與從動(dòng)