凸轮机构及间歇机构.ppt

第三章 凸轮机构及间歇机构,一 凸轮机构的组成 及凸轮的形状,凸轮、从动件和机架三个构件组成。 其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常做连续的等速运动 。 从动件按一定的规律作间歇或连续的直线往复运动或摆动。,凸轮按形状分类：,盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动为平面运动； 而圆柱凸轮与从动件之间的相对运动为空间运动， 所以前两者属于平面凸轮机构，后者属于空间凸轮机构。,2.凸轮按从动件的型式分以下三种： a.尖底从动件：能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可以实现任意运动规律。 缺点：尖头易磨损，用于低速小载荷中。 b.滚子从动件：耐磨损，承载大，常用。 c.平底从动件：可以保持从动件的受力方向不变，接触部分易于形成楔形油膜， 常用于高速凸轮机构中。,凸轮机构的优点：只须设计适当的凸轮轮廓，便可以使从动 件得到任意 的预期运动，而且结构简单紧凑，设计方 便，因此在自动机械、各种仪器仪表、各种电气开关中得 到广泛的应用。 凸轮机构的缺点：凸轮轮廓与从动件作用间为点或线接触， 易于磨损，所以通常用于传力不大的控制机构中。,二 从动件的常用运动规律,基圆 :凸轮轮廓的最小向径为半径做的圆。,推程运动角,远休止角,回程运动角,近休止角,从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度与凸轮转角（时间）之间的关系。,一）.多项式运动规律,多项式运动规律的一般形式,1) 等速运动规律,定义：指凸轮一等角速度转动时，从动件的运动速度为常量。,在上式中当n=1时可以得出从动件的运动方程。,推程时， 当 时， ； 时， 可以解出待定常数， 代入上式可以得出,回程时， 当 时， ； 时， 可以解出待定常数， 代入上式可以得出,从动件按等速运动规律运动时的位移、速度、加速度对凸轮转角的变化曲线如左图所示。 从图中可以看出从动件在行程的起点与终点处(O, A，B)，由于速度发生突变，加速度在理论上无穷大。导致从动件产生非常大的冲击惯性力，称为刚性冲击。,2) 等加速和等减速运动规律,定义：指凸轮以等角速度转动时，从动件在一个行程中，前半段作等加速运动，后半段作等减速运动。,在多项式中当n=2时可以得出从动件的运动方程。,同理可以求出回程的运动方程,这是n=2时从动杆的运规律图，从图上可以看出： 1）位移曲线为凸轮转角的二次函数，为抛物线方程。 2）有（0，A，B，C，D）五点的加速度有突变，因而从动件的惯性力也有突变。由于加速度的突变为一有限值，故惯性力的突变也是有限值，对凸轮机构的冲击也是有限的，故称为柔性冲击。,二）.简谐运动规律,在运动始末点（A、E点），加速度有变化柔性冲击，只适于中速；当从动件作连续升-降循环运动时，加速度曲线连续， 无冲击，可用于高速凸轮机构。,三 作图法设计凸轮轮廓,凸轮轮廓曲线设计的主要任务：是根据从动件的运动规律和其他设计数据，画出凸轮的轮廓曲线或计算出轮廓曲线的坐标值。,已知：从动件的运动规律 凸轮的基圆半径 方法：反转法 原理：设想凸轮固定不动，从动件一方面随导路绕凸轮轴心反方向转动，同时又按给定的运动规律在导路中作相对运动，从动 件尖底的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。,相对运动法作凸轮的轮廓,已知： 尖底从动件凸轮机构中： 从动件导路与凸轮回转中心的偏距e 凸轮基圆半径rb 凸轮以等角速度逆时针方向转动 从动件的位移线图 步骤： 以o为圆心作基圆和偏距圆 确定从动件起始位置C。使从动件中心线与偏距圆切于A点，并与基圆交于C点。 将运动线图分成若干等分，并将偏距圆自A点沿顺时针方向分成对应的等分A1、A2。,e,rb,C,A,O,过分点A1、A2作偏距圆切线，交基圆于B1、B2等点。 从动件尖底从B1点沿切线方向移动S1到C1点，从B2移动S2到C2点，用光滑曲线连接C-C1-C2，此曲线为凸轮轮廓曲线。,四 解析法设计平面凸轮轮廓,已知一个尖底直动从动件，盘形凸轮轮廓机构的偏距e、基圆半径rb 、 从动件运动规律sf（） 求：凸轮轮廓曲线上各点坐标 设计原理反转法,C,O,A,C0,五 凸轮机构的压力角,凸轮与从动件接触点的法线方向与 从动件上力作用点的速度方向夹的锐角。 凸轮轮廓线上各处压力角是变化的。 一般规定压力角的最大值必须在以下范围内： 对于移动从动件，推程时 对于摆动从动件，推程时 回程,压力角：不考虑摩擦时，凸轮对从动件的正压力（沿nn方向）与从动件上力作用点的速度方向所夹的锐角。 压力角越小，推动从动件的有效分力越大， 机构受力情况越好，效率越高。,基圆半径的大小会影响压力角 半径越大压力角越小（相同运动条件）,对于尺寸不受限制的凸轮，基圆半径 可初步选为：,凸轮轴的半径,滚子的半径,六 间歇运动机构,一）槽轮机构,电影放映机上槽轮机构,冰淇淋机上槽轮机构,槽轮机构的运动系数： K槽轮的运动时间/主动轮（拨盘）的运动时间,主动拨盘,槽轮,单圆销外啮合槽轮机构的基本尺寸如上图示，其几何关系如下：,Z一般取46,二）棘轮机构,棘轮、棘爪、摇杆、机架、棘轮罩。,单向式 棘轮机构,双向式棘轮机构,棘轮干涉问题,采用棘轮罩控制棘轮的运动速度,改变摆杆摆角控制棘轮的速度,棘轮分类：,棘轮速度控制：,棘轮的常用齿形,单向驱动： 不对称梯形齿 负载较大 直线型（圆弧型）三角形齿 负载较小 双向驱动： 对称梯形齿,