凸轮机构及间歇运动机构

第四章 凸轮机构及间歇运动机构4.1 凸轮机构的类型4.2 从动件的常用运动规律 4.3 按给定运动规律设计盘形凸轮轮廓 4.4 设计凸轮机构应注意的问题 4.5 间歇运动机构 4.6 凸轮机构及间歇运动机构的应用 4.1凸 轮 机 构 的 类 型 一 、 按 凸 轮 的 形 状 分 类4.1凸 轮 机 构 的 类 型 尖 顶 从 动 件二 、 按 从 动 件 的 型 式 分 类平 底 从 动 件 滚 子 从 动 件4.1凸 轮 机 构 的 类 型 1 1s2 t C hS sD 2h行 程 推 程 运 动 角 远 休 止 角 回 程 运 动 角近 休 止 角t Bo 1 s2Drb eA BC凸 轮 的 基 圆 该 位 置 为 初 始 位 置4.2从 动 件 的 常 用 运 动 规 律 4.2从 动 件 的 常 用 运 动 规 律 常 用 的 从 动 件 运 动 规 律 ：一、等速运动规律当 凸 轮 以 等 角 速 度 回 转 时 ，若 从 动 件 上 升 或 下 降 的 速 度为 一 常 数 ， 这 种 运 动 规 律 称为 等 速 运 动 规 律 。 1 h ( )t ttOS2 1( )tv 0Ov2 1( )tOa2 1( )t 从 动 件 在 运 动 起 始 位 置 和 终止 两 瞬 时 的 加 速 度 在 理 论 上由 零 值 突 变 为 无 穷 大 ， 惯 性力 也 为 无 穷 大 。由 此 的 冲 击 称 为 刚 性 冲 击 。适 用 于 低 速 场 合 。 4.2从 动 件 的 常 用 运 动 规 律 二、等加速等减速运动规律从 动 件 在 前 半 行 程 作等 加 速 运 动 ， 后 半 行程 作 等 减 速 运 动 。 149410 ( )t tt h1 42 3 5 60 1( )t s20 1( )t v v max0 1( )t a 0a m e在 o， m， e， 各 点 处 的加 速 度 为 突 然 变 化 的 有限 值 的 变 化 ， 因 而 产 生有 限 惯 性 力 的 改 变 ， 结果 将 引 起 所 谓 柔 性 冲 击 。适 用 于 中 、 低 速 场 合 。 4.2从 动 件 的 常 用 运 动 规 律 三、简谐运动规律质 点 在 圆 周 上 作 匀 速 运 动时 ， 它 在 这 个 圆 的 直 径 上的 投 影 所 构 成 的 运 动 称 为简 谐 运 动 。 1234 5 6 h 1( )t a2 1 2 3 4 5 6a max -a max v maxv2 1( )t 1 2 3 4 5 6( )t tt s22 (1 cos )2hs , 1 t 1t 2 1(1 cos )2 ths 2 1222 1sin2 cos2t tt thv ha 柔 性 冲 击4.2从 动 件 的 常 用 运 动 规 律0 1( )t s2 1 2 3 4 5 6 四、正弦加速度运动定律无 刚 性 冲 击无 柔 性 冲 击1 12 21 sin( )2t ts h 12 21 cos( )t thv 2 12 2 22 sin( )t tha 从 动 件 的 加 速 度 采 用 按 正 弦曲 线 变 化 的 运 动 规 律 。 4.2从 动 件 的 常 用 运 动 规 律 选 择 从 动 推 杆 的 运 动 规 律 时 ， 除 考 虑 冲 击 外 ， 还应 注 意 各 种 运 动 规 律 的 最 大 速 度 vmax的 影 响 。最 大 速 度 从 动 件 的 最 大 动 量（ 动 量 较 大 时 ， 在 从 动 件 起 动 、 停 止 时 会 产 生较 大 的 冲 击 ）最 大 加 速 度 从 动 件 的 最 大 惯 性 力 动 压 力（ 机 构 零 件 的 强 度 与 运 动 副 的 磨 损 ）选 择 从 动 杆 的 运 动 规 律 时 必 须 综 合 考 虑 。4.2从 动 件 的 常 用 运 动 规 律 4.3按 给 定 运 动 规 律 设 计 盘 形 凸 轮 轮 廓解 析 法 、 作 图 法一 、 移 动 从 动 件 盘 形 凸 轮 轮 廓 的 绘 制1.对 心 尖 顶 移 动 从 动 件 盘 形 凸 轮 机 构反 转 法 原 理 ：假 想 给 整 个 机 构 加 一 公 共 角 速度 -,则 凸 轮 相 对 静 止 不 动 ，而 推 杆 一 方 面 随 导 轨 以 -绕 凸轮 轴 心 转 动 ， 另 一 方 面 又 沿 导轨 作 预 期 的 往 复 移 动 。 推 杆 尖顶 在 这 种 复 合 运 动 中 的 运 动 轨迹 即 为 凸 轮 轮 廓 曲 线 。 设 计 步 骤4.3按 给 定 运 动 规 律 设 计 盘 形 凸 轮 轮 廓 采 用 滚 子 从 动 件 时 ： 注 意 ： 凸 轮 基 圆 半 径 指 理 论 廓 线的 最 小 半 径设 计 说 明 ：1) 将 滚 子 中 心 看 作 尖 顶 ， 然 后 按尖 顶 推 杆 凸 轮 廓 线 的 设 计 方 法 确定 滚 子 中 心 的 轨 迹 ， 称 其 为 凸 轮的 理 论 廓 线 ；2)以 理 论 廓 线 上 各 点 为 圆 心 ， 以 滚子 半 径 r k为 半 径 ， 作 一 系 列 圆 ；3) 再 作 此 圆 族 的 包 络 线 ， 即 为 凸轮 工 作 廓 线 （ 实 际 廓 线 ） 。 4.3按 给 定 运 动 规 律 设 计 盘 形 凸 轮 轮 廓 2.尖 顶 偏 置 移 动 从 动 件 盘 形 凸 轮 机 构设 计 步 骤 与 对 心 直 动 相 同偏 距 圆 ： 以 凸 轮 轴 心 O为 圆 心 ，以 偏 距 e为 半 径 作 的 圆 。应 注 意 的 不 同 点 ： 先 作 出 基 圆 和 偏 距 圆 ， 根 据 推杆 偏 置 方 向 确 定 其 起 始 位 置 。 偏 距 圆 与 位 移 线 图 对 应 等 分 。 推 杆 在 反 转 运 动 中 依 次 占 据 的位 置 都 是 偏 距 圆 的 切 线 。4.3按 给 定 运 动 规 律 设 计 盘 形 凸 轮 轮 廓 （ 1） 按 已 设 计 好 的 运 动 规 律 作 出 位 移 线 图 ；- （ 2） 按 基 本 尺 寸 作 出 凸 轮 机 构 的 初 始 位 置 ；（ 3） 按 - 方 向 划 分 偏 距 圆 得 c0、 c1、 c2等 点 ； 并 过 这 些 点 作 偏 距 圆 的 切 线 ， 即 为 反 转 导 路 线 ；c1c2c3c4c5c6c7 c0erbO180 B1B3B4 B2B5B8 （ 4） 在 各 反 转 导 路 线 上 量 取 与 位 移 图 相 应 的 位 移 ， 得 B1、 B2、 等 点 ， 即 为 凸 轮 轮 廓 上 的 点 。B6 c10c8 c9B7 120B9 B1060 B0 oS2 2 1()t180 120601 2 3 4 5 6 7 8 910h1 2 34 56 7 8910 采 用 滚 子 从 动 件 时 ：4.3按 给 定 运 动 规 律 设 计 盘 形 凸 轮 轮 廓 滚子中心将描绘一条与凸轮廓线法向等距的曲线理论廓线。rb指的是理论廓线的基圆。反 转 法4.3按 给 定 运 动 规 律 设 计 盘 形 凸 轮 轮 廓 作内包络线，得到凸轮的实际廓线； 若同时作外包络线，可形成槽凸轮廓线。4.3按 给 定 运 动 规 律 设 计 盘 形 凸 轮 轮 廓 二 、 摆 动 从 动 件 盘 形 凸 轮 轮 廓 的 绘 制设 计 要 求 ：运 动 规 律 与 直 动 推 杆 的 运 动 规 律 相 同 ， 所 不 同 的 是 将 从 动件 的 位 移 改 为 角 位 移 。4.3按 给 定 运 动 规 律 设 计 盘 形 凸 轮 轮 廓 2 max180 12060o 1 2 3 4 5 6 7 8 910（ 1） 作 出 角 位 移 线 图 ；（ 2） 作 初 始 位 置 ；（ 4） 找 从 动 件 反 转 后 的 一 系列 位 置 ， 得 C 1、 C2、 等 点 ， 即 为 凸 轮 轮 廓 上 的 点 。A1A2A3A5A6 A7 A8 A9 A10A 4 000000 0 0 0 0 （ 3） 按 - 方 向 划 分 圆 R得A0、 A1、 A2等 点 ； 即得 机 架 反 转 的 一 系 列 位 置 ；0rb B0 L18060 120 B1B2B3B4B5B6B7B8 B9 B10 1C12C2 3 C3C4C5C6C7C8 C9 C10 RO A0a - 用图解法设计凸轮轮廓曲线小结：1） 确 定 基 圆 和 推 杆 的 起 始 位 置 ；2） 作 出 推 杆 在 反 转 运 动 中 依 次 占 据 的 各 位 置 线 ；3） 根 据 推 杆 运 动 规 律 ， 确 定 推 杆 在 反 转 所 占 据的 各 位 置 线 中 的 尖 顶 位 置 ， 即 复 合 运 动 后 的 位 置 ；4） 在 所 占 据 的 各 尖 顶 位 置 作 出 推 杆 高 副 元 素 所形 成 的 曲 线 族 ；5） 作 推 杆 高 副 元 素 所 形 成 的 曲 线 族 的 包 络 线 ，即 是 所 求 的 凸 轮 轮 廓 曲 线 。4.3按 给 定 运 动 规 律 设 计 盘 形 凸 轮 轮 廓 4.4设 计 凸 轮 机 构 应 注 意 的 问 题一 、 滚 子 半 径 的 选 择理 论 轮 廓 曲 线 为 内 凹 曲 线 时 ， 实 际 轮 廓 曲 线 的 曲 率 半 径 rp为 理 论 轮 廓 曲 线 的 曲 率 半 径 与 滚子 半 径 rk之 和 ， 即0 min minp kr r kr 的 大 小 不 受 的 限 制min 理 论 轮 廓 曲 线 为 外 凸 时 ， minp kr r rp =min-rk0 minrkminrk 0 min=rkmin=rk 为 避 免 运 动 失 真 ，rp =min-rk3mm建 议 ： rk0.8min 4.4设 计 凸 轮 机 构 应 注 意 的 问 题 minrk0 minrk 二 、 压 力 角 的 校 核 tanx yF F 自 锁 max 移 动 从 动 件 推 程 ，摆 动 从 动 件 推 程 ，移 动 、 摆 动 从 动 件 回 程 ， 30 45 70 80 4.4设 计 凸 轮 机 构 应 注 意 的 问 题 4.4设 计 凸 轮 机 构 应 注 意 的 问 题设计凸轮机构：选 定 基 圆 半 径 rmin,绘 制 凸 轮 轮 廓 曲 线对 轮 廓 推 程 各 处 的 压 力 角 进 行 校 核检验方法：在 理 论 轮 廓 线 比 较 陡 的 地 方 取 若 干 点 ， 作 压 力角 校 核 。修改设计：加 大 凸 轮 基 圆 半 径 r min,使 最 大 压 力 角 max减 小 。 三 、 基 圆 半 径 对 凸 轮 机 构 的 影 响设 计 凸 轮 机 构 时 ， 凸 轮 的 基 圆 半 径 rmin越 小 ， 设计 的 凸 轮 机 构 就 越 紧 凑 ， 但 是 基 圆 半 径 过 小 会引 起 压 力 角 增 大 ， 致 使 凸 轮 机 构 工 作 情 况 变 坏 。21tanvr 2 mins r r 2min 21tanvr s 4.4设 计 凸 轮 机 构 应 注 意 的 问 题只 能 在 保 证 max不 超 过 许 用 值 的 前 提 下 考 虑缩 小 凸 轮 的 尺 寸 。 O 摆 杆棘 爪棘 轮 制 动 棘 爪一 、 棘 轮 机 构1.工 作 原 理4.5间 歇 运 动 机 构 双 动 式 棘 轮 机 构原 动 杆棘 爪 棘 轮4.5间 歇 运 动 机 构 BO1B O2 可 换 向 的 棘 轮 机 构4.5间 歇 运 动 机 构 t tFfN R k 无 棘 齿 棘 轮 机 构4.5间 歇 运 动 机 构 BO1B O2 棘 条 机 构4.5间 歇 运 动 机 构 二 、 棘 轮 机 构 的 运 动 设 计 cosr fF l F l ; sinf n r nF fF F F sincosn nF F f tan tan 4.5间 歇 运 动 机 构 4.5间 歇 运 动 机 构z, m 二 、 槽 轮 机 构1.工 作 原 理槽轮圆柱销拨盘机架4.5间 歇 运 动 机 构 4.5间 歇 运 动 机 构 2.主 要 参 数槽 数 z运 动 关 系 (运 动 特 性 系 数 )：4.5间 歇 运 动 机 构2 1 222 2 2z 1 22 z z 12 2 02 2mt zt z 拨 盘 1等 速 转 动 时 4.5间 歇 运 动 机 构1201202 2 PO2S2FP O1E 当 拨 盘 上 只 有 一 个 圆 柱 销 ，0.5 运 动 时 间 总 小 于 静 止 时 间n个 圆 柱 销 ：( 2)2n z z 要 实 现 槽 轮 的 间 歇 运 动 ，必 须 1 2 2zn z 即 内 啮 合 槽 轮 机 构4.5间 歇 运 动 机 构 当 给 出 槽 轮 的 径 向 槽 数 z， 并 由 结 构 确 定 中 心 距 a和 圆 柱 销半 径 r1之 后 ， 外 啮 合 的 单 圆 柱 销 槽 轮 机 构 的 主 要 尺 寸 ， 可用 下 列 公 式 计 算 ：4.5间 歇 运 动 机 构 三 、 不 完 全 齿 轮 机 构 主 动 轮 1为 只 有 一 个 或几 个 齿 的 不 完 全 齿 轮 ，从 动 轮 2可 以 是 普 通 的完 全 齿 轮 ， 也 可 以 是由 正 常 齿 和 带 锁 住 弧的 厚 齿 彼 此 相 间 组 成 。4.5间 歇 运 动 机 构 4.5间 歇 运 动 机 构 4.5间 歇 运 动 机 构O2O 1 12L KP 瞬 心 线 附 加 杆 L,K为 减 小 刚 性 冲 击 ： 4.凸 轮 间 歇 运 动 机 构圆 柱 凸 轮 式 间 隙 运 动 机 构 蜗 杆 形 凸 轮 间 隙 运 动 机 构4.5间 歇 运 动 机 构 4.6凸 轮 机 构 及 间 歇 运 动 机 构 的 应 用 4.6凸 轮 机 构 及 间 歇 运 动 机 构 的 应 用 4.6凸 轮 机 构 及 间 歇 运 动 机 构 的 应 用 4.6凸 轮 机 构 及 间 歇 运 动 机 构 的 应 用 4.6凸 轮 机 构 及 间 歇 运 动 机 构 的 应 用