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1、第三章 凸輪機構及間歇機構,一 凸輪機構的組成 及凸輪的形狀,凸輪、從動件和機架三個構件組成。 其中凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構件，通常做連續(xù)的等速運動 。 從動件按一定的規(guī)律作間歇或連續(xù)的直線往復運動或擺動。,凸輪按形狀分類：,盤形凸輪和移動凸輪與從動件之間的相對運動為平面運動； 而圓柱凸輪與從動件之間的相對運動為空間運動， 所以前兩者屬于平面凸輪機構，后者屬于空間凸輪機構。,2.凸輪按從動件的型式分以下三種： a.尖底從動件：能與任意復雜的凸輪輪廓保持接觸，可以實現(xiàn)任意運動規(guī)律。 缺點：尖頭易磨損，用于低速小載荷中。 b.滾子從動件：耐磨損，承載大，常用。 c.平底從動件：可以保持從動

2、件的受力方向不變，接觸部分易于形成楔形油膜， 常用于高速凸輪機構中。,凸輪機構的優(yōu)點：只須設計適當?shù)耐馆嗇喞?，便可以使從?件得到任意 的預期運動，而且結構簡單緊湊，設計方 便，因此在自動機械、各種儀器儀表、各種電氣開關中得 到廣泛的應用。 凸輪機構的缺點：凸輪輪廓與從動件作用間為點或線接觸， 易于磨損，所以通常用于傳力不大的控制機構中。,二 從動件的常用運動規(guī)律,基圓 :凸輪輪廓的最小向徑為半徑做的圓。,推程運動角,遠休止角,回程運動角,近休止角,從動件的運動規(guī)律是指從動件的位移、速度、加速度與凸輪轉角（時間）之間的關系。,一）.多項式運動規(guī)律,多項式運動規(guī)律的一般形式,1) 等速運動規(guī)律,

3、定義：指凸輪一等角速度轉動時，從動件的運動速度為常量。,在上式中當n=1時可以得出從動件的運動方程。,推程時， 當 時， ； 時， 可以解出待定常數(shù)， 代入上式可以得出,回程時， 當 時， ； 時， 可以解出待定常數(shù)， 代入上式可以得出,從動件按等速運動規(guī)律運動時的位移、速度、加速度對凸輪轉角的變化曲線如左圖所示。 從圖中可以看出從動件在行程的起點與終點處(O, A，B)，由于速度發(fā)生突變，加速度在理論上無窮大。導致從動件產(chǎn)生非常大的沖擊慣性力，稱為剛性沖擊。,2) 等加速和等減速運動規(guī)律,定義：指凸輪以等角速度轉動時，從動件在一個行程中，前半段作等加速運動，后半段作等減速運動。,在多項式中當

4、n=2時可以得出從動件的運動方程。,同理可以求出回程的運動方程,這是n=2時從動桿的運規(guī)律圖，從圖上可以看出： 1）位移曲線為凸輪轉角的二次函數(shù)，為拋物線方程。 2）有（0，A，B，C，D）五點的加速度有突變，因而從動件的慣性力也有突變。由于加速度的突變?yōu)橐挥邢拗担蕬T性力的突變也是有限值，對凸輪機構的沖擊也是有限的，故稱為柔性沖擊。,二）.簡諧運動規(guī)律,在運動始末點（A、E點），加速度有變化柔性沖擊，只適于中速；當從動件作連續(xù)升-降循環(huán)運動時，加速度曲線連續(xù)， 無沖擊，可用于高速凸輪機構。,三 作圖法設計凸輪輪廓,凸輪輪廓曲線設計的主要任務：是根據(jù)從動件的運動規(guī)律和其他設計數(shù)據(jù)，畫出凸輪的輪

5、廓曲線或計算出輪廓曲線的坐標值。,已知：從動件的運動規(guī)律 凸輪的基圓半徑 方法：反轉法 原理：設想凸輪固定不動，從動件一方面隨導路繞凸輪軸心反方向轉動，同時又按給定的運動規(guī)律在導路中作相對運動，從動 件尖底的運動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。,相對運動法作凸輪的輪廓,已知： 尖底從動件凸輪機構中： 從動件導路與凸輪回轉中心的偏距e 凸輪基圓半徑rb 凸輪以等角速度逆時針方向轉動 從動件的位移線圖 步驟： 以o為圓心作基圓和偏距圓 確定從動件起始位置C。使從動件中心線與偏距圓切于A點，并與基圓交于C點。 將運動線圖分成若干等分，并將偏距圓自A點沿順時針方向分成對應的等分A1、A2。,e,rb,C,A,

6、O,過分點A1、A2作偏距圓切線，交基圓于B1、B2等點。 從動件尖底從B1點沿切線方向移動S1到C1點，從B2移動S2到C2點，用光滑曲線連接C-C1-C2，此曲線為凸輪輪廓曲線。,四 解析法設計平面凸輪輪廓,已知一個尖底直動從動件，盤形凸輪輪廓機構的偏距e、基圓半徑rb 、 從動件運動規(guī)律sf（） 求：凸輪輪廓曲線上各點坐標 設計原理反轉法,C,O,A,C0,五 凸輪機構的壓力角,凸輪與從動件接觸點的法線方向與 從動件上力作用點的速度方向夾的銳角。 凸輪輪廓線上各處壓力角是變化的。 一般規(guī)定壓力角的最大值必須在以下范圍內： 對于移動從動件，推程時 對于擺動從動件，推程時 回程,壓力角：不考

7、慮摩擦時，凸輪對從動件的正壓力（沿nn方向）與從動件上力作用點的速度方向所夾的銳角。 壓力角越小，推動從動件的有效分力越大， 機構受力情況越好，效率越高。,基圓半徑的大小會影響壓力角 半徑越大壓力角越小（相同運動條件）,對于尺寸不受限制的凸輪，基圓半徑 可初步選為：,凸輪軸的半徑,滾子的半徑,六 間歇運動機構,一）槽輪機構,電影放映機上槽輪機構,冰淇淋機上槽輪機構,槽輪機構的運動系數(shù)： K槽輪的運動時間/主動輪（撥盤）的運動時間,主動撥盤,槽輪,單圓銷外嚙合槽輪機構的基本尺寸如上圖示，其幾何關系如下：,Z一般取46,二）棘輪機構,棘輪、棘爪、搖桿、機架、棘輪罩。,單向式 棘輪機構,雙向式棘輪機構,棘輪干涉問題,采用棘輪罩控制棘輪的運動速度,改變擺桿擺角控制棘輪的速度,棘輪分類：,棘輪速度控制：,棘輪的常用齒形,單向驅動： 不對稱梯形齒 負載較大 直線型（圓弧型）三角形齒 負載較小 雙向驅動： 對稱梯形齒,