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1、一、基本內容及學習要求 二、學習指導 三、典型實例分析 四、復習題 五、復習題參考答案,第四章 凸輪機構,回目錄, 基本內容 (1) 凸輪機構的應用和分類,一、基本內容及學習要求,一、基本內容及學習要求, 學習要求 了解凸輪機構的應用和分類方法。,第一節(jié) 凸輪機構的應用和分類 一、凸輪機構的應用 二、工作原理和特點 三、凸輪機構的分類 1.按凸輪的形狀分: （1）盤形凸輪 （2）移動凸輪 （3）圓柱凸輪 2.按從動件的型式分 （1）尖頂從動件 （2）滾子從動件 （3）平底從動件,內燃機凸輪機構,2. 凸輪機構的特點 優(yōu)點是：只需確定適當?shù)耐馆嗇喞涂墒箯膭蛹玫饺我忸A期的運動規(guī)律，結構簡單，體

2、積較小，易于設計。 缺點是：由于凸輪與從動件是高副接觸，壓力較大，易磨損，故不宜用于大功率傳動；又由于受凸輪尺寸限制，凸輪機構也不適用于要求從動件工作行程較大的場合。,第二節(jié) 從動件的常用運動規(guī)律 學習從動件常用運動規(guī)律時，應掌握如下基本定義（參照教材圖3-5a）： 盤形凸輪的基圓和基圓半徑rb； 推程和推程運動角 h； 遠休止角 s； 回程和回程運動角h ； 近休止角s ； 從動件的升程h。 掌握等速運動規(guī)律 (圖3-3 )和等加速等減速運動規(guī)律位移(圖3-4) 、速度和加速度線圖的繪制方法。,圖3-3,等速運動規(guī)律的線圖、等加速等減速運動規(guī)律的位移線圖作圖步驟，見圖3-3和圖3-4。,圖3

3、-4,等加速等減速運動規(guī)律的速度曲線是連續(xù)的，不會出現(xiàn)剛性沖擊。但在圖中A、B、C三處加速度曲線有突變，會產生有限值的慣性力而導致柔性沖擊。因此，這種運動規(guī)律只適用于中低速場合。 對于上述兩種運動規(guī)律，應能熟練畫出它們的位移線圖，并能掌握兩種運動規(guī)律分別對機構產生的影響。除上述兩種常用的運動規(guī)律外，從動件的運動規(guī)律還有簡諧運動規(guī)律（也稱余弦運動規(guī)律）和擺線運動規(guī)律（也稱正弦運動規(guī)律）等。簡諧運動規(guī)律起點和終點也有柔性沖擊；而擺線運動規(guī)律對機構沒有任何沖擊。 繪制從動件位移線圖時，橫坐標代表凸輪轉角或時間，比例尺可任意選取，而不影響凸輪輪廓的設計。對于直動從動件，其縱坐標代表位移，它的比例尺最好

4、與凸輪輪廓的比例尺相同，以便在位移線圖上直接截取線段繪制凸輪輪廓。對于擺動從動件凸輪機構的繪制，本教材未作要求，如需了解可參閱機械原理教材。,3-3. 圖解法繪制凸輪輪廓 要求能應用反轉法原理繪制直動從動件盤形凸輪機構的凸輪輪廓曲線。根據(jù)從動件的位置，可將直動從動件盤形凸輪機構分為對心和偏置兩種結構（圖3-5，圖3-6）。,圖3-5 圖3-6,“反轉法”設計凸輪輪廓的原理，見圖3-7： 假設凸輪靜止不動，從動件一方面隨導路以-1轉動，同時從動件又沿導路作往復運動。可畫出從動件的各對應位置，頂點的運動軌跡就是凸輪的輪廓曲線。,圖3-7,(1) 滾子從動件盤形凸輪機構，在繪制凸輪輪廓時要把滾子中心

5、視為尖頂從動件的尖頂，按其作圖方法繪出一條理論廓線0，再以0上各點為圓心，以滾子半徑為半徑，畫一系列小圓，然后作這些圓的內包絡線，便是滾子從動件盤形凸輪的實際廓線。滾子從動件盤形凸輪的基圓仍在理論輪廓上度量。這里需要說明的是，在設計滾子從動件盤形凸輪機構時，常會認為圖3-8由理論廓線0畫一系列滾子，再作包絡線求實際廓線的方法太麻煩，而采用從理論輪廓上B0、B1、B2、B3 , 沿相應導路截取線段等于滾子半徑得到各點，將這些點連接起來即可找到“實際輪廓曲線”。然而由圖4-4a可以看出，當從動件上升或下降時，實際輪廓線與滾子的切點大多不在導路上。因此，上述作圖方法是不正確的。 (2) 對于偏置從動

6、件盤形凸輪機構的設計，正確地劃分凸輪的運動角是非常重要的，見圖3-9。,圖3-8,圖3-9,3-4 凸輪機構設計中應注意的幾個問題 滾子半徑的選擇 運動失真產生的原因是當凸輪理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑小于或等于滾子半徑時，凸輪實際輪廓曲線發(fā)生相交或出現(xiàn)尖點（尖點容易磨損），使從動件不能按原有的運動規(guī)律運動，致使造成運動失真。 在設計滾子從動件盤形凸輪機構時，由于設計不當，有時凸輪實際輪廓會出現(xiàn)尖點或相交，此時可采取下列措施解決，以避免凸輪機構運動失真： 通過減小滾子半徑使凸輪輪廓在任何位置既不變尖又不相交； 若滾子半徑無法減小則應通過增大凸輪的基圓半徑，以保證凸輪實際輪廓的最小曲率半徑大于

7、零。, 凸輪機構的壓力角 壓力角指的是從動件上所受的法向力與受力點速度方向間所夾的銳角?；驈膭蛹\動方向和接觸輪廓法線方向所夾的銳角，用 表示，見圖3-10。 要求能用圖解法確定從動件與凸輪輪廓在任意點接觸時的壓力角大小。由于凸輪輪廓上各點的壓力角是變化的，在設計時應使最大壓力角不超過許用值，即 max。,圖3-10,三、典型實例分析,例3-1 試設計一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構。已知凸輪以等角速度1逆時針方向轉動，偏距e =10mm，凸輪的基圓半徑 rb= 50mm，從動件的升程h=20mm，滾子半徑rT =10mm，h=120 o，s=90 o，h=90 o，s=60 o。從動件在推程

8、作等加速等減速運動，回程作等速運動。試用圖解法繪制凸輪的輪廓。,三、典型實例分析,解：見教材。 1選定適當?shù)谋壤?，確定凸輪的回轉中心O ，以rb為半徑作基圓，以e為半徑作偏距圓，過偏距圓的K點作直線沿從動件導路方向與偏距圓相切，此導路與基圓的交點A0便是從動件滾子中心的初始位置； 2. 用相同的比例尺繪制從動件的位移線圖，見圖4-4a，繪制步驟如下： 作一直角坐標系，橫坐標為凸輪轉角(取任意長度表示凸輪回轉一周的角度1=360)，縱坐標為從動件的位移(與凸輪基圓比例相同)，其升程 h=20mm； 以相應的比例將橫坐標分成 h=120，s=90，h=90，s=60；,三、典型實例分析,(3)

9、作從動件的位移線圖 從動件在推程作等加速等減速運動，其位移線圖按前述方法及步驟繪制。 a) 沿1(t)軸將推程運動角h=120 分為6等分，得1、2、6各點； b) 過原點O向左上方作射線OO與S2軸成某個合適的角度； c) 將OO線段分成相等的兩段并按149對稱分割； d)連接OA，過OO線的各分割點分別作OA的平行線，與OA線段分別相交，得1、2、6；過1、2、6點作橫坐標的平行線，過坐標軸上的分割點1、2、6作縱坐標的平行線，這些線兩兩對應相交得1、2、6點，將這些交點用光滑曲線相連，即得到所求的位移線圖，見圖4-4a。(注：等加速段和等減速段的拋物線的連結點應在橫坐標為t /2和縱坐標

10、為h/2的位置。),三、典型實例分析, 當s =90o時，從動件位于最遠位置處停留不動，位移線圖為水平直線; 從動件在回程作等速運動，其位移線圖（為一斜直線）見圖4-3，并將回程運動角h = 90分成3等分； 當s=60 o時，從動件位于最近位置處停留不動，位移線圖為水平直線。 至此完成從動件位移曲線圖的繪制。 3自OA0開始，以O點為圓心沿 -1方向依次按h=120，s =90，h =90，s=60作射線，與基圓分別相交得B6、B7、B10諸點，將推程運動角和回程運動角在基圓上分成與圖b對應的等分點，得B1、B2、B3、B4、B5和B8、B9諸點。,三、典型實例分析,4過B1、B2、B3各點

11、分別作偏距圓的一系列切線，它們便是反轉后各個位置從動件的導路； 5沿以上各切線自基圓開始從圖b上量取各位置從動件的位移量即B1A1=1-1，B2A2=2-2，B3A3=3-3，至此得到反轉后滾子中心的一系列位置A1、A2、A3； 6將A0、A1、A2、A3連成光滑曲線，便得到凸輪的理論輪廓線0； 7以理論廓線上各點為圓心、以rT為半徑畫一系列圓，再作這些圓的內包絡線，該包絡線即為滾子從動件凸輪的實際輪廓線。 8最后將從動件及導路畫出并標注上有關尺寸，最終完成滾子從動件盤形凸輪機構的設計，見教材圖4-4a。,1. 填空題 （1）按凸輪形狀來分，凸輪機構可分為 、 及 三類。 （2）在凸輪的休止角

12、范圍內，隨凸輪的轉動，從動件的運動位置 。 （3）凸輪機構的壓力角指的是凸輪機構中 的 方向線與其 方向線之間所夾的銳角。 （4） 變轉動為移動的機構有 及 機構。 （5）依靠外力維持接觸的凸輪機構，在 時發(fā)生自鎖的可能性很小，故對這類凸輪只需對其 壓力角進行校核。 （6）凸輪輪廓曲線是由 所決定的。,四、復習題,四、復習題, 選擇題 （1）在凸輪機構中，從動件按等加速等減速運動規(guī)律運動，會引起機構的 。 (A) 沒有沖擊； (B) 剛性沖擊； (C) 柔性沖擊。 （2）在設計凸輪機構時，要求承載能力大，耐磨損，應采用 從動件。 (A) 尖頂； (B) 滾子； (C) 平底。 （3）凸輪機構運

13、動時，可能有很大沖擊，其主要原因是 。 (A) 從動件運動規(guī)律選擇不當； (B) 從動件往復運動的慣性； (C) 凸輪轉速較高。 （4）設計一對心直動從動件盤形凸輪機構，當其他條件不變時，最小傳動角由40o減小為20o，凸輪的尺寸會 。 (A) 減少； (B) 不變； (C) 增大。, 問答題 （1）凸輪機構是如何分類的？ （2）從動件常用運動規(guī)律有哪幾種？各有些什么特點？它們對凸輪機構有何影響？ （3）何謂凸輪機構的壓力角？試作圖說明。 （4）何謂凸輪輪廓設計的反轉法原理？ （5）何謂凸輪的理論廓線和實際廓線？對滾子從動件盤形凸輪機構，當已知理論廓線需求實際廓線時，能否由理論廓線上的向徑減去

14、滾子半徑求得？為什么？ （6）滾子半徑的選擇與理論輪廓曲率半徑有何關系？作圖時如出現(xiàn)實際輪廓變尖或相交，可采取哪些措施解決？,四、復習題, 作圖題 圖 3-11為一偏置直動從動件盤形凸輪機構。已知AB段為凸輪的推程廓線，試在圖上標注推程運動角h。并用作圖法畫出凸輪輪廓上D點與從動件尖頂接觸時的壓力角。,四、復習題, 試設計一對心直動滾子從動件盤形凸輪機構。已知凸輪基圓半徑rb= 40mm，滾子半徑rT =10mm，當凸輪沿順時針方向等速回轉時，從動件以等速運動規(guī)律上升，升程h=30mm，回程以等加速等減速運動規(guī)律返回原處。對應于從動件各運動階段，凸輪的轉角為h=150，s=30，h =120，

15、s =60。試繪制從動件的位移線圖和凸輪的廓線。 設計一偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構。已知凸輪以等角速度逆時針方向回轉，偏距e=10mm，凸輪基圓半徑rb= 30mm，從動件的升程 h =15mm，滾子半徑rT =10mm，h =120，s =30，h=120，s=90。從動件在推程作等速運動，回程作等加速等減速運動，試用圖解法繪制凸輪的輪廓。,四、復習題, 盤形凸輪 ，移動凸輪， 圓柱凸輪 停留不動 從動件，運動，受力 凸輪機構， 曲柄滑塊 回程，推程 從動件運動規(guī)律 C,五、復習題參考答案,一、基本內容及學習要求 二、學習指導 三、典型實例分析 四、復習題 五、復習題參考答案,第五章 間

16、歇運動機構,回目錄, 基本內容 (1) 棘輪機構； (2) 槽輪機構。 學習要求 了解槽輪機構和棘輪機構的類型、傳動特點和應用場合。 重點 本章的重點是關于棘輪機構、槽輪機構的傳動特點和應用場合。,一、基本內容及學習要求,第五章 間歇運動機構,間歇運動機構是：當主動件連續(xù)運動時，從動件出現(xiàn)周期性停歇狀態(tài)的機構運動。間歇運動機構的類型很多，本章介紹棘輪機構和槽輪機構的類型、特點和應用場合。 第一節(jié) 棘輪機構 棘輪機構主要由棘輪、棘爪和機架組成。 一、 棘輪機構的工作原理 二、 棘輪機構的類型和應用 優(yōu)點是：結構簡單，應用廣泛。缺點是：在運動開始和終止時會產生沖擊，所以，不宜用于高速機械和具有很大

17、質量的軸上。,棘輪機構,第二節(jié) 槽輪機構 槽輪機構由帶有圓銷的撥盤、槽輪和機架組成。 一、槽輪機構的工作原理 二、槽輪機構的特點和應用 優(yōu)點是：結構簡單，工作可靠，傳動效率高，在進入和脫離接觸時運動比較平穩(wěn)，能準確控制轉動角度。缺點是：槽輪的轉角不可調節(jié)，故只能用于定轉角的間歇運動機構中。,槽輪機構,三、復習題,1. 填空題 棘輪機構是由 、 和 組成的，其缺點是在運動開始和終止時都會產生 。 槽輪機構是由 、 和 組成的。在一個運動循環(huán)內，槽輪的槽數(shù)應不小于_，單圓柱銷槽輪機構的運動系數(shù)總小于 。 簡答題 棘輪機構在傳動中有何特點？一般用于什么場合？ 槽輪機構在傳動中有何特點？何謂槽輪機構的運動系數(shù)和靜止系數(shù)？兩者之間有何關系？ 在棘輪機構和槽輪機構中，如何保證從動件在停歇時間里靜止不動？ 在間歇運動機構中，當從動件受主動件的驅動由靜止狀態(tài)轉入運動狀態(tài)時，兩者之間的沖擊有什么辦法可使之減??？就棘輪機構和槽輪機構比較，它們的動力性能何者較佳？,四、復習題參考答案, 棘輪，棘爪，機架 ，沖擊 撥盤，具有徑向槽的槽輪，機架，3，0.5 n1=1.88r/min，8s tm=0.33秒，tm=0.66s，=0.33,