第三章 凸輪機(jī)構(gòu)及間歇機(jī)構(gòu),一 凸輪機(jī)構(gòu)的組成 及凸輪的形狀,凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成。 其中凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通常做連續(xù)的等速運(yùn)動(dòng) 。 從動(dòng)件按一定的規(guī)律作間歇或連續(xù)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)。,凸輪按形狀分類：,盤形凸輪和移動(dòng)凸輪與從動(dòng)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)； 而圓柱凸輪與從動(dòng)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)， 所以前兩者屬于平面凸輪機(jī)構(gòu)，后者屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)。,2.凸輪按從動(dòng)件的型式分以下三種： a.尖底從動(dòng)件：能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，可以實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 缺點(diǎn)：尖頭易磨損，用于低速小載荷中。 b.滾子從動(dòng)件：耐磨損，承載大，常用。 c.平底從動(dòng)件：可以保持從動(dòng)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(jī)構(gòu)中。,凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：只須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可以使從?dòng) 件得到任意 的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，設(shè)計(jì)方 便，因此在自動(dòng)機(jī)械、各種儀器儀表、各種電氣開(kāi)關(guān)中得 到廣泛的應(yīng)用。 凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：凸輪輪廓與從動(dòng)件作用間為點(diǎn)或線接觸， 易于磨損，所以通常用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)中。,二 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,基圓 :凸輪輪廓的最小向徑為半徑做的圓。,推程運(yùn)動(dòng)角,遠(yuǎn)休止角,回程運(yùn)動(dòng)角,近休止角,從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的位移、速度、加速度與凸輪轉(zhuǎn)角（時(shí)間）之間的關(guān)系。,一）.多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律,多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式,1) 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,定義：指凸輪一等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度為常量。,在上式中當(dāng)n=1時(shí)可以得出從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方程。,推程時(shí)， 當(dāng) 時(shí)， ； 時(shí)， 可以解出待定常數(shù)， 代入上式可以得出,回程時(shí)， 當(dāng) 時(shí)， ； 時(shí)， 可以解出待定常數(shù)， 代入上式可以得出,從動(dòng)件按等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移、速度、加速度對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角的變化曲線如左圖所示。 從圖中可以看出從動(dòng)件在行程的起點(diǎn)與終點(diǎn)處(O, A，B)，由于速度發(fā)生突變，加速度在理論上無(wú)窮大。導(dǎo)致從動(dòng)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(yùn)動(dòng)規(guī)律,定義：指凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在一個(gè)行程中，前半段作等加速運(yùn)動(dòng)，后半段作等減速運(yùn)動(dòng)。,在多項(xiàng)式中當(dāng)n=2時(shí)可以得出從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方程。,同理可以求出回程的運(yùn)動(dòng)方程,這是n=2時(shí)從動(dòng)桿的運(yùn)規(guī)律圖，從圖上可以看出： 1）位移曲線為凸輪轉(zhuǎn)角的二次函數(shù)，為拋物線方程。 2）有（0，A，B，C，D）五點(diǎn)的加速度有突變，因而從動(dòng)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(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的沖擊也是有限的，故稱為柔性沖擊。,二）.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律,在運(yùn)動(dòng)始末點(diǎn)（A、E點(diǎn)），加速度有變化柔性沖擊，只適于中速；當(dāng)從動(dòng)件作連續(xù)升-降循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度曲線連續(xù)， 無(wú)沖擊，可用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。,三 作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓,凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：是根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和其他設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，畫出凸輪的輪廓曲線或計(jì)算出輪廓曲線的坐標(biāo)值。,已知：從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪的基圓半徑 方法：反轉(zhuǎn)法 原理：設(shè)想凸輪固定不動(dòng)，從動(dòng)件一方面隨導(dǎo)路繞凸輪軸心反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在導(dǎo)路中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng) 件尖底的運(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪的輪廓曲線。,相對(duì)運(yùn)動(dòng)法作凸輪的輪廓,已知： 尖底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中： 從動(dòng)件導(dǎo)路與凸輪回轉(zhuǎn)中心的偏距e 凸輪基圓半徑rb 凸輪以等角速度逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) 從動(dòng)件的位移線圖 步驟： 以o為圓心作基圓和偏距圓 確定從動(dòng)件起始位置C。使從動(dòng)件中心線與偏距圓切于A點(diǎn)，并與基圓交于C點(diǎn)。 將運(yùn)動(dòng)線圖分成若干等分，并將偏距圓自A點(diǎn)沿順時(shí)針?lè)较蚍殖蓪?duì)應(yīng)的等分A1、A2。,e,rb,C,A,O,過(guò)分點(diǎn)A1、A2作偏距圓切線，交基圓于B1、B2等點(diǎn)。 從動(dòng)件尖底從B1點(diǎn)沿切線方向移動(dòng)S1到C1點(diǎn)，從B2移動(dòng)S2到C2點(diǎn)，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(shè)計(jì)平面凸輪輪廓,已知一個(gè)尖底直動(dòng)從動(dòng)件，盤形凸輪輪廓機(jī)構(gòu)的偏距e、基圓半徑rb 、 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律sf（） 求：凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)坐標(biāo) 設(shè)計(jì)原理反轉(zhuǎn)法,C,O,A,C0,五 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角,凸輪與從動(dòng)件接觸點(diǎn)的法線方向與 從動(dòng)件上力作用點(diǎn)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(nèi)： 對(duì)于移動(dòng)從動(dòng)件，推程時(shí) 對(duì)于擺動(dòng)從動(dòng)件，推程時(shí) 回程,壓力角：不考慮摩擦?xí)r，凸輪對(duì)從動(dòng)件的正壓力（沿nn方向）與從動(dòng)件上力作用點(diǎn)的速度方向所夾的銳角。 壓力角越小，推動(dòng)從動(dòng)件的有效分力越大， 機(jī)構(gòu)受力情況越好，效率越高。,基圓半徑的大小會(huì)影響壓力角 半徑越大壓力角越?。ㄏ嗤\(yùn)動(dòng)條件）,對(duì)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(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),一）槽輪機(jī)構(gòu),電影放映機(jī)上槽輪機(jī)構(gòu),冰淇淋機(jī)上槽輪機(jī)構(gòu),槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)： K槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間/主動(dòng)輪（撥盤）的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,主動(dòng)撥盤,槽輪,單圓銷外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸如上圖示，其幾何關(guān)系如下：,Z一般取46,二）棘輪機(jī)構(gòu),棘輪、棘爪、搖桿、機(jī)架、棘輪罩。,單向式 棘輪機(jī)構(gòu),雙向式棘輪機(jī)構(gòu),棘輪干涉問(wèn)題,采用棘輪罩控制棘輪的運(yùn)動(dòng)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(qū)動(dòng)： 不對(duì)稱梯形齒 負(fù)載較大 直線型（圓弧型）三角形齒 負(fù)載較小 雙向驅(qū)動(dòng)： 對(duì)稱梯形齒,