凸轮机构及间歇运动机构PPT学习教案

1、会计学1 凸轮机构及间歇运动机构凸轮机构及间歇运动机构 一、按凸轮的形状分类 4.1凸轮机构的类型 第1页/共49页 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 第2页/共49页 1 1 s2 t C h S s D2 h 行程 推程运动 角 远休止角回程运动角 近休止角 t B o 1 s2 D rb e A B C 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 第3页/共49页 4.2从动件的常用运动规律 第4页/共49页 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

2、律 称为等速运动规律。 1 h ( ) tt t O S2 1( ) t v0 O v2 1( ) t O a2 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 第5页/共49页 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。 1 4 9 4 1 0 () tt t h 1423560 1 ()t s2 0 1 ()t v vmax 0 1 ()t a0 a 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

3、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 第6页/共49页 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。 1 2 3 4 5 6 h 1 ()t a2 123 4 5 6 amax -amax vmax v2 1 ()t 1 2 3456 () tt t s2 2 (1 cos ) 2 h s , 1t 1 t 21 (1 cos) 2 t h s 21 2 2 21 sin 2 cos 2 tt tt h v h a 柔性冲击 4.2从动件的常用运动规律 0 1 ()t s2

4、 1 2 3456 第7页/共49页 四、正弦加速度运动定律 无刚性冲击 无柔性冲击 11 2 21 sin() 2 tt sh 1 2 2 1 cos() tt h v 2 1 2 2 22 sin() tt h a 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 第8页/共49页 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

5、从动件的常用运动规律 第9页/共49页 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。 第10页/共49页 设计步骤 4.3按给定运动规律设计盘形凸轮轮廓 第11页/共49页 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

6、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rk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 第12页/共49页 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 第13页/共49页 （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

7、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； c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c0 e rb O 180 B1 B3 B4 B2 B5 B8 （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 c10 c8 c9 B7 120 B9 B10 60 B0 o S2 2 1( ) t 18012060 1 2 3 4 5 6 7 8 910 h 1 2 34 5 6 7 8 9 10 第14页/共49页 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 第15页/共49

8、页 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 第16页/共49页 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 第17页/共49页 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 第18页/共49页 2 max 18012060 o 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

9、后的一系 列位置，得 C1、C2、 等点，即为凸轮轮廓上的点。 A1 A2 A3 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A4 0 0 0 0 0 0 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； 0 rb B0 L 180 60 120 B1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 B 9 B1 0 1 C1 2 C2 3 C 3 C 4C 5 C 6 C 7 C 8 C 9 C1 0 R O A0 a - 第19页/共49页 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

10、 ； 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 第20页/共49页 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 minpk rr k r 的大小不受 的限制min 第21页/共49页 理论轮廓曲线为外凸时， minpk rr rp =min-rk 0 m

11、in rk minrk 0 min=rk min=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 minrk 0 min rk 第22页/共49页 二、压力角的校核 tan xy FF 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 第23页/共49页 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

12、大凸轮基圆半径rmin,使最大压力角max减小 。 第24页/共49页 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 。 2 1 tan v r 2min srr 2 min2 1 tan v rs 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。 第25页/共49页 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 第26页/共49页 双动式棘轮机构 原动杆 棘爪 棘轮 4.5间歇运动机构 第27页/共49

13、页 B O1 B O2 可换向的棘轮机构 4.5间歇运动机构 第28页/共49页 t t Ff N R k 无棘齿棘轮机构 4.5间歇运动机构 第29页/共49页 B O1 B O2 棘条机构 4.5间歇运动机构 第30页/共49页 二、棘轮机构的运动设计 cos rf F lF l ;sin fnrn FfF FF sin cos nn FF f tantan 4.5间歇运动机构 第31页/共49页 4.5间歇运动机构 z,m 第32页/共49页 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 第33页/共49页 4.5间歇运动机构 第34页/共49页 2.主要

14、参数 槽数z 运动关系(运动特性系数)： 4.5间歇运动机构 212 2 222 z 1 2 2 z z 1 22 0 22 m tz tz 拨盘1等速转动时 第35页/共49页 4.5间歇运动机构 1 201 202 2 P O2 S2F P O1 E 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) 2 n z z 要实现槽轮的间歇运动， 必须1 2 2 z n z 即 第36页/共49页 内啮合槽轮机构 4.5间歇运动机构 第37页/共49页 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 第38页/共49页 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 第39页/共49页 4.5间歇运动机构 第40页/共49页 4.5间歇运动机构 O2 O1 1 2 L K P 瞬心线附