任务4精压机中冲压机构与送料的设计

1、机械设计基础机械设计基础淄博职业学院淄博职业学院 机电工程学院机电工程学院 王雪艳王雪艳项目三项目三 常用机构的工作情况常用机构的工作情况 分析与设计分析与设计 知识目标知识目标运动副及其类型运动副及其类型绘制平面机构运动简图的方法绘制平面机构运动简图的方法平面连杆机构的基本类型、特性及工作原理平面连杆机构的基本类型、特性及工作原理作图法设计平面连杆机构的方法作图法设计平面连杆机构的方法凸轮机构的组成、分类、特点及从动件运动规律凸轮机构的组成、分类、特点及从动件运动规律反转法设计凸轮轮廓曲线的方法反转法设计凸轮轮廓曲线的方法间歇运动机构的类型、运动传递方式及应用间歇运动机构的类型、运动传递方式

2、及应用螺旋机构的类型、运动传递方式及应用螺旋机构的类型、运动传递方式及应用 能力目标能力目标 具有识读和绘制机构运动简图的能力具有识读和绘制机构运动简图的能力 初步会用作图法设计平面连杆机构初步会用作图法设计平面连杆机构 能用反转法设计凸轮轮廓曲线能用反转法设计凸轮轮廓曲线 了解间歇运动机构了解间歇运动机构 了解螺纹的基本知识及螺旋机构的应用了解螺纹的基本知识及螺旋机构的应用任务任务4 精压机中冲压机构与送料精压机中冲压机构与送料 机构的设计机构的设计 任务导入：任务导入： 机构的基本功用是转换运动形式，例如，将回转运动转换为摆动或往复式直线运动；将匀速运动转换为非匀速运动或间歇性运动等。机械

3、中，常用机构主要包括平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构和螺旋机构等。布置任务：布置任务： 如图所示为精压机主体单元机构运动示意图，试设计其中的冲压机构和送料机构。设计参数和要求：（1）冲压机构采用曲柄滑块机构，上模作上下往复直线运动，具有快速下沉、等速工作进给和快速返回的特性。行程速比系数K=1.5，上模行程H=200mm，偏距e=100mm。（2）送料机构采用盘形凸轮机构，将毛坯送入模腔，并将成品推出，坯料输送最大距离200mm。 精压机主体单元机构运动示意图精压机主体单元机构运动示意图 4.1 平面机构概述平面机构概述4.2 平面连杆机构平面连杆机构 4.3 凸轮机构凸轮机构 4.4 间

4、歇运动机构间歇运动机构4.5 螺旋机构螺旋机构任务资讯任务资讯任务任务4 精压机中冲压机构与送料精压机中冲压机构与送料机构的设计机构的设计 平面机构：所有构件都在同一平面或相互平行平面机构：所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构（常用的机构大多数为平的平面内运动的机构（常用的机构大多数为平面机构）。面机构）。（一）运动副及其分类（一）运动副及其分类 机构中每一构件都是通过一定形式和其他构件相连的，但显然不能是刚性的，而应保持相互连接的两构件之间能产生某些相对运动，这种使两构件直接接触而又彼此有一定的相对运动的联接称为运动副（不同于铆、焊等）。两构件之间的接触，不外乎以点、线、面三种形

5、式接触。转动副（铰链）：两转动副（铰链）：两个构件间只能绕某一个构件间只能绕某一轴线作相对旋转运动。轴线作相对旋转运动。1、低副：面接触、低副：面接触运动副的分类运动副低副高副铰链 固定铰链 活动铰链移动副：两个构件间只能作相对直线移动。移动副：两个构件间只能作相对直线移动。2、高副：点、线接触、高副：点、线接触平面高副凸轮高副齿轮高副空间运动副：空间运动副：球面高副螺纹低副球销副球面低副1、机构运动简图：用规定的符号和线条按一定的比例表示构件和运动副的相对位置，并能完全反映机构特征的简图。（二）平面机构运动简图（二）平面机构运动简图 对机构进行综合分析与设计时，并不需要了解机构的真实外形和具

6、体结构，只需简明地表达机构的运动原理，即用简单的线条和符号画出图形来进行方案讨论和运动、受力分析。 机构运动简图通常包含下列内容：构件数目、运动副的数目和类型、构件之间的联接关系、与运动变换相关的构件尺寸参数、主动件及其运动特性。 1、运动副及构件的表示方法、运动副及构件的表示方法构件均用线段或小方块等来表示。其中，画有斜线的表示机架。两构件组成转动副的表示方法如图4.4所示。其中小圆圈表示回转副，其圆心代表回转轴线。其中，图面垂直于回转轴线时用图4.4 a所示表示；图面不垂直于回转轴线时用图4.4 b所示表示。此外，当一个构件具有多个转动副时，则应把两条线交接处涂黑，或在其内部画上斜线，如图

7、4.4 c所示。两构件组成移动副的表示方法：两构件组成移动副的表示方法：两构件组成高副时，在简图中应当画出接触处的曲线轮廓：两构件组成高副时，在简图中应当画出接触处的曲线轮廓： 一对齿轮：用一对点划线的节圆表示一对齿轮：用一对点划线的节圆表示 凸轮：画出完整的轮廓曲线凸轮：画出完整的轮廓曲线 2112齿轮副：凸轮副：注意：为准确反映构件间原有相对运动，注意：为准确反映构件间原有相对运动， 1 1、表示转动副的小圆，圆心必须与转动、表示转动副的小圆，圆心必须与转动轴线重合，轴线重合， 2 2、移动导路与移动方向一致，、移动导路与移动方向一致， 3 3、表示高副的曲线其曲率中心与构件实、表示高副的

8、曲线其曲率中心与构件实际轮廓相符。际轮廓相符。其它部分常用机构运动简图符号其它部分常用机构运动简图符号 ：见表：见表4-1固定件（机架）：用来支承活动构件的构件（如气缸体）； (固结于定参考系的构件）主动件（原动件）：机构中作用有驱动力或力矩的构件 或者说运动规律已知的活动构件，如活塞从动件： 随原动件运动而运动的其余活动构件（如连杆、曲柄），其规律取决于原动件，其中输出预期运动的构件称输出构件或执行构件。2、平面机构运动简图的绘制、平面机构运动简图的绘制（1）机构中构件的分类）机构中构件的分类 一个固定件任何一个机构 一个或几个原动件 若干个从动件 分析研究机构的组成及运动原理，数清所有构件

9、的数目，确定机架、原动件和从动件。 由原动件开始，按照各构件之间运动传递路线，依次分析构件间的相对运动形式，确定运动副的类型和数目。 选择适当的视图平面，以便清楚地表达各构件间的运动关系。平面机构通常选择与构件运动平行的平面作为投影面。 选择适当的比例尺（单位：m/mm或mm/mm），按照各运动副间的距离和相对位置，以规定的线条和符号绘出运动简图。（2）运动简图的绘制步骤）运动简图的绘制步骤分析研究机构的组成及运动原理，数清所有构件的数目，确定机架、原动件和从动件。 单缸内燃机由10个构件组成。壳体及气缸体1是机架，活塞4在热能作用下上下移动，故视为原动件，其余为从动件。 例：绘制单缸内燃机的

10、机构运动简图合理选择视图确定运动副的类型和数目活塞4与连杆3相对转动构成转动副；运动通过连杆3传给曲轴2，连杆3与曲轴2联接构成转动副；曲轴2将运动通过与之相连的小齿轮10传给大齿轮9，大、小齿轮与机架构成转动副；大齿轮9与凸轮8同轴，凸轮8通过滚子将运动传给顶杆7，大、小齿轮之间及凸轮与滚子之间都构成高副；滚子与顶杆7构成转动副；顶杆7与机架构成移动副。选择适当的比例尺 （单位：m/mm或mm/mm），按照各运动副间的距离和相对位置，从原动件开始，以规定的线条和符号绘出机构运动简图。原动件上标上箭头（指示运动方向）。构件图样尺寸构件图样尺寸构件实际尺寸构件实际尺寸L L转动副的中心位置、移动

11、副的导路方位及高副接触点的位置等。要在原机构上实际测量机构的运动尺寸得到。标注比例尺和运动尺寸标注比例尺和运动尺寸 ABCDE1432710981合理选择原动件的瞬间位置合理选择原动件的瞬间位置 例：绘制活塞泵的机构运动简图1、用符号表示运动副2、绘制固定件3、绘制主、从动件3例：绘制颚式破碎机的机构运动简图车床传动原理图车床传动原理图课堂练习课堂练习分析减速器的组成自动送料机构自动送料机构分析下列各种机器的运动并绘制其机构运动简图鹤鹤式式起起重重机机牛牛头头刨刨床床任务资讯预 习任务44.2任务资讯 4.2.2平面连杆机构 二、平面连杆机构二、平面连杆机构有关的几个基本概念有关的几个基本概念

12、 1、连杆机构：构件间只有低副联接的机构。 2、平面连杆机构：所有构件均作平行于某一平面的平面运动的连杆机构。 3、四杆机构：具有四个构件（包括机架）的低副机构。4、杆：连杆机构中的构件。铰链四杆机构滑块四杆机构 平面连杆机构的特点及应用平面连杆机构的特点及应用优点：优点：1.低副为面接触，压强低、磨损量少。低副为面接触，压强低、磨损量少。2.构成运动副的表面为圆柱面或平面，制造方便。构成运动副的表面为圆柱面或平面，制造方便。3.容易实现常见的转动、移动及其转换，所以获得广泛容易实现常见的转动、移动及其转换，所以获得广泛应用。应用。 缺点：缺点：1.由于低副中存在着间隙，机构将不可避免的产生运

13、由于低副中存在着间隙，机构将不可避免的产生运动误差。动误差。2.平面连杆机构不易精确地实现复杂的运动规律。平面连杆机构不易精确地实现复杂的运动规律。3.运动构件产生的惯性力难以平衡，高速时会引起较运动构件产生的惯性力难以平衡，高速时会引起较大的振动，因此常用于速度较低的场合。大的振动，因此常用于速度较低的场合。 应用：各种机械、仪表中。应用：各种机械、仪表中。连架杆机架连架杆连杆4机架：固定不动的杆1，3连架杆：与机架相连的杆2连杆定义：构件间用四个转动副相联的平面四杆机定义：构件间用四个转动副相联的平面四杆机构。构。（一） 铰链四杆机构的基本类型 铰链四杆机构的基本形式：铰链四杆机构的基本形

14、式： 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 双摇杆机构双摇杆机构曲柄： 作整周转动的连架杆摇杆： 非整周转动的连架杆1、曲柄摇杆机构：一般以曲柄为主动件作等速、曲柄摇杆机构：一般以曲柄为主动件作等速转动，摇杆为从动件作往复摆动。转动，摇杆为从动件作往复摆动。 牛头刨床机构摄影机拉片机构搅拌机构雷达调整机构缝 纫 机传送机构2、双曲柄机构：通常主动曲柄作等速转动，、双曲柄机构：通常主动曲柄作等速转动，从动曲柄作变速转动。从动曲柄作变速转动。平行四边形机构：平行四边形机构： 若两曲柄的转向相同，且连杆与机架的长度相等，且两曲柄的长度也相等。摄像平台升降机构摄像平台升降机构 在这种机构中两

15、曲柄的角速度始终保持相等，且连杆始终作平动。 火火车车车车轮轮平行夹持机构平行四边形机构：平行四边形机构：反平行四边形机构：反平行四边形机构： 若两曲柄的转向相反，且连杆与机架的长度相等，且两曲柄的长度也相等。车车 门门 启启 闭闭 机机 构构逆（反）平行四边形机构车门启闭机构车门启闭机构 3、双摇杆机构：具有两个摇杆、双摇杆机构：具有两个摇杆 。鹤式起重机飞机起落架等腰梯形机构：两摇杆长度相等。等腰梯形机构：两摇杆长度相等。 （二） 铰链四杆机构基本类型的判别 设最长构件长度为lmax，最短构件为lmin，其余两构件长度分别为l、l。 最短杆与最长杆的长度之和小于等于其它两杆长最短杆与最长杆

16、的长度之和小于等于其它两杆长度之和。度之和。 取最短杆为机架双曲柄机构取最短杆任一相邻杆为机架曲柄摇杆机构取最短杆的对面杆为机架双摇杆机构最短杆与最长杆的长度之和大于其它两杆长度之和，最短杆与最长杆的长度之和大于其它两杆长度之和，则无论取哪个构件为机架，均为双摇杆机构则无论取哪个构件为机架，均为双摇杆机构 。例例4.2 如图如图4.20所示铰链四杆机构，所示铰链四杆机构，已知四杆长度分别是已知四杆长度分别是AB70，BC90，CD110，AD40，试以，试以不同杆为机架判断铰链四杆机构类型。不同杆为机架判断铰链四杆机构类型。 解：因为解：因为AD+CD=40+110=150ABBC160，所以

17、有如下判断：所以有如下判断： AD为机架是双曲柄机构；为机架是双曲柄机构； AB或或DC为机架是曲柄摇杆机构；为机架是曲柄摇杆机构； BC为机架是双摇杆机构。为机架是双摇杆机构。 课堂练习课堂练习P156 实作练习：实作练习：4.23基本类型基本类型:曲柄滑块机构：将曲柄摇杆机构中的摇杆曲柄滑块机构：将曲柄摇杆机构中的摇杆改为块，把它与机架联接的转动副化为移改为块，把它与机架联接的转动副化为移动副。动副。 （三） 曲柄滑块机构及其演化 偏置曲柄滑块机构，e0对心曲柄滑块机构，e=0 按曲柄的转动中心按曲柄的转动中心A是是否在移动导路上分为否在移动导路上分为 偏置曲柄滑块对心曲柄滑块双缸压气机压

18、力机工作原理搓丝机自动送料机构滑块3为机架定块机构 曲柄滑块机构取不同构件为机曲柄滑块机构取不同构件为机架会得到以下几种演化机构架会得到以下几种演化机构 ：构件1为机架， L2L1转动导杆机构连杆2为机架摇块机构构件1为机架， L20 。连杆机构输出件有急回特性的条件为：急回特性的应用： 在生产实际中，常利用机构的急回运动来缩短非生产时间，提高生产率，如牛头刨床、往复式运输机等。 对心曲柄滑块机构，因0，故无急回特性。偏置曲柄滑块机构，因0，故具有急回特性。摆动导杆机构，因，不可能出现0的情况，故恒具有急回特性。2、压力角与传动角、压力角与传动角costFFsinnFF 压力角愈小，机构的传力

19、效果愈好。所以，压力角愈小，机构的传力效果愈好。所以，衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。衡量机构传力性能，可用压力角作为标志。 CvtFnFF1 1、压力角、压力角：从：从动件受力方向与动件受力方向与受力点线速度方受力点线速度方向之间所夹的锐向之间所夹的锐角。角。 2 2、传动角、传动角:在连杆在连杆机构中，为度量方便，机构中，为度量方便，常用压力角的余角即常用压力角的余角即连杆与从动件间所夹连杆与从动件间所夹的锐角的锐角( (传动角传动角) )检验检验机构的传力性能。机构的传力性能。 min 传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机构中传动角愈大，机构的传力性能愈好，反之则不利于机

20、构中力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构出现最小力的传递。机构运转过程中，传动角是变化的，机构出现最小传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也是检验其传力性传动角的位置正好是传力效果最差的位置，也是检验其传力性能的关键位置。能的关键位置。 CvtFnFF为保证机器的正常传动：为保证机器的正常传动：n 一般机械中，推荐=4050。对于传动功率大的机构，如冲床、颚式破碎机中的主要执行机构，为使工作时得到更大的功率，可取min=50。对于一些非传动机构，如控制、仪表等机构，也可取40，但不能过小。 为此，必须确定= min时机构的位置，并检验是否min。 曲柄摇杆机构：最小传动角一般出现在

21、曲柄曲柄摇杆机构：最小传动角一般出现在曲柄ABAB与机与机架架ADAD共线的两个位置。从两个共线的两个位置。从两个minmin中取较小者为中取较小者为该机构的最小传动角该机构的最小传动角 。 minABCD常用机构出现最小传动角常用机构出现最小传动角minmin的位置的位置偏置曲柄滑块机构：当原动件为曲柄时，最小传动角偏置曲柄滑块机构：当原动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置。出现在曲柄与机架垂直的位置。摆动导杆机构：如以曲柄为摆动导杆机构：如以曲柄为原动件时，在任何位置曲柄原动件时，在任何位置曲柄通过滑块传给从动导杆的力通过滑块传给从动导杆的力的方向，与从动导杆受力点的方向，与

22、从动导杆受力点的速度方向始终一致，所以的速度方向始终一致，所以传动角传动角始终等于始终等于9090。3、死点位置、死点位置 当机构处于压力角90（即传动角0）的位置时，驱动力的有效分力Ft0。在此位置，无论怎样加大驱动力，均不能仅靠驱动力的作用，使从动件运动。机构的这种位置称为死点。 四杆机构是否存在死点位置，决定于从动件是否与连杆共线。 对于同一机构，若主动件选择不同，则有无死点的位置情况也不一样，如对于曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构，只有当曲柄为从动件时，才可能有死点位置。 (1) 在输出件上安装飞轮，靠惯性冲过死点。(2)利用机构的错位排列 ，将死点位置错开。顺利越过死点位置的措施顺利越过死

23、点位置的措施利用死点实利用死点实例例手动钻床 平面四杆机构的设计是指根据工作要求选定机构的类型，根据给定的运动要求确定机构的几何尺寸。 （五）平面四杆机构的设计设计方法： 1、作图法 2、解析法 3、实验法精确常需试凑 几何关系清晰，比较直观（1）设已知铰链四杆机构中连杆）设已知铰链四杆机构中连杆2的长度和它的三个位置的长度和它的三个位置B1C1、B2C2、B3C3，设计铰链四杆机构。，设计铰链四杆机构。1、按给定连杆的位置设计四杆机构、按给定连杆的位置设计四杆机构有确定解有确定解（2）如果只给定连杆的两个位置，则点）如果只给定连杆的两个位置，则点A和点和点D可分别在可分别在B1B2和和C1C

24、2各自的中垂线上任意选择。有无穷多解。各自的中垂线上任意选择。有无穷多解。 为了得到确定的解，可根据具体情况添加辅助条件，例如给定机架位置或提出其它结构上的要求等。 (1)根据设计要求，定出连杆(炉门)BC的两个已知位置B1C1，B2C2(取适当比例uL，uL=实际线性尺寸图样线性尺寸)。 (2)连接B1B2，C1C2，并作B1B2 ， C1C2的中垂线mm，nn。 (3)由于A，D两点可在mm，nn上任意选定，故有无穷多解。 一般可根据具体情况，给予辅助条件(如最小传动角、各杆尺寸允许范围或其他合理结构要求等)，以得到确定解。 若设计的辅助条件是转动副A须在B2C2的延长线上，且必须保证机架

25、AD的长度LAD，则可最终得到图所示的ABl C1D四杆机构。 其中LAB=AB. uL ， LCD=CD uL炉门启闭机构设计步骤如下：炉门启闭机构设计步骤如下：例例4.32、按、按K设计四杆机构设计四杆机构已知：曲柄摇杆机构，摇杆已知：曲柄摇杆机构，摇杆CD长度，摆角，长度，摆角，K，设计此机构（确定曲柄和连杆长），设计此机构（确定曲柄和连杆长）知识回顾：1：极位夹角:当输出件摇杆位于两极限位置时，对应的输入件曲柄在两位置之间所夹的锐角。2：摆角：机构中输出构件在两极限位置间的摆动角度。3：行程速化系数K11180KK180180K4：圆心角与圆周角的关系（1）按K设计曲柄摇杆机构已知：曲

26、柄摇杆机构，摇杆CD长度，摆角，K，设计此机构（确定曲柄和连杆长） (1)由给定的行程速比系数K，按公式计算出极位夹角 ； (2)选取适当的绘图比例尺uL，按已知的摇杆长度LCD和摆角，作出摇杆的两极限位置ClD和C2D。(3)连接C1 C2，作C1 C2 O= C2Cl O=90- ,得C1 O与C2O两直线的交点O。以O为圆心，OC1为半径作辅助圆L。在该圆周上允许范围内任选一点A，连ACl，AC2，则 C1AC2= 。(4)因极限位置处曲柄与连杆共线，故有:ACl=BC-AB；AC2=BC+AB，由此可求得：因此曲柄、连杆、机架的实际长度分别为： 由于A点任选，所以可得无穷多解。212A

27、CACAB212ACACBClABuABLlBCuBCLlADuADL当附加某些辅助条件，例如：给定机架长度LAD或最小传动角等，即可确定A点位置，使其具有确定解（2）按K设计偏置曲柄滑块机构已知：偏置曲柄滑块机构，偏心距e，行程H，K，设计此机构（确定曲柄和连杆长）。（3）按K设计摆动导杆机构已知：机架长度和行程速比系数K。60121218011180KK课堂练习1、铰链四杆机构中，当满足条件时，机构才可能有曲柄。 A、最短杆最长杆其余两杆之和 B、最短杆最长杆其余两杆之和 C、最短杆最长杆其余两杆之和2、铰链四杆机构具有急回特性的条件是。 A、0 B、 0 C、K13、在曲柄摇杆机构中，以

28、为机架时，机构一定为双摇杆机构。 A、最短杆 B、最短杆相对杆 C、最短杆相邻杆 4、在曲柄摇杆机构中，以为主动件时，机构会有死点位置。 A、曲柄 B、摇杆 C、连杆5、在曲柄摇杆机构中，当处于共线位置时，出现最小传动角。 A、曲柄与连杆 B、曲柄与机架 C、摇杆与机架6、当平面连杆机构在死点位置时，其压力角和传动角分别为。 A、90、0 B、0 、90 C、90 、90 7、摆动导杆机构中，当曲柄为主动件时，其导杆的传动角始终为。 A、90 B、0 C、45 课后练习课后练习实作练习：实作练习：4.34.7；4.25任务资讯布置作业布置作业实作练习：实作练习：4.24；4.26（一）凸轮机构

29、的应用和分类（一）凸轮机构的应用和分类凸轮：具有曲线轮廓或凹槽的构件。 从动件：运动规律受凸轮限制机架内燃机自动车床刀架移动机构实现间歇运动优点：选择适当的凸轮轮廓，能使从动件获优点：选择适当的凸轮轮廓，能使从动件获得任意预期的运动规律；结构简单紧凑、设得任意预期的运动规律；结构简单紧凑、设计方便。计方便。缺点：高副接触，易磨损，不适合高速重载，缺点：高副接触，易磨损，不适合高速重载，多用于传力不大的自动机械、仪表、控制机多用于传力不大的自动机械、仪表、控制机构及调节机构中。构及调节机构中。 （1 1）按照凸轮的形状分类）按照凸轮的形状分类 盘形凸轮（仅具有径向廓线尺寸变化盘形凸轮（仅具有径向

30、廓线尺寸变化并绕其轴线旋转的凸轮）并绕其轴线旋转的凸轮） 移动凸轮（作移动的平面凸轮）移动凸轮（作移动的平面凸轮） 圆柱凸轮（轮廓曲线位于圆柱面上圆柱凸轮（轮廓曲线位于圆柱面上并绕其轴线旋转的凸轮）并绕其轴线旋转的凸轮）盘形凸轮盘形凸轮内燃机配气机构 盘形凸轮盘形凸轮绕线机的排线装置盘形凸轮盘形凸轮机 械 手盘形凸轮盘形凸轮组合机构移动凸轮移动凸轮装卸料机构仿形机构移动凸轮移动凸轮仿形机构移动凸轮移动凸轮圆柱凸轮圆柱凸轮圆柱凸轮圆柱凸轮自动送料机构圆柱凸轮圆柱凸轮（2 2）按从动件的形状分类）按从动件的形状分类尖顶从动件：结构最简单，尖顶能与任意复杂尖顶从动件：结构最简单，尖顶能与任意复杂的凸

31、轮轮廓保持接触，以实现从动件的任意运动的凸轮轮廓保持接触，以实现从动件的任意运动规律。但尖顶易磨损，只适用于低速轻载的场合。规律。但尖顶易磨损，只适用于低速轻载的场合。滚子从动件：以铰接的滚子与凸轮轮廓接触，滚滚子从动件：以铰接的滚子与凸轮轮廓接触，滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，可承受较大的载荷，子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，可承受较大的载荷，但运动规律有一定限制，且滚子与滚轴之间有间隙，但运动规律有一定限制，且滚子与滚轴之间有间隙，故不适用于高速的凸轮机构。故不适用于高速的凸轮机构。平底从动件：以平底与凸轮轮廓接触，传动效平底从动件：以平底与凸轮轮廓接触，传动效率最高，且平底与凸轮轮廓间易形成

32、油膜，利于率最高，且平底与凸轮轮廓间易形成油膜，利于润滑，常用于高速凸轮机构。但是不能用于凸轮润滑，常用于高速凸轮机构。但是不能用于凸轮廓线有凹曲线的凸轮机构。廓线有凹曲线的凸轮机构。（3 3）按从动件的运动形式分类）按从动件的运动形式分类移动从动件移动从动件摆动从动件摆动从动件（4 4）按锁合方式分类）按锁合方式分类 力锁合（利用从动件的重力、弹簧力或其力锁合（利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮保持接触。他外力使从动件与凸轮保持接触。 ） 形锁合（利用凸轮和从动件的特殊几何结形锁合（利用凸轮和从动件的特殊几何结构使从动件与凸轮保持接触。构使从动件与凸轮保持接触。 ）（二）从动件

33、的常用运动规律（二）从动件的常用运动规律行程：从动件离轴心最近位置行程：从动件离轴心最近位置A到最远位置到最远位置B间移间移动的距离动的距离h。 1、凸轮机构的运动过程及有关名称、凸轮机构的运动过程及有关名称基圆：以轮廓的最小向径基圆：以轮廓的最小向径rb所作的圆。所作的圆。rb基圆半径基圆半径从动件的运动规律：从动件的位移、速度和加速度从动件的运动规律：从动件的位移、速度和加速度随凸轮转角的变化关系。随凸轮转角的变化关系。从动件的运动线图：以凸轮转角从动件的运动线图：以凸轮转角或时间或时间t t为横坐标，为横坐标，分别以从动件的位移分别以从动件的位移s s、速度、速度v v和加速度和加速度a

34、 a为纵坐标，为纵坐标，作出的凸轮转角与从动件的位移、速度和加速度变作出的凸轮转角与从动件的位移、速度和加速度变化关系曲线。化关系曲线。从从 动动 件件 位位 移移 曲曲 线线2、从动件常用运动规律、从动件常用运动规律（1）等速运动规律（2）等加速等减速运动规律（3）简谐（余弦加速度）运动规律特点： 从动件在某瞬时速度突变，其加速度、惯性力在理论上趋于无穷大，有刚性冲击。适用于低速轻载，从动杆质量不大，有匀速要求的场合。 （1）等速运动规律：当凸轮以等角速度）等速运动规律：当凸轮以等角速度1转转动时，从动件在推程或回程中的速度为常数。动时，从动件在推程或回程中的速度为常数。10mmS12040

35、 12080h取作图比例L例：已知从动件作等速运动例：已知从动件作等速运动, ,20mm20mm，00120120, , s s4040, , 120120, , 8080, ,作位移曲线图。作位移曲线图。0s（2）等加速等减速运动规律）等加速等减速运动规律特点： 加速度发生有限值的突变(A、B、C三点处），无速度突变，有柔性冲击，适用于中、低速场合 。 每一行程（推程或回程）的前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动。（3）简谐（余弦加速度）运动规律）简谐（余弦加速度）运动规律简谐运动：质点在圆周上作匀速运动, 它在这个圆的直径上的投影所构成的运动。特点：凸轮作匀速运动 从动件作余弦加速度

36、运动始点与终点有柔性冲击。若从动件作无停歇的升降升往复运动时，将得到连续的加速度曲线，无柔性冲击，可用于高速传动。 上述三种运动规律是最基本的也是最常用的运动规律，设计时可将不同的运动规律加以组合或改进，即可得各种形式的运动规律。 1、满足工作要求 2、加工制造方便 3、动力特性要好 通常，对于质量较大的从动件，应选择vmax较小的运动规律；对于高速凸轮机构，应考虑使amax不要太大。 运动规律的选择运动规律的选择课堂练习1、组成凸轮机构的基本构件有几个？ A、2个 B、3个 C、4个 D、5个2、凸轮轮廓与从动件之间的可动联接是什么类型的运动副？ A、移动副 B、高副 C、转动副 D、可能是

37、高副也可能是低副3、若要盘形凸轮机构的从动件在某段时间内停止不动，对应的凸轮轮廓应是什么曲线？ A、一段直线 B、一段圆弧 C、一段抛物线 D、以凸轮转动中心为圆心的圆弧4、从动件的推程采用等速运动规律时，在什么位置会发生刚性冲击？ A、推程的起始点 B、推程的中点 C、推程的终点 D、推程的的始点和终点5、当从动件作无停留区间的升降连续往复运动时，采用何种运动规律才不会发生冲击？ A、推程和回程均采用等速运动规律 B、推程和回程均采用等加速等减速运动规律 C、推程采用简谐运动规律，回程采用等加速等减速运动规律 D、推程和回程均采用简谐运动规律6、某凸轮机构从动件用来控制刀具的进给运动，试问处

38、在切削阶段时，从动件宜采用何种运动规律？ A、等速运动 B、等加速等减速运动 C、简谐运动 D、其它运动7、与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是。 A、惯性力难以平衡 B、点、线接触，易磨损 C、设计较为复杂 D、不能实现间歇运动8、与其它机构相比，凸轮机构最大的优点是。 A、可实现各种预期的运动规律 B、便于润滑 C、制造方便，易获得较高精度 D、从动件的行程可较大（三）凸轮轮廓曲线的设计方法（三）凸轮轮廓曲线的设计方法 给整个机构加给整个机构加 - -运运动动凸轮不动，凸轮不动，机架反转，机架反转，从动件作复合运动从动件作复合运动图解法绘制凸轮轮廓的方法 ： 设计凸轮机构，包括按使用要求选

39、择凸轮类型、设计凸轮机构，包括按使用要求选择凸轮类型、从动件运动规律（位移线图）和基圆半径等，据此从动件运动规律（位移线图）和基圆半径等，据此绘制凸轮轮廓。绘制凸轮轮廓。反转法反转法相对运动原理已知:rb、h、w1、从动件运动规律凸轮转角从动件运动 0 180 等速上升 h180 210 远休止210 300 等速下降 h 300 360 近休止1.1.作位移曲线作位移曲线( (取比例取比例s)s)S2103600180021003000h1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 122.2.分段等分推程角和回程角分段等分推程角和回程角w10123456789103.3.作基圆作基圆(

40、(注意比例一致注意比例一致) )4.-4.-1 1 方向等分基圆得导方向等分基圆得导轨轨5.5.量取相应位移量取相应位移6.6.作轮廓线作轮廓线注意比例一致注意比例一致11h按尖顶从动件作凸轮轮廓线0(理论轮廓) 理论轮廓线0工作轮廓线以滚子半径为半径，以0各点为圆心作圆作这些圆的内包络线 工作轮廓线（四）凸轮机构设计中应注意的问题（四）凸轮机构设计中应注意的问题 当采用滚子从动件时，要注意滚子半径的选择。滚子半径选择不当，使从动件不能实现给定的运动规律，这种情况称为运动失真。 滚子半径rT大于理论轮廓曲率半径min时，包络线会出现自相交叉现象，其中的阴影部分在制造时不可能制出，这时从动件不能

41、处于正确位置，致使从动件运动失真。避免方法是保证理论轮廓最小曲率半径min大于滚子半径rT，这时包络线不自交。 通常rT LBLA LB，所以螺母，所以螺母2 2的移动方向向左。的移动方向向左。 mmSSLLLBABA5 . 02)56(2)(2)(BABASSLLL2 2、滑动螺旋传动的应用、滑动螺旋传动的应用（1 1）传力螺旋）传力螺旋 具有增力特性的螺旋机构，称为传力螺旋。 螺旋千斤顶 压紧工件的手动螺旋压力机，在螺杆上安装了手轮，增加了螺旋副旋转作用力臂的长度，即增加了螺旋副的传力能力，从而使工件更可靠地被压紧。（2 2）传导螺旋）传导螺旋 用于转换运动形式、传递运动的螺旋机构，称为传

42、导螺旋。 传导螺旋通常用于车床、铣床、钻床、刨床等机床的工作台进给机构和千分尺（螺旋测微器）中。 车床丝杠传动，丝杠（螺杆）2驱使刀架（螺母）1作纵向进给运动。（3 3）微调螺旋）微调螺旋 镗床镗刀螺旋微调机构。螺杆为复式同向螺旋，当转动螺杆时，镗刀移动量非常微小，达到微量调节功能。（4 4）夹紧螺旋）夹紧螺旋 铣床夹具。螺杆为复式反向螺旋，当转动螺杆时，螺母A和螺母B能快速相向或相反运动，实现工件的快速夹紧和松开。（三）滚动螺旋机构（三）滚动螺旋机构 螺旋副中填充滚动体，当螺杆与螺母相对转动时，滚动体在滚道内滚动，使螺杆与螺母间的滑动摩擦转换成滚动磨擦，克服了滑动螺旋的缺点。但结构复杂，无自锁