凸輪機構及間歇運動機構

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1、第四章 凸輪機構及間歇運動機構4.1 凸輪機構的類型4.2 從動件的常用運動規(guī)律 4.3 按給定運動規(guī)律設計盤形凸輪輪廓 4.4 設計凸輪機構應注意的問題 4.5 間歇運動機構 4.6 凸輪機構及間歇運動機構的應用 4.1凸 輪 機 構 的 類 型 一 、 按 凸 輪 的 形 狀 分 類4.1凸 輪 機 構 的 類 型 尖 頂 從 動 件二 、 按 從 動 件 的 型 式 分 類平 底 從 動 件 滾 子 從 動 件4.1凸 輪 機 構 的 類 型 1 1s2 t C hS sD 2h行 程 推 程 運 動 角 遠 休 止 角 回 程 運 動 角近 休 止 角t Bo 1 s2Drb eA B

2、C凸 輪 的 基 圓 該 位 置 為 初 始 位 置4.2從 動 件 的 常 用 運 動 規(guī) 律 4.2從 動 件 的 常 用 運 動 規(guī) 律 常 用 的 從 動 件 運 動 規(guī) 律 ：一、等速運動規(guī)律當 凸 輪 以 等 角 速 度 回 轉(zhuǎn) 時 ，若 從 動 件 上 升 或 下 降 的 速 度為 一 常 數(shù) ， 這 種 運 動 規(guī) 律 稱為 等 速 運 動 規(guī) 律 。 1 h ( )t ttOS2 1( )tv 0Ov2 1( )tOa2 1( )t 從 動 件 在 運 動 起 始 位 置 和 終止 兩 瞬 時 的 加 速 度 在 理 論 上由 零 值 突 變 為 無 窮 大 ， 慣 性力 也

3、 為 無 窮 大 。由 此 的 沖 擊 稱 為 剛 性 沖 擊 。適 用 于 低 速 場 合 。 4.2從 動 件 的 常 用 運 動 規(guī) 律 二、等加速等減速運動規(guī)律從 動 件 在 前 半 行 程 作等 加 速 運 動 ， 后 半 行程 作 等 減 速 運 動 。 149410 ( )t tt h1 42 3 5 60 1( )t s20 1( )t v v max0 1( )t a 0a m e在 o， m， e， 各 點 處 的加 速 度 為 突 然 變 化 的 有限 值 的 變 化 ， 因 而 產(chǎn) 生有 限 慣 性 力 的 改 變 ， 結(jié)果 將 引 起 所 謂 柔 性 沖 擊 。適 用

4、 于 中 、 低 速 場 合 。 4.2從 動 件 的 常 用 運 動 規(guī) 律 三、簡諧運動規(guī)律質(zhì) 點 在 圓 周 上 作 勻 速 運 動時 ， 它 在 這 個 圓 的 直 徑 上的 投 影 所 構 成 的 運 動 稱 為簡 諧 運 動 。 1234 5 6 h 1( )t a2 1 2 3 4 5 6a max -a max v maxv2 1( )t 1 2 3 4 5 6( )t tt s22 (1 cos )2hs , 1 t 1t 2 1(1 cos )2 ths 2 1222 1sin2 cos2t tt thv ha 柔 性 沖 擊4.2從 動 件 的 常 用 運 動 規(guī) 律0

5、1( )t s2 1 2 3 4 5 6 四、正弦加速度運動定律無 剛 性 沖 擊無 柔 性 沖 擊1 12 21 sin( )2t ts h 12 21 cos( )t thv 2 12 2 22 sin( )t tha 從 動 件 的 加 速 度 采 用 按 正 弦曲 線 變 化 的 運 動 規(guī) 律 。 4.2從 動 件 的 常 用 運 動 規(guī) 律 選 擇 從 動 推 桿 的 運 動 規(guī) 律 時 ， 除 考 慮 沖 擊 外 ， 還應 注 意 各 種 運 動 規(guī) 律 的 最 大 速 度 vmax的 影 響 。最 大 速 度 從 動 件 的 最 大 動 量（ 動 量 較 大 時 ， 在 從 動

6、 件 起 動 、 停 止 時 會 產(chǎn) 生較 大 的 沖 擊 ）最 大 加 速 度 從 動 件 的 最 大 慣 性 力 動 壓 力（ 機 構 零 件 的 強 度 與 運 動 副 的 磨 損 ）選 擇 從 動 桿 的 運 動 規(guī) 律 時 必 須 綜 合 考 慮 。4.2從 動 件 的 常 用 運 動 規(guī) 律 4.3按 給 定 運 動 規(guī) 律 設 計 盤 形 凸 輪 輪 廓解 析 法 、 作 圖 法一 、 移 動 從 動 件 盤 形 凸 輪 輪 廓 的 繪 制1.對 心 尖 頂 移 動 從 動 件 盤 形 凸 輪 機 構反 轉(zhuǎn) 法 原 理 ：假 想 給 整 個 機 構 加 一 公 共 角 速度 -,

7、則 凸 輪 相 對 靜 止 不 動 ，而 推 桿 一 方 面 隨 導 軌 以 -繞 凸輪 軸 心 轉(zhuǎn) 動 ， 另 一 方 面 又 沿 導軌 作 預 期 的 往 復 移 動 。 推 桿 尖頂 在 這 種 復 合 運 動 中 的 運 動 軌跡 即 為 凸 輪 輪 廓 曲 線 。 設 計 步 驟4.3按 給 定 運 動 規(guī) 律 設 計 盤 形 凸 輪 輪 廓 采 用 滾 子 從 動 件 時 ： 注 意 ： 凸 輪 基 圓 半 徑 指 理 論 廓 線的 最 小 半 徑設 計 說 明 ：1) 將 滾 子 中 心 看 作 尖 頂 ， 然 后 按尖 頂 推 桿 凸 輪 廓 線 的 設 計 方 法 確定 滾

8、子 中 心 的 軌 跡 ， 稱 其 為 凸 輪的 理 論 廓 線 ；2)以 理 論 廓 線 上 各 點 為 圓 心 ， 以 滾子 半 徑 r k為 半 徑 ， 作 一 系 列 圓 ；3) 再 作 此 圓 族 的 包 絡 線 ， 即 為 凸輪 工 作 廓 線 （ 實 際 廓 線 ） 。 4.3按 給 定 運 動 規(guī) 律 設 計 盤 形 凸 輪 輪 廓 2.尖 頂 偏 置 移 動 從 動 件 盤 形 凸 輪 機 構設 計 步 驟 與 對 心 直 動 相 同偏 距 圓 ： 以 凸 輪 軸 心 O為 圓 心 ，以 偏 距 e為 半 徑 作 的 圓 。應 注 意 的 不 同 點 ： 先 作 出 基 圓

9、和 偏 距 圓 ， 根 據(jù) 推桿 偏 置 方 向 確 定 其 起 始 位 置 。 偏 距 圓 與 位 移 線 圖 對 應 等 分 。 推 桿 在 反 轉(zhuǎn) 運 動 中 依 次 占 據(jù) 的位 置 都 是 偏 距 圓 的 切 線 。4.3按 給 定 運 動 規(guī) 律 設 計 盤 形 凸 輪 輪 廓 （ 1） 按 已 設 計 好 的 運 動 規(guī) 律 作 出 位 移 線 圖 ；- （ 2） 按 基 本 尺 寸 作 出 凸 輪 機 構 的 初 始 位 置 ；（ 3） 按 - 方 向 劃 分 偏 距 圓 得 c0、 c1、 c2等 點 ； 并 過 這 些 點 作 偏 距 圓 的 切 線 ， 即 為 反 轉(zhuǎn) 導

10、 路 線 ；c1c2c3c4c5c6c7 c0erbO180 B1B3B4 B2B5B8 （ 4） 在 各 反 轉(zhuǎn) 導 路 線 上 量 取 與 位 移 圖 相 應 的 位 移 ， 得 B1、 B2、 等 點 ， 即 為 凸 輪 輪 廓 上 的 點 。B6 c10c8 c9B7 120B9 B1060 B0 oS2 2 1()t180 120601 2 3 4 5 6 7 8 910h1 2 34 56 7 8910 采 用 滾 子 從 動 件 時 ：4.3按 給 定 運 動 規(guī) 律 設 計 盤 形 凸 輪 輪 廓 滾子中心將描繪一條與凸輪廓線法向等距的曲線理論廓線。rb指的是理論廓線的基圓。反

11、 轉(zhuǎn) 法4.3按 給 定 運 動 規(guī) 律 設 計 盤 形 凸 輪 輪 廓 作內(nèi)包絡線，得到凸輪的實際廓線； 若同時作外包絡線，可形成槽凸輪廓線。4.3按 給 定 運 動 規(guī) 律 設 計 盤 形 凸 輪 輪 廓 二 、 擺 動 從 動 件 盤 形 凸 輪 輪 廓 的 繪 制設 計 要 求 ：運 動 規(guī) 律 與 直 動 推 桿 的 運 動 規(guī) 律 相 同 ， 所 不 同 的 是 將 從 動件 的 位 移 改 為 角 位 移 。4.3按 給 定 運 動 規(guī) 律 設 計 盤 形 凸 輪 輪 廓 2 max180 12060o 1 2 3 4 5 6 7 8 910（ 1） 作 出 角 位 移 線 圖

12、；（ 2） 作 初 始 位 置 ；（ 4） 找 從 動 件 反 轉(zhuǎn) 后 的 一 系列 位 置 ， 得 C 1、 C2、 等 點 ， 即 為 凸 輪 輪 廓 上 的 點 。A1A2A3A5A6 A7 A8 A9 A10A 4 000000 0 0 0 0 （ 3） 按 - 方 向 劃 分 圓 R得A0、 A1、 A2等 點 ； 即得 機 架 反 轉(zhuǎn) 的 一 系 列 位 置 ；0rb B0 L18060 120 B1B2B3B4B5B6B7B8 B9 B10 1C12C2 3 C3C4C5C6C7C8 C9 C10 RO A0a - 用圖解法設計凸輪輪廓曲線小結(jié)：1） 確 定 基 圓 和 推 桿

13、的 起 始 位 置 ；2） 作 出 推 桿 在 反 轉(zhuǎn) 運 動 中 依 次 占 據(jù) 的 各 位 置 線 ；3） 根 據(jù) 推 桿 運 動 規(guī) 律 ， 確 定 推 桿 在 反 轉(zhuǎn) 所 占 據(jù)的 各 位 置 線 中 的 尖 頂 位 置 ， 即 復 合 運 動 后 的 位 置 ；4） 在 所 占 據(jù) 的 各 尖 頂 位 置 作 出 推 桿 高 副 元 素 所形 成 的 曲 線 族 ；5） 作 推 桿 高 副 元 素 所 形 成 的 曲 線 族 的 包 絡 線 ，即 是 所 求 的 凸 輪 輪 廓 曲 線 。4.3按 給 定 運 動 規(guī) 律 設 計 盤 形 凸 輪 輪 廓 4.4設 計 凸 輪 機 構

14、應 注 意 的 問 題一 、 滾 子 半 徑 的 選 擇理 論 輪 廓 曲 線 為 內(nèi) 凹 曲 線 時 ， 實 際 輪 廓 曲 線 的 曲 率 半 徑 rp為 理 論 輪 廓 曲 線 的 曲 率 半 徑 與 滾子 半 徑 rk之 和 ， 即0 min minp kr r kr 的 大 小 不 受 的 限 制min 理 論 輪 廓 曲 線 為 外 凸 時 ， minp kr r rp =min-rk0 minrkminrk 0 min=rkmin=rk 為 避 免 運 動 失 真 ，rp =min-rk3mm建 議 ： rk0.8min 4.4設 計 凸 輪 機 構 應 注 意 的 問 題 mi

15、nrk0 minrk 二 、 壓 力 角 的 校 核 tanx yF F 自 鎖 max 移 動 從 動 件 推 程 ，擺 動 從 動 件 推 程 ，移 動 、 擺 動 從 動 件 回 程 ， 30 45 70 80 4.4設 計 凸 輪 機 構 應 注 意 的 問 題 4.4設 計 凸 輪 機 構 應 注 意 的 問 題設計凸輪機構：選 定 基 圓 半 徑 rmin,繪 制 凸 輪 輪 廓 曲 線對 輪 廓 推 程 各 處 的 壓 力 角 進 行 校 核檢驗方法：在 理 論 輪 廓 線 比 較 陡 的 地 方 取 若 干 點 ， 作 壓 力角 校 核 。修改設計：加 大 凸 輪 基 圓 半

16、徑 r min,使 最 大 壓 力 角 max減 小 。 三 、 基 圓 半 徑 對 凸 輪 機 構 的 影 響設 計 凸 輪 機 構 時 ， 凸 輪 的 基 圓 半 徑 rmin越 小 ， 設計 的 凸 輪 機 構 就 越 緊 湊 ， 但 是 基 圓 半 徑 過 小 會引 起 壓 力 角 增 大 ， 致 使 凸 輪 機 構 工 作 情 況 變 壞 。21tanvr 2 mins r r 2min 21tanvr s 4.4設 計 凸 輪 機 構 應 注 意 的 問 題只 能 在 保 證 max不 超 過 許 用 值 的 前 提 下 考 慮縮 小 凸 輪 的 尺 寸 。 O 擺 桿棘 爪棘 輪

17、 制 動 棘 爪一 、 棘 輪 機 構1.工 作 原 理4.5間 歇 運 動 機 構 雙 動 式 棘 輪 機 構原 動 桿棘 爪 棘 輪4.5間 歇 運 動 機 構 BO1B O2 可 換 向 的 棘 輪 機 構4.5間 歇 運 動 機 構 t tFfN R k 無 棘 齒 棘 輪 機 構4.5間 歇 運 動 機 構 BO1B O2 棘 條 機 構4.5間 歇 運 動 機 構 二 、 棘 輪 機 構 的 運 動 設 計 cosr fF l F l ; sinf n r nF fF F F sincosn nF F f tan tan 4.5間 歇 運 動 機 構 4.5間 歇 運 動 機 構z

18、, m 二 、 槽 輪 機 構1.工 作 原 理槽輪圓柱銷撥盤機架4.5間 歇 運 動 機 構 4.5間 歇 運 動 機 構 2.主 要 參 數(shù)槽 數(shù) z運 動 關 系 (運 動 特 性 系 數(shù) )：4.5間 歇 運 動 機 構2 1 222 2 2z 1 22 z z 12 2 02 2mt zt z 撥 盤 1等 速 轉(zhuǎn) 動 時 4.5間 歇 運 動 機 構1201202 2 PO2S2FP O1E 當 撥 盤 上 只 有 一 個 圓 柱 銷 ，0.5 運 動 時 間 總 小 于 靜 止 時 間n個 圓 柱 銷 ：( 2)2n z z 要 實 現(xiàn) 槽 輪 的 間 歇 運 動 ，必 須 1

19、2 2zn z 即 內(nèi) 嚙 合 槽 輪 機 構4.5間 歇 運 動 機 構 當 給 出 槽 輪 的 徑 向 槽 數(shù) z， 并 由 結(jié) 構 確 定 中 心 距 a和 圓 柱 銷半 徑 r1之 后 ， 外 嚙 合 的 單 圓 柱 銷 槽 輪 機 構 的 主 要 尺 寸 ， 可用 下 列 公 式 計 算 ：4.5間 歇 運 動 機 構 三 、 不 完 全 齒 輪 機 構 主 動 輪 1為 只 有 一 個 或幾 個 齒 的 不 完 全 齒 輪 ，從 動 輪 2可 以 是 普 通 的完 全 齒 輪 ， 也 可 以 是由 正 常 齒 和 帶 鎖 住 弧的 厚 齒 彼 此 相 間 組 成 。4.5間 歇 運

20、 動 機 構 4.5間 歇 運 動 機 構 4.5間 歇 運 動 機 構O2O 1 12L KP 瞬 心 線 附 加 桿 L,K為 減 小 剛 性 沖 擊 ： 4.凸 輪 間 歇 運 動 機 構圓 柱 凸 輪 式 間 隙 運 動 機 構 蝸 桿 形 凸 輪 間 隙 運 動 機 構4.5間 歇 運 動 機 構 4.6凸 輪 機 構 及 間 歇 運 動 機 構 的 應 用 4.6凸 輪 機 構 及 間 歇 運 動 機 構 的 應 用 4.6凸 輪 機 構 及 間 歇 運 動 機 構 的 應 用 4.6凸 輪 機 構 及 間 歇 運 動 機 構 的 應 用 4.6凸 輪 機 構 及 間 歇 運 動 機 構 的 應 用