凸輪機(jī)構(gòu)及間歇機(jī)構(gòu)

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1、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

2、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

3、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

4、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?，故慣性力的突變也是有限值，對凸輪機(jī)構(gòu)的沖擊也是有限的，故稱為柔性沖擊。二）.簡諧運(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)

5、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)針方向轉(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)針方向分成對應(yīng)的等分A1、A2……。erbCAO過分點(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

6、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s＝f（?）求：凸輪輪廓曲線上各點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)計(jì)原理－反轉(zhuǎn)法極點(diǎn)極軸極坐標(biāo)系向徑極角COAC0五凸輪機(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)：對于移動(dòng)從動(dòng)件，推程時(shí)對于擺動(dòng)從動(dòng)件，推程時(shí)回程壓力角：不考慮摩擦?xí)r，凸輪對從動(dòng)件的正壓力（沿n－n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?；鶊A半徑的大小會(huì)影響壓

7、力角半徑越大壓力角越?。ㄏ嗤\(yùn)動(dòng)條件）對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4～6二）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