第四章凸轮机构、间歇运动机构.ppt1-3-6

⑵ 缺点是：由于凸轮与从动件是高副接触，压力较大，易 磨损，故不宜用于大功率传动；又由于受凸轮尺寸限制，凸轮 机构也不适用于要求从动件工作行程较大的场合。
第二节 从动件的常用运动规律 学习从动件常用运动规律时，应掌握如下基本定义（参 照教材图3-5a）： ① 盘形凸轮的基圆和基圆半径rb； ② 推程和推程运动角 h；
绘制从动件位移线图时，横坐标代表凸轮转角或时间，比 例尺可任意选取，而不影响凸轮轮廓的设计。对于直动从动件，其 纵坐标代表位移，它的比例尺最好与凸轮轮廓的比例尺相同，以便 在位移线图上直接截取线段绘制凸轮轮廓。对于摆动从动件凸轮机 构的绘制，本教材未作要求，如需了解可参阅《机械原理》教材。
※
§3-3. 图解法绘制凸轮轮廓 要求能应用反转法原理绘制直动从动件盘形凸轮机构的凸 轮轮廓曲线。根据从动件的位置，可将直动从动件盘形凸轮机 构分为对心和偏置两种结构（图3-5，图3-6）。
三、典型实例分析
4．过B1、B2、B3…各点分别作偏距圆的一系列切线，它 们便是反转后各个位置从动件的导路； 5．沿以上各切线自基圆开始从图b上量取各位置从动件的 位 移 量 即 B1A1=1-1′，B2A2=2-2′，B3A3=3-3′…， 至 此 得 到 反转后滚子中心的一系列位置A1、A2、A3…； 6．将A0、A1、A2、A3…连成光滑曲线，便得到凸轮的理 论轮廓线β 0；
7．以理论廓线上各点为圆心、以rT为半径画一系列圆，再 作这些圆的内包络线，该包络线即为滚子从动件凸轮的实际轮 廓线β 。
8．最后将从动件及导路画出并标注上有关尺寸，最终完 成滚子从动件盘形凸轮机构的设计，见教材图4-4a。
四、复习题
1. 填空题
（1）按凸轮形状来分，凸轮机构可分为 类。
、
及
三
（2）在凸轮的休止角范围内，随凸轮的转动，从动件的运动位 置 。 （3）凸轮机构的压力角指的是凸轮机构中 与其 方向线之间所夹的锐角。 的 方向线
四、复习题
⒋ 作图题
⑴ 图 3-11为一偏置直动 从动件盘形凸轮机构。已知AB
段为凸轮的推程廓线，试在图 上标注推程运动角h。并用作
D
图法画出凸轮轮廓上D点与从
动件尖顶接触时的压力角。
图3-11
四、复习题
⑵ 试设计一对心直动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮基 圆半径rb= 40mm，滚子半径rT =10mm，当凸轮沿顺时针方向等速回 转时，从动件以等速运动规律上升，升程h=30mm，回程以等加速等
（4） 变转动为移动的机构有
及
Hale Waihona Puke 机构。（5）依靠外力维持接触的凸轮机构，在 时发生自锁的可 能性很小，故对这类凸轮只需对其 压力角进行校核。 （6）凸轮轮廓曲线是由 所决定的。
四、复习题
⒉ 选择题 （1）在凸轮机构中，从动件按等加速等减速运动规律运动，会 引起机构的 。 (A) 没有冲击； (B) 刚性冲击； (C) 柔性冲击。 （2）在设计凸轮机构时，要求承载能力大，耐磨损，应采用 从动件。 (A) 尖顶； (B) 滚子； (C) 平底。 （3）凸轮机构运动时，可能有很大冲击，其主要原因是 。 (A) 从动件运动规律选择不当； (B) 从动件往复运动的惯性； (C) 凸轮转速较高。 （4）设计一对心直动从动件盘形凸轮机构，当其他条件不变时， o o 最小传动角由40 减小为20 ，凸轮的尺寸会 。 (A) 减少； (B) 不变； (C) 增大。
三、典型实例分析
解：见教材。 1．选定适当的比例尺，确定凸轮的回转中心O ，以rb为 半径作基圆，以e为半径作偏距圆，过偏距圆的K点作直线沿从 动件导路方向与偏距圆相切，此导路与基圆的交点A0便是从动 件滚子中心的初始位置； 2. 用相同的比例尺绘制从动件的位移线图，见图4-4a，绘 制步骤如下： ⑴ 作一直角坐标系，横坐标为凸轮转角(取任意长度表示凸 轮回转一周的角度1=360°)，纵坐标为从动件的位移(与凸轮基 圆比例相同)，其升程 h=20mm； ⑵ 以相应的比例将横坐标分成 h=120°，s=90°， h=90°，s=60°；
第四章 凸轮机构
一、基本内容及学习要求 二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案
回目录
一、基本内容及学习要求
⒈ 基本内容 (1) 凸轮机构的应用和分类
一、基本内容及学习要求
⒉ 学习要求 ⑴ 了解凸轮机构的应用和分类方法。
第一节 凸轮机构的应用和分类 一、凸轮机构的应用
二、工作原理和特点
回目录
一、基本内容及学习要求
⒈ 基本内容 (1) 棘轮机构； (2) 槽轮机构。 ⒉ 学习要求 了解槽轮机构和棘轮机构的类型、传动特点和 应用场合。 ⒊ 重点 本章的重点是关于棘轮机构、槽轮机构的传动 特点和应用场合。
第五章 间歇运动机构
间歇运动机构是：当主动件连续运动时，从动件出现周期性停 歇状态的机构运动。间歇运动机构的类型很多，本章介绍棘轮机构 和槽轮机构的类型、特点和应用场合。
内燃机凸轮机构
三、凸轮机构的分类
1.按凸轮的形状分: （1）盘形凸轮 （2）移动凸轮 （3）圆柱凸轮 2.按从动件的型式分
（1）尖顶从动件
（2）滚子从动件 （3）平底从动件
2. 凸轮机构的特点
⑴ 优点是：只需确定适当的凸轮轮廓就可使从动件得到任 意预期的运动规律，结构简单，体积较小，易于设计。
减速运动，试用图解法绘制凸轮的轮廓。
五、复习题参考答案
⒈ ⑴ 盘形凸轮 ，移动凸轮， 圆柱凸轮 ⑵ 停留不动 ⑶ 从动件，运动，受力 ⑷ 凸轮机构， 曲柄滑块 ⑸ 回程，推程 ⑹ 从动件运动规律 ⒉ ⑴Ｃ ⑵Ｂ ⑶Ａ ⑷C
第五章
间歇运动机构
一、基本内容及学习要求
二、学习指导 三、典型实例分析 四、复习题 五、复习题参考答案
③ ④ ⑤ ⑥
远休止角 s； 回程和回程运动角h ； 近休止角s ； 从动件的升程h。
掌握等速运动规律 (图3-3 )和等加速等减速运动规律 位移(图3-4) 、速度和加速度线图的绘制方法。
等速运动规律的线图、等加速等减速运动规律的位移线 图作图步骤，见图3-3和图3-4。
图3-3
图3-4
第一节 棘轮机构
棘轮机构主要由棘轮、棘爪和机架组成。 一、 棘轮机构的工作原理
减速运动规律返回原处。对应于从动件各运动阶段，凸轮的转角为 h=150°，s=30°，h =120°，s =60°。试绘制从动件的位移 线图和凸轮的廓线。
⑶ 设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等 角速度逆时针方向回转，偏距e=10mm，凸轮基圆半径rb= 30mm，从 动件的升程 h =15mm，滚子半径rT =10mm，h =120°，s =30°， h=120°，s=90°。从动件在推程作等速运动，回程作等加速等
等加速等减速运动规律的速度曲线是连续的，不会出现刚性冲 击。但在图中A、B、C三处加速度曲线有突变，会产生有限值的惯 性力而导致柔性冲击。因此，这种运动规律只适用于中低速场合。 对于上述两种运动规律，应能熟练画出它们的位移线图，并能 掌握两种运动规律分别对机构产生的影响。除上述两种常用的运动 规律外，从动件的运动规律还有简谐运动规律（也称余弦运动规律 ）和摆线运动规律（也称正弦运动规律）等。简谐运动规律起点和 终点也有柔性冲击；而摆线运动规律对机构没有任何冲击。
三、典型实例分析
② 当s =90o时，从动件位于最远位置处停留不动，位移线 图为水平直线; ③ 从动件在回程作等速运动，其位移线图（为一斜直线） 见图4-3，并将回程运动角h = 90°分成3等分；
④ 当s=60 o时，从动件位于最近位置处停留不动，位移线 图为水平直线。
至此完成从动件位移曲线图的绘制。 3．自OA0开始，以O点为圆心沿 -1方向依次按h=120°， s =90°，h =90°，s=60°作射线，与基圆分别相交得B6、B7 、B10诸点，将推程运动角和回程运动角在基圆上分成与图b对 应的等分点，得B1、B2、B3、B4、B5和B8、B9诸点。
⑵ 凸轮机构的压力角
压力角指的是从动件上所受的法向力与受力点速度方向 间所夹的锐角。或从动件运动方向和接触轮廓法线方向所夹的 锐角，用 表示，见图3-10。 要求能用图解法确定从动件与凸轮轮廓在任意点接触时的
压力角大小。由于凸轮轮廓上各点的压力角是变化的，在设计 时应使最大压力角不超过许用值，即 max≤[]。
图3-8
图3-9
§3-4 凸轮机构设计中应注意的几个问题 ⑴ 滚子半径的选择 运动失真产生的原因是当凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率 半径小于或等于滚子半径时，凸轮实际轮廓曲线发生相交或出现 尖点（尖点容易磨损），使从动件不能按原有的运动规律运动， 致使造成运动失真。 在设计滚子从动件盘形凸轮机构时，由于设计不当，有时凸 轮实际轮廓会出现尖点或相交，此时可采取下列措施解决，以避 免凸轮机构运动失真： ① 通过减小滚子半径使凸轮轮廓在任何位置既不变尖又不 相交； ② 若滚子半径无法减小则应通过增大凸轮的基圆半径，以 保证凸轮实际轮廓的最小曲率半径大于零。
四、复习题
⒊ 问答题 （1）凸轮机构是如何分类的？ （2）从动件常用运动规律有哪几种？各有些什么特点？它们 对凸轮机构有何影响？
（3）何谓凸轮机构的压力角？试作图说明。
（4）何谓凸轮轮廓设计的反转法原理？ （5）何谓凸轮的理论廓线和实际廓线？对滚子从动件盘形凸 轮机构，当已知理论廓线需求实际廓线时，能否由理论廓线上的 向径减去滚子半径求得？为什么？ （6）滚子半径的选择与理论轮廓曲率半径有何关系？作图时 如出现实际轮廓变尖或相交，可采取哪些措施解决？
三、典型实例分析
(3) 作从动件的位移线图 ① 从动件在推程作等加速等减速运动，其位移线图按前述方 法及步骤绘制。 a) 沿1(t)轴将推程运动角h=120° 分为6等分，得1、2、…6 各点； b) 过原点O向左上方作射线OO与S2轴成某个合适的角度； c) 将OO线段分成相等的两段并按1∶4∶9对称分割； d)连接OA，过OO线的各分割点分别作OA的平行线，与OA 线段分别相交，得1、2、…6；过1、2、…6点作横坐标的 平行线，过坐标轴上的分割点1、2、…6作纵坐标的平行线，这些 线两两对应相交得1、2、…6点，将这些交点用光滑曲线相连， 即得到所求的位移线图，见图4-4a。(注：等加速段和等减速段的 抛物线的连结点应在横坐标为t /2和纵坐标为h/2的位置。)