精密仪器课件3凸轮和间歇机构

A
B
A
B
作业2：
用作图法设计一偏置直动尖底从动件盘形凸轮机构的部分凸轮廓线：推程和 远休止程所对应的部分。已知凸轮以等角速度回转，回转方向、从动件的初 始位置及偏置方式如图所示，e=10mm，R=35mm，从动件在推程以等速上 升，行程为h=30mm，升程角φ=150°，远休止角φs=30°。
作业： 在图示机构中，标出凸轮的基圆半径 r0；从动件的最大行程 h； 凸轮与从动件由A点接触到B点接触时，凸轮的转角 ；从动件的 位移量 S。 （ R=30 mm）。
当凸轮廓线外凸时：
´= - rk 若 =rk´= 0 变尖
磨损
若 <rk时，´ < 0 实际 廓线不存失真
设计时取 rk 0.8 min
必要时 r0 ↑ mi n ↑ rk ↑
4.凸轮机构的 压力角
α称为凸轮机构的压力角。 即凸轮与从动件接触点法 线方向与从动件上力作用 点的速度方向所夹的锐角。
选择运动规律时，要考虑
刚性冲击、柔性冲击 amax、vmax (F、P) 工程中常用高次多项式、改进型的运动规律
§3 盘形凸轮轮廓曲线的设计
工作要求→ 从动件运动规律→位移曲线 +其它条件→ 设计凸轮廓线
设计方法 →图解法、解析法 一般精度→图解法；高精度→解析法 ★ 设计原理： 起始位置，凸轮与从动件A点接触， 凸轮以1逆时针转过
动件和导路一起沿 -1 方向转 凸轮未动，从动件、导路反转， 动，则尖底的轨迹 →轮廓线。 运动规律不变。
将整个机构沿 - 1转过 角
B
s
B1
A'
A A1
1
1
§3 盘形凸轮轮廓曲线的设计
一、直动从动件盘形凸轮
1．尖底从动件
已知：s2 = s2 （ ）、r0 、1（ 逆时针）
设计凸轮廓线 步骤： （1）作位移线图s2 -，且等分1 、 3 （2）作基圆，取起始点B0 - 1
二、凸轮机构的类型
1、按凸轮的形状 圆柱凸轮、盘形凸轮（移动凸轮） 2、按从动件的运动形式 摆动从动件、移动从动件 3、按从动件的形式 尖底从动件、平底从动件、滚子从动件
§1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的优缺点 优点：只须设计适当的凸轮轮廓，便可使从动 件得到任意的预期运动，结构简单紧凑，设计 方便。 缺点：凸轮轮廓与从动件间为点或线接触，易 于磨损，所以通常多用于传力不大的控制机构 中。
F N f Ntg
N Ltg N Ltg
自动啮紧条件 棘爪和棘轮接触点的公法线
nn与AB线之间的夹角； 棘爪与棘齿间的摩擦角； 其值 arctgf ，f为滑动摩擦系数。
作业1： 在图示凸轮机构中，标出凸轮与从动件由A点接触到B点 接触时，凸轮的转角 ；从动件的位移量S及从动件的行程h （ R=30 mm）。
A

B A B

O
O
a)
理论廓线
h
c)
间歇运动机构 ：主动件连续运动从动件周期性间歇运动 一、槽轮机构 连续转动 间歇转动
一、槽轮机构—— 工作原理与运动特性
槽轮2转动时曲柄1的转角为
2 1 2 2 2 Z
一个运动循环中槽轮2的运 动时间 t d 对曲柄1的运动时间 t之比称为运动系数K。
K td t 2 1 2
E B 近休止、近休止角 4 1 + 2 + 3 + 4 = 2 运动规律s2 、v2、a2 变化规律： s2 (t)、 v2 (t)、 a2 (t) 或s2()、 v2()、 a2 ()
从动件的运wk.baidu.com规律取决于凸轮廓线的形状
设计时：工作要求从动件运动规律设计凸轮的轮廓曲线


2 Z Z 2 2Z
2
K 0 .5
Z 3
槽轮的运动时间总是小于其停歇时间。一般取Z=4～6。
一、槽轮机构—— 多圆销外啮合槽轮机构

运动系数
K 2 1 2

m
2 Z m m (Z 2) 2Z
2
K
m (Z 2) 2Z
1
m
2Z Z 2
理论廓线
§3 盘形凸轮轮廓曲线的设计
一、直动从动件盘形凸轮
2． 滚子从动件盘形凸轮 分析已知滚子从动件凸轮机构： 滚子中心 从动件的运动规律 中心轨迹与凸轮廓线 等距曲线 中心 尖底 凸轮廓线
3 2
理论廓线
以理论廓线为圆心，以滚子半 径 rk为半径作一系列小圆包 洛线实际廓线 r0一理论廓线的基圆半径
一、直动从动件盘形凸轮
2． 滚子从动件盘形凸轮 已知滚子从动件凸轮机构： 滚子中心 从动件的运动规律 滚子中心轨迹与凸轮廓线 等距 曲线
3 2
中心 尖底 凸轮廓线
理论廓线
以理论廓线为圆心，以滚子半
径 rk为半径作一系列小圆内 包洛线实际廓线 r0一理论廓线的基圆半径
r0
O
1
1
实际廓线

当Z＝3时，圆销数目可为1～5； 当Z＝4时或5时，圆销数目可为l～3； 当Z＝6时，圆销数目可为1或2。
二、棘轮机构—— 工作原理



棘轮3 摇杆2 驱动棘爪1 制动爪4 弹簧5
用来使制动爪4和棘轮3保持接触
第四章 间歇运动机构
间歇运动机构 ：主动件连续运动从动件周期性间歇运动 二、棘轮机构 连续转动 棘轮单项间歇运动
§2 从动件常用的运动规律
★ 运动规律：
以对心尖底直动从动件盘形凸轮机构 基圆 ：以凸轮的最小矢径 r0 为半径所作的圆 r0基圆半径 B点 起始、1 转动 接触点： B C 推程 、 推程角 1 、行程 h
C D 远休止、远休止角 2
D E 回程、 回程角 3
凸轮机构
凸轮机构的应用和分类 从动件常用运动规律 设计凸轮廓线 凸轮机构的压力角
§1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用
§1 凸轮机构的应用和分类
二、凸轮机构的类型
1、按凸轮的形状 盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮 2、按从动件的运动形式 摆动从动件、移动从动件
§1 凸轮机构的应用和分类
二、棘轮机构—— 棘齿的位置
二、棘轮机构—— 棘轮的常用齿形

单向驱动的棘轮机构，一般选用不对称梯形齿， 负荷较小时，可选用直线型三角形齿或圆弧型三角形齿; 双向驱动的棘轮机构，一般选用对称梯形齿。
二、棘轮机构——
棘轮能够顺利滑入棘齿并自动啮紧的条件
OBA 90

N Ltg F L
§2 从动件常用的运动规律
二、等加速等减速运动规律
(0 1/2) 等加速运动 (1/2 <1) 等减速运动 a2 = a0 v2 = a0t s2 = a0 t2/ 2 做出运动线图 速度曲线连续的，没有刚性冲击 但在 = 0、1/2、1 处加速度曲线 有突变，有柔性冲击 只能用于中低速、轻载场合 s = c t 2= k 2
理论廓线 实际廓线 r0
O
1
1
§3 盘形凸轮轮廓曲线的设计
一、直动从动件盘形凸轮
3． 滚子从动件盘形凸轮 ★ 滚子半径rk的选择 rk ↑ 强度↑；rk不当 运动失真
当凸轮廓线外凸时：
´= - rk
§3 盘形凸轮轮廓曲线的设计
一、直动从动件盘形凸轮
3． 滚子从动件盘形凸轮 ★ 滚子半径rk的选择 rk ↑ 强度↑；rk不当 运动失真
s
A
B A'
1
1
§3 盘形凸轮轮廓曲线的设计
工作要求→ 运动规律→位移曲线 +其它条件→ 设计凸轮廓线
设计方法 →图解法、解析法 一般精度→图解法；高精度→解析法 ★ 设计原理： 起始位置，凸轮与从动件A点接触， 反转法： 凸轮以1逆时针转过 → B 接触 从动件上升 s A → A’ 假定凸轮静止不动，使从



移动从动件，推程时 α≤30度 摆动从动件，推程时 α≤45度 回程 α≤80度
4.凸轮机构的 压力角
基圆半径大的凸轮压力角小。
rb 1 . 8 r rT ( 6 ~ 10 )
(mm) r—凸轮轴的半径； r —滚子半径。 T
间歇运动机构
槽轮机构 棘轮机构
间歇运动机构
B0 B10 B9
C10 C9 C1
（3）沿 -1分基圆为1 、 2、3 、4 且等分1 、 3 （4）量取相应位移量
（5）光滑连接B0 、 B1 、B2 … B0
B1
C2
4 3
C7
B2 B3
O
1 2
C6 C5
C3 C4
B8
C8
凸轮廓线。
B7
B4
B6
B5
§3 盘形凸轮轮廓曲线的设计
= 1：2：3……
s = 1：4：9……
§2 从动件常用的运动规律
三、余弦加速度运动规律
s2
v2
h 2
(1 cos

t1

t1
t)
s2
h 2t1
sin
t
a2
h 2 t1
2
2
cos

t1
t
做出运动线图 始、末点仍有柔性冲击 用于中低速、中轻载场合
§2 从动件常用的运动规律
= 1：2：3……
s = 1：4：9……
§2 从动件常用的运动规律
二、等加速等减速运动规律
(0 1/2) 等加速运动 (1/2 <1) 等减速运动 a2 = a0 v2 = a0t s2 = a0 t2/ 2 做出运动线图
16 9 4 7' 6' 5'
没有刚性冲击
但在 = 0、1/2、1 处有柔性冲击 只能用于中低速、轻载场合 s = c t 2= k 2
3
2
A
1
1
§3 盘形凸轮轮廓曲线的设计
工作要求→ 运动规律→位移曲线 +其它条件→ 设计凸轮廓线
设计方法 →图解法、解析法 一般精度→图解法；高精度→解析法 ★ 设计原理： 起始位置，凸轮与从动件A点接触， 凸轮以1逆时针转过 → B 接触 从动件上升 s A → A’
3
2
将整个机构沿 - 1转过 角
§2 从动件常用的运动规律
§2 从动件常用的运动规律
一、等速运动规律
v2 = v0
s2 = v0 t a2 = 0 做出运动线图 在起始、终了位置：
a 2 lim
v0 t 0v t

t 0
a 2 lim
t 0
理论上：a 惯性力 极大冲击—刚性冲击 只能用于低速、轻载场合