第5章 凸轮机构及间歇运动机构.ppt

凸轮机构的组成和工作原理,凸轮机构,凸轮机构的特点、应用和分类 凸轮机构从动件运动规律 凸轮轮廓曲线的设计,一、凸轮机构的特点与应用,可实现从动件的各种复杂运动规律 结构简单 易磨损（高副,常用于自动化生产设备中传力不大的场合,5.1 凸轮机构的特点、应用和分类,凸轮式内燃机配气机构,二、凸轮机构的类型,1、按凸轮的形状分类,1、盘形回转凸轮,2、移动凸轮,盘形凸轮结构,盘形凸轮的结构,3、圆柱回转凸轮,2、按从动件的形状分类,1、尖顶从动件,2、滚子从动件,2、平底从动件,3、 按从动件的运动形式分类,摆动从动件,移动从动件,4、按锁合方式分类,形锁合如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等,力锁合如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等,5-2 常用的从动件运动规律,5.2.1 从动件的位移图线,基圆以凸轮最小半径rb所作的圆，rb称为凸轮的基圆半径。 推程、推程运动角,推杆的运动规律是指推杆在运动过程中，其位移、速度和加速度随时间变化（凸轮转角变化）的规律,远停歇、远停歇角,回程、回程运动角,近停歇、近停歇角,行程h,位移sr-rb,凸轮轮廓与位移图线之间的关系,一、等速运动规律,运动方程式一般表达式,运动特性推杆在运动的起始点和终止点因速度有突变，在理论上加速度值为瞬时无穷大，产生刚性冲击,推程运动线图,适用场合低速、轻载,二、等加速等减速运动规律,运动方程式一般表达式,运动特性在起点、中点和终点时，加速度存在有限的突变，引起柔性冲击 适用场合中速、轻载,三、简谐运动规律（余弦加速度运动规律,推杆推程运动方程式,推杆回程运动方程式,运动特性加速度在起点和终点时有有限数值的突变，故也有柔性冲击 适用场合中速、中载,四、正弦加速度运动规律,推杆推程运动方程式,推杆回程运动规律与推程时的相对称,运动特性加速度在没有突变，没有冲击 适用场合高速,各种运动规律比较,等速运动规律 有刚性冲击 低速轻载,等加速等减速运动 柔性冲击 中速轻载,余弦加速度运动规律 柔性冲击 中低速重载,正弦加速度运动规律 无冲击 中高速轻载,五次多项式运动规律 无冲击 高速中载,运动规律 运动特性 适用场合,从动件运动规律的选择,对运动规律有要求的凸轮机构，只能按所规定的运动规律来设计 只对推杆工作行程有要求，而对运动规律无特殊要求时，推杆运动规律选取应从便于加工和动力特性来考虑。 低速轻载凸轮机构采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓曲线。 高速凸轮机构首先考虑动力特性，以避免产生过大的冲击。 大质量从动件不宜选用max太大的运动规律 高速度从动件不宜选用amax太大的运动规律,从动件位移图线的绘制,5-3 凸轮轮廓曲线设计,一、 反转法的原理,本章重点,二、用作图法设计凸轮轮廓,设计要求已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。而推杆的运动规律如图所示。试设计该对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线,1、对心直动尖顶从动件盘形凸轮,2、对心直动滚子从动件盘形凸轮,设计原理,2、对心直动滚子从动件盘形凸轮,已知条件 凸轮的基圆半径为r0,滚子半径rr,凸轮沿逆时针方向等速回转。推杆的运动规律如图所示。试设计对心直动滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线,3、对心直动平底从动件盘形凸轮,已知条件 凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。推杆的运动规律如图所示。试设计对心直动平底从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线,4、偏置尖顶直动从动件盘形凸轮机构,设计原理,例题偏置尖顶直动从动件盘形凸轮机构,5、尖顶摆动从动件盘形凸轮机构 已知条件已知凸轮的基圆半径r0,凸轮转动方向。凸轮转动中心与从动件摆动中心的距离，从动件的长度，从动件的运动规律,例题,4、用作图法设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮以等角速度逆时针回转，右偏距10，基园半径30，滚子半径5。从动件运动规律为推程等加速等减速上升16，推程运动角150；远休止角120 ；回程等减速等加速，回程运动角30 ；近休止角60 。 5、试设计一对心直动平底从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮以等角速度顺时针回转，基园半径30。从动件运动规律为推程等加速等减速上升16，推程运动角150；远休止角120 ；回程等减速等加速，回程运动角30 ；近休止角60,例题,用作图法设计一对心直动滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮以等角速度逆时针回转，基园半径30，滚子半径5。从动件行程为16，运动规律如习题（2）中图5-17所示，其中1120 、 260 、 3120 、 460,一、 凸轮机构的压力角,1. 凸轮机构的压力角从动件运动方向与其受力方向之间所夹的锐角,5-4 凸轮机构的压力角和基圆半径,，F1 超过摩擦力时，机构将发生自锁,有效分力F2Fcos 有害分力F1Fsin,各种凸轮机构压力角的绘制,返回,二、 凸轮机构的压力角与基圆半径之间的关系,跳过,越大，r0越小，凸轮机构紧凑,越小，r0越大，凸轮机构传力性能越好，但机构不紧凑 推荐,d安装凸轮处轴径 rr滚子半径,理论廓线的曲率半径r 实际廓线的曲率半径ra,三、 滚子半径的选取,内凹轮廓,滚子半径rr,外凸轮廓 rar-rr,结论 外凸的凸轮轮廓曲线, 应使rr1-5mm,另外滚子半径还受强度、结构等的限制，因而也不能做得太小，通常取滚子半径rr0.4r0,5.5 间歇运动机构,一、棘 轮 机 构,棘轮机构的工作原理和类型,1、齿式棘轮机构,1、单动式棘轮机构,双动式及可变向棘轮机构,翻转变向棘轮机构 回转变向棘轮机构,外啮合式棘轮机构 内啮合式棘轮机构,自行车中的棘轮机构,棘轮转角的调节 1.调节摇杆摆动角度的大小，控制棘轮的转角,用遮板调节棘轮转角,齿式棘轮机构的特点,齿式棘轮机构运动可靠，从动棘轮容易实现有级调节，但是有噪声、冲击，轮齿易摩损，高速时尤其严重，常用于低速、轻载的间歇传动,2、摩擦式棘轮机构,摩擦式棘轮机构可实现有级调节，无噪声，有打滑,3、棘轮机构的应用,1）、送进和输送,2）、制动,3）、超越,例题,在牛头刨床的进给机构中，设进给螺旋的导程为5mm，而与螺旋固定连接的棘轮有28个齿，问棘轮的最小转角是多少该牛头刨床的最小进给量是多少,1、槽轮机构的工作原理和特点,外啮合槽轮机构 内啮合槽轮机构,二、槽 轮 机 构,槽轮机构的类型及应用,电影放映机中的槽轮机构（动画,优点结构简单，工作可靠，效率高，能准确控制转动的角度。常用于要求恒定旋转角的分度机构中,缺点对一个已定的槽轮机构来说，其转角不能调节。 在转动始、末，加速度变化较大，有冲击,应用应用在转速不高，要求间歇转动的装置中。 电影放映机中，用以间歇地移动影片。自动机中的自动传送链装置,2、 槽轮机构的运动特性 槽轮的槽数z 讨论1,k0，Z3,2） 槽轮的运动时间总小于静止时间,单销时,2. 拨盘上的圆柱销数n的确定 讨论由k1,可知 当Z3时，圆销的数目可为15； 当Z4或5时，圆销的数目可为13； 当Z6时，圆销的数目可为12。 一般情况下Z48,欲使k0.5,可增加销子数量,三、不完全齿轮机构简介,从动轮每转一周的停歇时间、运动时间及每次转动的角度变化范围都较大，设计较灵活；但加工工艺复杂，从动轮在运动开始，终了时冲击较大，故一般用于低速、轻载场合,例题 1.已知槽轮的槽数z6，拨盘的园销数K1，转速n160rpm，求槽轮的运动时间和静止时间。 2.在转塔车床上六角刀架转位用的槽轮机构中，已知槽数z6，槽轮在一周期内的静止时间为5/6秒，运动时间为静止时间的2倍。求槽轮机构的运动特性系数及所需的圆销数K,本章重点,凸轮机构常用的从动件运动规律的特点及相应的位移图线绘制 凸轮轮廓曲线绘制 槽轮机构的主要参数计算 棘轮机构的工作原理