机械设计基础第四章凸轮机构及其他常用机构.ppt

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1、第四章 凸轮机构特点特点特点特点:运动精度高运动精度高运动精度高运动精度高;结构紧凑结构紧凑结构紧凑结构紧凑;能实现复杂运动能实现复杂运动能实现复杂运动能实现复杂运动组成组成组成组成:机架、凸轮、从动件机架、凸轮、从动件机架、凸轮、从动件机架、凸轮、从动件2021/9/23141 凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构的应用 广泛2021/9/232二、凸轮机构的分类凸凸轮轮机机构构分分类类1 1、按两活动构件之间、按两活动构件之间相对运动特性分类相对运动特性分类2 2、按从动件运动副、按从动件运动副元素形状分类元素形状分类3 3、按凸轮高副的锁、按凸轮高副的锁合方式分类合方式分类平面凸轮机构平面凸

2、轮机构空间凸轮机构空间凸轮机构盘形凸轮盘形凸轮移动凸轮移动凸轮 尖顶从动件滚子从动件平底从动件力锁合力锁合形锁合形锁合2021/9/2331、按两活动构件之间的相对运动特性分类、按两活动构件之间的相对运动特性分类（1 1）平面凸轮机构）平面凸轮机构 1 1）盘形凸轮）盘形凸轮2021/9/234 2 2）移动凸轮）移动凸轮2021/9/235（2 2）空间凸轮机构）空间凸轮机构2021/9/2362 2、按从动件运动副元素形状分类、按从动件运动副元素形状分类（1 1）直动尖顶从动件直动尖顶从动件对心直动尖顶从动件对心直动尖顶从动件偏置直动尖顶从动件偏置直动尖顶从动件2021/9/237（2 2

3、）直动滚子从动件）直动滚子从动件（3 3）直动平底从动件）直动平底从动件2021/9/238 根据运动形式的不同，以上三种从动件还可分为直动从根据运动形式的不同，以上三种从动件还可分为直动从动件，摆动从动件，平面复杂运动从动件。动件，摆动从动件，平面复杂运动从动件。摆动滚子从动件摆动滚子从动件摆动尖顶从动件摆动尖顶从动件2021/9/239凸轮机构的优缺点：凸轮机构的优缺点：只要设计出适当的凸轮轮廓，即可使从动件实现只要设计出适当的凸轮轮廓，即可使从动件实现预期的运动规律；结构简单、紧凑、工作可靠。预期的运动规律；结构简单、紧凑、工作可靠。凸轮为高副接触（点或线），压强较大，容易磨凸轮为高副接

4、触（点或线），压强较大，容易磨损，凸轮轮廓加工比较困难，费用较高。损，凸轮轮廓加工比较困难，费用较高。优点优点：缺点：缺点：2021/9/231042 从动件常用的运动规律及其选择一、等速运动规律一、等速运动规律一、等速运动规律一、等速运动规律(刚性冲击刚性冲击刚性冲击刚性冲击,低速轻载低速轻载低速轻载低速轻载)二、等加速等减速运动规律二、等加速等减速运动规律二、等加速等减速运动规律二、等加速等减速运动规律(柔性冲击柔性冲击柔性冲击柔性冲击)三、简谐运动规律三、简谐运动规律三、简谐运动规律三、简谐运动规律(柔性冲击次数少柔性冲击次数少柔性冲击次数少柔性冲击次数少)四、正弦加速度运动规律四、正弦

5、加速度运动规律四、正弦加速度运动规律四、正弦加速度运动规律(无刚性和柔性冲击无刚性和柔性冲击无刚性和柔性冲击无刚性和柔性冲击)2021/9/2311凸轮基圆半径凸轮基圆半径从动件推程从动件推程从动件回程从动件回程推程运动角推程运动角回程运动角回程运动角从动件远从动件远(近近)休休远（近）休止角远（近）休止角一、凸轮机构的运动循环及基本名词术语2021/9/2312二、从动件运动规律等速运动规律等速运动规律2021/9/2313等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律 2021/9/2314余弦加速度（简谐）运动规律余弦加速度（简谐）运动规律 2021/9/2315正弦加速度（摆线）运动规律正弦

6、加速度（摆线）运动规律 2021/9/23163-4-53-4-5多项式运动规律多项式运动规律 2021/9/2317三、从动件运动规律的选择 在选择从动件的运动规律时，除要考虑刚性冲击与柔性在选择从动件的运动规律时，除要考虑刚性冲击与柔性冲击外，还应该考虑各种运动规律的速度幅值冲击外，还应该考虑各种运动规律的速度幅值 、加速、加速度幅值度幅值 及其影响加以分析和比较。及其影响加以分析和比较。从动件动量从动件动量从动件惯性力从动件惯性力对于重载凸轮机构，应选择对于重载凸轮机构，应选择 值较小的运动规律；值较小的运动规律；对于高速凸轮机构，宜选择对于高速凸轮机构，宜选择 值较小的运动规律。值较小

7、的运动规律。2021/9/231843 图解法设计凸轮轮廓1 对心尖顶直动从动件的盘形凸轮对心尖顶直动从动件的盘形凸轮2 对心滚子直动从动件的盘形凸轮对心滚子直动从动件的盘形凸轮3 对心偏置尖顶从动件的盘形凸轮对心偏置尖顶从动件的盘形凸轮4 对心偏置滚子从动件的盘形凸轮对心偏置滚子从动件的盘形凸轮5 平底直动从动件的盘形凸轮平底直动从动件的盘形凸轮2021/9/2319 2021/9/2320 2021/9/2321 2021/9/2322 2021/9/232344 设计凸轮机构应注意的问题一、滚子半径的选取一、滚子半径的选取一、滚子半径的选取一、滚子半径的选取1 1 内凹轮廓曲线内凹轮廓曲

8、线内凹轮廓曲线内凹轮廓曲线2 2 外凸轮廓曲线外凸轮廓曲线外凸轮廓曲线外凸轮廓曲线二、凸轮机构压力角二、凸轮机构压力角二、凸轮机构压力角二、凸轮机构压力角三、基圆半径的取值对凸轮机构的影响三、基圆半径的取值对凸轮机构的影响三、基圆半径的取值对凸轮机构的影响三、基圆半径的取值对凸轮机构的影响2021/9/2324一、滚子半径的选择一、滚子半径的选择1.凸轮理论轮廓的内凹部分凸轮理论轮廓的内凹部分工工作作轮轮廓廓曲曲率率半半径径 、理理论论轮轮廓廓曲曲率率半半径径 与与滚滚子子半半径径 三三者之间的关系为：者之间的关系为：理论轮廓理论轮廓工作轮廓工作轮廓滚子滚子2021/9/23252.凸轮理论轮

9、廓的外凸部分凸轮理论轮廓的外凸部分工作轮廓曲率半径工作轮廓曲率半径 理论轮廓曲率半径理论轮廓曲率半径 与与滚滚子子半半径径 三三者者之之间间关系为：关系为：2021/9/232645 常用的间歇运动机构一、棘轮机构一、棘轮机构一、棘轮机构一、棘轮机构1 1 组成组成组成组成:棘轮棘轮棘轮棘轮;棘爪棘爪棘爪棘爪;机架机架机架机架;制动棘爪制动棘爪制动棘爪制动棘爪2 2 分类分类分类分类:-:-单向棘轮单向棘轮单向棘轮单向棘轮 -双向棘轮双向棘轮双向棘轮双向棘轮 -摩擦式棘轮摩擦式棘轮摩擦式棘轮摩擦式棘轮2021/9/2327 二、槽轮机构的组成及其工作原理二、槽轮机构的组成及其工作原理主动拨盘主

10、动拨盘从动槽轮从动槽轮锁止弧锁止弧锁止弧锁止弧径向槽径向槽圆柱销圆柱销主动拨盘转动主动拨盘转动圆柱销进入径向槽圆柱销进入径向槽锁止弧松开锁止弧松开从动槽轮转动从动槽轮转动拨盘转过角拨盘转过角2 1槽轮转过槽轮转过2 2圆柱销脱出径向槽圆柱销脱出径向槽槽轮另一锁止弧被拨盘锁止弧锁住槽轮另一锁止弧被拨盘锁止弧锁住拨盘转动、槽轮静止拨盘转动、槽轮静止2021/9/2328二、槽轮机构二、槽轮机构二、槽轮机构二、槽轮机构1 1 工作原理组成工作原理组成工作原理组成工作原理组成:槽轮槽轮槽轮槽轮;拨盘拨盘拨盘拨盘;机架机架机架机架2 2 槽轮机构的主要参数槽轮机构的主要参数槽轮机构的主要参数槽轮机构的主

11、要参数 -径向槽数径向槽数径向槽数径向槽数 -拨盘的圆柱销数拨盘的圆柱销数拨盘的圆柱销数拨盘的圆柱销数 -运动特性系数运动特性系数运动特性系数运动特性系数2021/9/23291、槽轮机构的运动系数、槽轮机构的运动系数拨盘转一周时，槽轮的运动时间拨盘转一周时，槽轮的运动时间t2与拨盘的运与拨盘的运动时间动时间t1的比值的比值为槽轮机构的为槽轮机构的运动特性系数运动特性系数。2021/9/2330拨盘转过一周的时间为：拨盘转过一周的时间为：若拨盘上有若拨盘上有k 个圆柱销，则拨盘个圆柱销，则拨盘每转一周，每转一周，k 次拨动槽轮。每次次拨动槽轮。每次拨动槽轮的运动时间为：拨动槽轮的运动时间为：k

12、 次拨动槽轮的运动时间为：次拨动槽轮的运动时间为：2021/9/2331槽轮径向槽数槽轮径向槽数2021/9/2332要使槽轮运动，其运动时间要使槽轮运动，其运动时间 t20即即：时 （k=15)，时（k=13)，时（k=13)。2021/9/23332021/9/2334三、不完全齿轮机构三、不完全齿轮机构三、不完全齿轮机构三、不完全齿轮机构四、凸轮式间歇运动机构四、凸轮式间歇运动机构四、凸轮式间歇运动机构四、凸轮式间歇运动机构 结构简单结构简单结构简单结构简单;传动平稳传动平稳传动平稳传动平稳;运转可靠运转可靠运转可靠运转可靠2021/9/23352021/9/2336重点内容重点内容n n图解法绘制凸轮轮廓曲线n n设计凸轮轮廓注意事项n n槽轮机构2021/9/2337