合肥工业大学机械原理内部辅导.ppt

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1、第二章第二章 平面连杆机构及其平面连杆机构及其设计设计二、连杆机构的分类二、连杆机构的分类1 1、根据构件之间的相对运动分为：、根据构件之间的相对运动分为：平面连杆机构，空间连杆机构。平面连杆机构，空间连杆机构。2 2、根据机构中构件数目分为：、根据机构中构件数目分为：四杆机构、五杆机构、六杆机构等。四杆机构、五杆机构、六杆机构等。一、一、连杆机构连杆机构是若干个构件全用低副（转动副、是若干个构件全用低副（转动副、移动副移动副、球面副、球销副、圆柱副及螺旋副）、球面副、球销副、圆柱副及螺旋副）联接而成的机构，也称之为低副机构。联接而成的机构，也称之为低副机构。三平面连杆机构的特点三平面连杆机构

2、的特点1）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。）适用于传递较大的动力，常用于动力机械。2 2）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互）依靠运动副元素的几何形面保持构件间的相互接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度接触，且易于制造，易于保证所要求的制造精度3 3）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程）能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，工程上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。上常用来作为直接完成某种轨迹要求的执行机构。4 4）可实现远距离传递的操纵机构。）可实现远距离传递的操纵机构。不足之处：不足之处：1）不易于传递高速运动。不易于传递高速运动。2 2）可能产生较大的运动累积

3、误差。可能产生较大的运动累积误差。3 3）平面连杆机构的设计较为繁难。平面连杆机构的设计较为繁难。2-1 2-1 平面四杆机构的基本形式、演变平面四杆机构的基本形式、演变及其应用及其应用机架机架连架杆连架杆连架杆连架杆连杆连杆 在连架杆中，能在连架杆中，能绕其轴线回转绕其轴线回转360360者称为曲柄；仅能者称为曲柄；仅能绕其轴线往复摆动绕其轴线往复摆动者称为摇杆。者称为摇杆。一、一、平面四杆机构的基本形式平面四杆机构的基本形式1 1）曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构:两连架杆中，一个为曲柄，两连架杆中，一个为曲柄，而另一个为摇杆。而另一个为摇杆。2 2）双曲柄机构双曲柄机构 两连架杆均为曲柄。两连架

4、杆均为曲柄。3 3）双摇杆机构双摇杆机构 两连架杆均为摇杆。两连架杆均为摇杆。4 41 12 23 32-2 2-2 平面四杆机构设计中的共性问题平面四杆机构设计中的共性问题一、平面四杆机构有曲柄的条件一、平面四杆机构有曲柄的条件二、二、平面四杆机构输出件的急回特性平面四杆机构输出件的急回特性三、三、平面机构的压力角和传动角、死点平面机构的压力角和传动角、死点四、运动的连续性四、运动的连续性一、平面四杆机构有曲柄的条件一、平面四杆机构有曲柄的条件BDAC1 12 23 34 4a ab bc cd dB2ACB1DEFGFEGd+ad+a|d-a|d-a|b-c|b-c|b+cb+c平面连杆机

5、构有曲柄的条件：平面连杆机构有曲柄的条件：1 1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；短杆；2 2）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆）最短杆与最长杆之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。（杆长和条件）的杆长之和。（杆长和条件）铰链四杆机构类型的判断条件：铰链四杆机构类型的判断条件：2 2）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆）若不满足杆长和条件，该机构只能是双摇杆机构。机构。注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形注意：铰链四杆机构必须满足四构件组成的封闭多边形条件：最长杆的杆长条件：最长杆的杆长 2 2,:t,:t1 1tt2 2

6、,v v1 1v00。B BA AC CB1B1B2B2C2C2C1C1B1C2AC1BB2CA AB1B1D DC CB2B2 =A AB B三、三、平面机构的压力角平面机构的压力角和传动角、死点和传动角、死点C CD DF FvcvcF1F1F2F2F1=FcosF1=FcosF2=FsinF2=Fsin1 1、机构压力角、机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的力的条件下，机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受力点的速度方向间所夹方向线与输出件上受力点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角，通常用的锐角，称为机构压力角，通常

7、用表示。表示。,F,F1 1 传动角：压力角的余角。传动角：压力角的余角。机构的传动角和压力角作出如下规定：机构的传动角和压力角作出如下规定：minmin ；=3060=3060；maxmax。、分别为许用传动角和许用压力角。分别为许用传动角和许用压力角。vcvcA AB BC CD DF FF1F1F2F2通常用通常用表示表示.F F1 1 v vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3v vF Fv vB3B3A AB BC CF F1 12 23 3=0=0=90=90A AB BC CF F2 23 31 1v vB3B3nv vF F=arccosb2+c2-d2-a2+2

8、adcos/2bc.=0,min=arccosb2+c2-(d-a)2/2bc =180,max=arccosb2+c2-(d+a)2/2bc min=min,180-maxmin2 2、最小传动角的确定、最小传动角的确定F2F2F2F2A AB BC CD D F Fv vc cF1F1B BB BC CC Cmaxmaxminmin a ab bc cd d B BA AC CB BB BC CC C minminB BC CA AC CB BB BC C minmin=arccos=arccos（a+e)/ba+e)/b 为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作为提高机械传动效率，应

9、使其最小传动角处于工作阻力较小的空回行程中。阻力较小的空回行程中。3 3 机构的死点位置机构的死点位置 在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力在不计构件的重力、惯性力和运动副中的摩擦阻力的条件下，当机构处于传动角的条件下，当机构处于传动角=0=0（或（或=90=90）的位）的位置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，置下，无论给机构主动件的驱动力或驱动力矩有多大，均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置。均不能使机构运动，这个位置称为机构的死点位置。F1=FcosF1=FcosF2=FsinF2=FsinB BD DA AC CF FD DA AB BC CF Fv v四、运

10、动的连续性四、运动的连续性连杆机构的运动连续性：指该机构在运动中能够连续连杆机构的运动连续性：指该机构在运动中能够连续实现给定的各个位置。实现给定的各个位置。连杆机构的运动不连续的问题：错位不连续；错连杆机构的运动不连续的问题：错位不连续；错序不连续。序不连续。A(B)BCC1C2C1CC2 1 1 2 2DB1B3B2C1C3C2AD23、平面四杆机构的运动设计、平面四杆机构的运动设计1、基本问题、基本问题 根据机构所提出的运动条件，确定机构的运动学尺寸，根据机构所提出的运动条件，确定机构的运动学尺寸，画出机构运动简图。画出机构运动简图。1）根据给定的运动规律（位移、速度和加速度）设）根据给

11、定的运动规律（位移、速度和加速度）设计四杆机构；计四杆机构；a a 实现连杆的几个位置实现连杆的几个位置c c 实现两连架杆的对应角位移、角速度和角加速度实现两连架杆的对应角位移、角速度和角加速度（颚式碎矿机、惯性筛）（颚式碎矿机、惯性筛）b b 实现输出构件的急回特性实现输出构件的急回特性2）根据给定的运动轨迹设计四杆机构；）根据给定的运动轨迹设计四杆机构；3)3)综合功能综合功能一一 根据给定的连杆位置设计四杆机构根据给定的连杆位置设计四杆机构B B1 1B B2 2B B3 3C C2 2C C3 3C C1 1D DA Ac c2323c c1212b b2323b b1212二二 按

12、给定行程速度变化系数设计四杆机构按给定行程速度变化系数设计四杆机构C1C1D DB1B1C2C2B2B2O O9090-A A AB=(AC2-AC1)/2AB=(AC2-AC1)/2BC=(AC1+AC2)/2BC=(AC1+AC2)/2AC1=BC-ABAC1=BC-ABAC2=BC+ABAC2=BC+AB180180（K-K-1 1）（K+1K+1）=确定比例尺确定比例尺已知已知:l:lCDCD,K,KB2B2A AB1B1D DC C =B1C2AC1BB2CP P90900 0-e e曲柄滑块机构曲柄滑块机构已知：已知：C C1 1、C C2 2位位 置（行程置（行程H H），），K

13、 K导杆机构导杆机构已知：已知：作直角作直角 C C1 1C C2 2P,P,过三过三点作圆，点作圆，A A即在圆周即在圆周上。上。三三 根据给定两连架杆的位置根据给定两连架杆的位置设计四杆机构设计四杆机构1、刚化反转法刚化反转法 如果把机构的第如果把机构的第i i个位置个位置A Ai iB Bi iC Ci iD Di i看成一刚看成一刚体体(即刚化即刚化)，并绕点，并绕点D D转过转过(-(-1 1i i)角度角度(即反转即反转)，使输出连架杆，使输出连架杆C Ci iD D与与C C1 1D D重合，称之为重合，称之为“刚化刚化反转法反转法”。D DA AC Ci iB B1 1B Bi

14、 iC C1 11i111iB Bi iA A1iB1B1D DB2B2B3B3E1E1E3E3A AB2B2E2E2A AD DB3B3E3E3A AD DB3B3E3E3，C1C1给定两连架杆上三对对应位置的设计问题给定两连架杆上三对对应位置的设计问题E2E2 1 1 1 1 2 2 3 3 2 2 3 3B1B1D DE1E1A AB2B2E2E2A A题题2-2-2 23535D DC CB BA A50503030(1(1)ABAB为最为最短短(2(2)ADAD为最为最短短或或ABAB为最为最长长ABAB既既为最长也为最为最长也为最短短(3)(3)只能考虑不满足杆长和条件下只能考虑不

15、满足杆长和条件下的机构的机构ABAB为最为最短短3535D DC CB BA A50503030或或题题2-2-3 312120 0D DC CB BA A8 80 015150 01 1 双曲柄机构：双曲柄机构：ADAD为最短为最短杆杆2 2曲柄摇杆机构：曲柄摇杆机构：ABAB为最为最短杆短杆 3 3 双摇杆机构：因不是最短杆的对边，故考虑不满足双摇杆机构：因不是最短杆的对边，故考虑不满足杆长和条件下的双摇杆机构杆长和条件下的双摇杆机构或或题题2-2-5 5A Ae eB BC C F Fv v(1(1)ABAB为最为最短短(2(2)ACAC为最为最短短(3)AB(3)AB为原动件，为原动件

16、，e0e0时传动角为变数，而时传动角为变数，而e=0e=0时时传动角为常数且传动角为常数且=90=90，所以，所以e=0e=0时时传力效果好。传力效果好。题题2-82-8E EC C2 2B B2 2D DA AB B1 1C C1 14545 1 1、作、作DEDE ABAB2 2；2 2、取、取ECEC2 2=EC=EC1 1=AB=AB题题2-92-9e eAB=(ACAB=(AC2 2-AC-AC1 1)/2)/2BC=(ACBC=(AC1 1+AC+AC2 2)/2)/2ACAC1 1=BC-AB=BC-ABACAC2 2=BC+AB=BC+AB180180（K-K-1 1）（K+1

17、K+1）=确定比例尺确定比例尺B B1 1C C2 2A AC C1 1B B2 2O O90900 0-B BC C题题2-112-11B B1 1A AC C1 1A AD DH HC C2 2E E1 1E E2 2F F1 1F F2 2D D2 2C C2 21 1 在在ABAB位置线上任取一位置线上任取一点点F F；2 AF2 AF2 2C C2 2D D反向旋转反向旋转9090度，度，使使AFAF2 2与与AFAF1 1重合；重合；3 3 做做C C1 1C C2 2的中垂线，的中垂线，与与AFAF1 1交于交于B B1 1点。点。E EF F2 2F F1 1D DC C2 2

18、B B2 2B B1 1题题2-122-12C C1 1D DA AC C2 2F F1 1F F2 2C C2 2D DB B1 1 题题2-122-12题题2-132-13400400300300100100解：解：1 1 把把DFDF2 2逆时针转过逆时针转过 角角度至度至DFDF2 2；2 2 做做F F1 1F F2 2中垂线交中垂线交DEDE1 1于点于点E E1 1;3 3 连接连接DEDE1 1、DEDE2 2中点中点C C1 1、C C2 2并延长与并延长与ADAD交于交于A A点；点；4 AB=(AC4 AB=(AC2 2-AC-AC1 1)/2)/2 BC=(AC BC=

19、(AC1 1+AC+AC2 2)/2)/23 3 1 1 凸轮机构的应用及其分类凸轮机构的应用及其分类3 3 2 2 从动件常用运动规律从动件常用运动规律 3 3 3 3 盘形凸轮机构基本尺寸的确定盘形凸轮机构基本尺寸的确定 33 4 4 根据预定运动规律设计根据预定运动规律设计盘形凸轮轮廓曲线盘形凸轮轮廓曲线 3 3 5 5 空间凸轮机构简介空间凸轮机构简介 3 3 6 6 凸轮机构的结构设计凸轮机构的结构设计 一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类三凸轮机构的工作原理三凸轮机构的工作原理四、凸轮机构的设计任务四、凸轮机构的设计任务 3 3 1 1凸轮机构的

20、应凸轮机构的应用及分类用及分类1 1、凸轮机构：、凸轮机构：凸轮凸轮是一个具有曲线是一个具有曲线轮廓的构件。含轮廓的构件。含有凸轮的机构称有凸轮的机构称为凸轮机构。它为凸轮机构。它由由凸轮凸轮、从动件从动件和和机架机架组成。组成。一、凸轮机构的应用一、凸轮机构的应用2 2、凸轮机构的应用、凸轮机构的应用 内燃机配气凸轮机构内燃机配气凸轮机构进刀凸轮机构进刀凸轮机构冲压机冲压机凸轮机构的优点：凸轮机构的优点：只需确定适当的凸轮轮廓曲线，只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动件复杂的运动规律；即可实现从动件复杂的运动规律；结构简单，运动可靠。结构简单，运动可靠。缺点：缺点：从动件与凸轮接触应力大

21、，从动件与凸轮接触应力大，易磨损易磨损用途：用途：载荷较小的运动控制载荷较小的运动控制一）按凸轮的形状分一）按凸轮的形状分1、盘形凸轮、盘形凸轮 2、移动凸轮、移动凸轮 3、圆柱凸轮、圆柱凸轮4 4、圆锥凸轮、圆锥凸轮二、凸轮机构的分类二、凸轮机构的分类 1 1、尖顶从动件、尖顶从动件 2 2、滚子从动件、滚子从动件 3 3、平底从、平底从动件动件二）按从动件上高副元素的几何形状分二）按从动件上高副元素的几何形状分三）、按凸轮与从动件的锁合方式分三）、按凸轮与从动件的锁合方式分1 1、力锁合的凸轮机构、力锁合的凸轮机构2 2、形锁合的凸轮机构、形锁合的凸轮机构1 1）沟槽凸轮机构）沟槽凸轮机构

22、2 2）等宽凸轮机构）等宽凸轮机构3 3）等径凸轮机构）等径凸轮机构4 4）主回凸轮机构）主回凸轮机构四）、根据从动件的运动形式分四）、根据从动件的运动形式分摆动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构 （对对心心、偏偏置置）移移动动从从动动件件凸凸轮轮机机构构h h三、凸轮机构的工作原理三、凸轮机构的工作原理S S(A)(A)B BC CD D(,S),S)S S S Sh hS SA AB B O O e eC CD DB BO Or rb b 基圆基圆推程运动角推程运动角远休止角远休止角近休止角近休止角回程运动角回程运动角摆摆动动从从动动件件凸凸轮轮机机构构A AB BC CD DO O1 1O

23、 O2 2a aB B1 1r rb b maxmaxl lS S h h()(maxmax)四、凸轮机构的设计任务四、凸轮机构的设计任务3 3）凸轮机构曲线轮廓的设计）凸轮机构曲线轮廓的设计4 4）绘制凸轮机构工作图）绘制凸轮机构工作图1 1）从动件运动规律的设计）从动件运动规律的设计2 2）凸轮机构基本尺寸的设计）凸轮机构基本尺寸的设计移动从动件：基圆半径移动从动件：基圆半径r rb b，偏心距，偏心距e;e;摆动从动件：基圆半径摆动从动件：基圆半径r rb b，凸轮转动中心到从动件，凸轮转动中心到从动件摆动中心的距离摆动中心的距离a a及摆杆的长度及摆杆的长度l;l;滚子从动件：除上述外

24、，还有滚子半径滚子从动件：除上述外，还有滚子半径r rr r。平底从动件：除上述外，平底长度平底从动件：除上述外，平底长度L L。O O1 1O O2 2a a l lO O1 1 e er rb br rb b3232从动件常用运从动件常用运动规律动规律 一、基本运动规律一、基本运动规律二、组合运动规律简介二、组合运动规律简介三、从动件运动规律设计三、从动件运动规律设计 升升停停回回停型停型(RDRD)(RDRD)升升回回停型停型(RRD)(RRD)升升停停回型回型(RDR)(RDR)升升回型回型(RR)(RR)运动循环的类型运动循环的类型S S()S S()S S()S S()从动件的运动

25、规律的数学方程式为从动件的运动规律的数学方程式为位移位移速度速度加速度加速度跃动度跃动度类速度类速度类加速度类加速度类跃动度类跃动度一、基本运动规律一、基本运动规律a=2(2c2+6c3 +12c4 2+n(n-1)cn n-2)j=3(6c3+24c4 +n(n-1)(n-2)cn n-3)，式中，式中，为凸轮的转角（为凸轮的转角（rad）；）；c0，c1，c2，为，为n+1个待定个待定系数。系数。1 1、n=1n=1的运动规律的运动规律=0,s=0;=0,s=0;=,s=h.s=h.s=cs=c0 0+c+c1 1 v=cv=c1 1 a=0a=0（一）（一）多项式运动规律多项式运动规律s

26、=cs=c0 0+c+c1 1 +c+c2 2 2 2 +c+c3 3 3 3 +c+cn n n nv=v=(c(c1 1+2c+2c2 2 +3c+3c3 3 2 2 +nc+ncn n n-1n-1)等速运动规律等速运动规律 0 0a aa=0a=02 2、n=2n=2的运动规律的运动规律 0 0s sh h 0 0v vv v 0 0j j 0 0v vv vmaxmax 0 0s sh ha amaxmax 0 0a a-a-amaxmax等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律刚性冲击刚性冲击柔性冲击柔性冲击柔性冲击柔性冲击增加多项式的幂次，可获得性增加多项式的幂次，可获得性能良好

27、的运动规律能良好的运动规律 s sv va aj j 0 00 00 00 0（二）余弦加速度规律（二）余弦加速度规律 柔性冲击柔性冲击（三）正弦加速度规律（三）正弦加速度规律v v 0 0 a aj j0 00 0 s s 0 0h h运动规律组合应遵循的原则：运动规律组合应遵循的原则：1 1、对于中、低速运动的、对于中、低速运动的 凸轮机构，要凸轮机构，要求从动件的求从动件的 位移曲线在衔接处相切，以保位移曲线在衔接处相切，以保证速度曲线的连续。证速度曲线的连续。2 2、对于中、高速运动的凸轮机构，则、对于中、高速运动的凸轮机构，则还要求从动件的还要求从动件的 速度曲线在衔接处相切，速度曲

28、线在衔接处相切，以保证加速度曲线的连续以保证加速度曲线的连续。二、组合运动规律简介二、组合运动规律简介 a a O O A AB BC CD DE EF FO O梯形加速度运动规律梯形加速度运动规律a a 改进型等速运动规律改进型等速运动规律 0 0 0 0a aa=0a=0v v 0 0s sh h从动件常用基本运动规律特性从动件常用基本运动规律特性等等速速 1.0 1.0 刚性刚性低速轻载低速轻载等加速等减速等加速等减速 2.0 2.0 4.00 4.00柔性柔性中速轻载中速轻载余弦加速度余弦加速度 1.57 1.57 4.93 4.93柔性柔性中速中载中速中载正弦加速度正弦加速度 2.0

29、0 2.00 6.28 6.28 无无高速轻载高速轻载运动规律运动规律 v vmaxmax(h(h/)a amaxmax冲击特性冲击特性 适用范围适用范围(h(h 2 2/2 2)三、从动件运动规律设计：三、从动件运动规律设计：1 1、从动件的最大速度、从动件的最大速度v vmaxmax要尽量小；要尽量小；2 2、从动件的最大加速度、从动件的最大加速度a amaxmax要尽量小；要尽量小；3 3、从动件的最大跃动度、从动件的最大跃动度j jmaxmax要尽量小。要尽量小。3 33 3 盘形凸轮机构基本尺寸盘形凸轮机构基本尺寸的确定的确定 一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸一、移动从动件盘形凸

30、轮机构的基本尺寸 二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸 一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸的一、移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸的设计设计，即即移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸移动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸t tt tO OP Pn nn nA Ae eS SS S0 0v v2 2C Cr rr rb b 1 11 12 23 3P P1313P P2323压力角压力角 t tt tO OP Pn nA Ae eC C 1 1n n(P P1313)P P2323瞬心瞬心1、偏距、偏距e的大小和的大小和偏置方位的选择原则偏置方位的选择原则应有利于减小从

31、动件工作行程时的最大压应有利于减小从动件工作行程时的最大压力角。为此应使从动件在工作行程中，点力角。为此应使从动件在工作行程中，点C C和点和点P P位于凸轮回转中心位于凸轮回转中心O O的同侧，此时凸的同侧，此时凸轮上轮上C C点的线速度指向与从动件工作行程的点的线速度指向与从动件工作行程的线速度指向相同。线速度指向相同。偏距不宜取得太大，一般可近似取为：偏距不宜取得太大，一般可近似取为：2、凸轮基圆半径的确定、凸轮基圆半径的确定加大基圆半径，可减小压力角，有利于传力加大基圆半径，可减小压力角，有利于传力1 1）机构受力不大，要求机构紧凑）机构受力不大，要求机构紧凑2 2）机构受力较大，对其

32、尺寸又没有严格的限制）机构受力较大，对其尺寸又没有严格的限制根据实际轮廓的最小向径根据实际轮廓的最小向径r rm m确定基圆半径确定基圆半径r rb b，校核压力角校核压力角根据结构和强度确定基圆半径根据结构和强度确定基圆半径r rs sr rh hr rm m二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本二、摆动从动件盘形凸轮机构的基本尺寸尺寸整理得，整理得，1 1 与与 2 2同向同向凸轮的转向凸轮的转向 1 1 与从动件的转向与从动件的转向 2 2相反相反n nO O1 1P PK KO O2 2r rb b 1 1 2 2B Bn n 0 0+v v2 2L La an nv v2 2O O1 1P

33、 PK KO O2 2r rb b 2 2 1 1B B t tt ta an nL L 0 0+1 1、摆动从动件盘形凸轮机构的压力角与从动、摆动从动件盘形凸轮机构的压力角与从动件的运动规律、摆杆长度、基圆半径及中心件的运动规律、摆杆长度、基圆半径及中心距有关。距有关。L LO O1 1P PL LO O2 2P PL LO O2 2P PL LO O2 2P PL LO O2 2P PL LL LL L-=2 2、在运动规律和、在运动规律和 基本尺寸相同的情况下，基本尺寸相同的情况下，1 1 与与 2 2异向，会减小摆动从动件盘形凸轮机构异向，会减小摆动从动件盘形凸轮机构的压力角。的压力角

34、。34 34 根据预定运动规律设根据预定运动规律设计盘形凸轮轮廓曲线计盘形凸轮轮廓曲线一、图解法设计盘形凸轮机构一、图解法设计盘形凸轮机构二、解析法设计盘形凸轮机构二、解析法设计盘形凸轮机构一、盘形凸轮机构的设计一、盘形凸轮机构的设计 图解法图解法（1 1）尖顶移动从动件盘形凸轮机构尖顶移动从动件盘形凸轮机构（2 2）滚子移动从动件盘形凸轮机构）滚子移动从动件盘形凸轮机构（3 3）尖顶摆动从动件盘形凸轮机构）尖顶摆动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线设计的基本原理凸轮轮廓曲线设计的基本原理（反转法）（反转法）2 2 S S 1 11 12 23 3s s1 1s s2 2h hO Or rb b-

35、1 1 1 1s s1 12 22 2 s s2 23 3 3 3h h1 1 1 1s s1 1偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）（反转法）2 2 S S 1 11 12 23 3s s1 1s s2 2h hO Or rb b-3 3 3 32 21 1 1 1s s2 2s s1 1h h 1 11122e es s1 1s s2 2偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计偏置尖顶从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）（反转法）2 2 S S 1 11 12 23 3s s1 1s s2 2h h-1 11 1 1 11 1 s s1 1O Or rb b e es

36、s2 22 2h h3 3F Fv v s s1 1 1 1已知：已知：S=SS=S（），），r rb b，e e，偏置滚子从动件凸轮轮廓曲线设计偏置滚子从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法）（反转法）2 2 S S 1 11 12 23 3s s1 1s s2 2h h-1 11 1 1 11 1 s s1 1O Or rb b e es s2 22 2h h3 3已知：已知：S=SS=S（），），r rb b，e e，r rr r摆动从动件盘形凸轮机构摆动从动件盘形凸轮机构 S S S S 9 91 11 12 22 23 33 34 44 45 55 56 66 67 77 78 88 8 2

37、 2-B B2 2B B5 5B B4 4B B3 3C C0 0B B7 7B B6 6B B8 8C C1 1C C6 6C C4 4C C5 5C C2 2C C3 3C C8 8C C7 7 1 1 0 0已知：已知：=（），），r rb b，L L，a a，A A0 0B B0 0 0 0O O S S S S A A1 1A A2 2A A3 3A A4 4A A5 5A A9 9A A8 8A A7 7A A6 6B B1 1 1 1C C9 9B B9 9二、盘形凸轮机构的设计二、盘形凸轮机构的设计 解析法解析法（1 1）尖顶移动从动件盘形凸轮机构）尖顶移动从动件盘形凸轮机构（

38、2 2）尖顶摆动从动件盘形凸轮机构）尖顶摆动从动件盘形凸轮机构（3 3）滚子移动从动件盘形凸轮机构）滚子移动从动件盘形凸轮机构（4 4）平底移动从动件盘形凸轮机构）平底移动从动件盘形凸轮机构（1）尖顶从动件盘形凸轮机构的设计尖顶从动件盘形凸轮机构的设计x x 2 2 S S S SO OB B1 1e eS SS S0 0r rb by y-B BC0C0C CB B0 0 尖顶移动从动件尖顶移动从动件凸轮轮廓的求法凸轮轮廓的求法尖顶从动件盘形凸轮机构尖顶从动件盘形凸轮机构x xO OB B1 1e eS SS S0 0r rb by y-B BC C0 0C CB B0 0 平面旋转矩阵平面

39、旋转矩阵注意：注意：1 1）若从动件导路相对于凸轮回转中心的偏置若从动件导路相对于凸轮回转中心的偏置方向与方向与x x方向同向，则方向同向，则e0,e0,反之反之e0e00，反之，反之 000，反之，反之 00y y 0 0 B B0 0B B1 1B Br rb bA Ax x-O Oa aL L（3）滚子从动件盘形凸轮机构的设计）滚子从动件盘形凸轮机构的设计O On nn nB B0 0B Br rb b y yx x r rr rC CC CC C B BC Cr rr rr rr rr rm m a a、轮廓曲线的设计、轮廓曲线的设计 b、刀具中心轨迹方程、刀具中心轨迹方程砂轮砂轮滚子

40、滚子r rr rr rc cr rc c-r-rr r c c钼丝钼丝滚子滚子r rr rr rc cr rr r-r-rc c c c上式中用上式中用|r|rc c-r-rr r|代替代替r rr r即得刀具中心轨迹方程即得刀具中心轨迹方程 c、滚子半径的确定、滚子半径的确定当当rr min时，实际轮廓为一光滑曲线。时，实际轮廓为一光滑曲线。当当r rr r=minmin时，实际轮廓将出现尖点，极易磨损，时，实际轮廓将出现尖点，极易磨损，会引起运动失真。会引起运动失真。r rr r bminbmin minminr rr r 0 0r rr r=minmin minmin bminbmin

41、=minmin -r rr r=0 0r rr r当当r rr r minmin时，实际轮廓将出现交叉现象，会时，实际轮廓将出现交叉现象，会引起运动失真。引起运动失真。r rr r bminbmin minmin bminbmin =minmin +r rr r 0 0内凹的轮廓曲线不存在失真。内凹的轮廓曲线不存在失真。minminr rr rr rr r minmin bminbmin =minmin -r rr r 0 0 bminbmin =minmin -r rr r 3 mm3 mm，r rr r minmin -3 mm 3 mm r rr r 0.8 0.8 minmin r r

42、r r 0.4r 0.4rb b 或或一般一般1、轮廓曲线的设计、轮廓曲线的设计（4）平底移动从动件盘形凸轮机构的设计）平底移动从动件盘形凸轮机构的设计v v2 22 23 3O OP PB B1 1S SS S0 0r rr rb b 1 1B B-y yx x(1)(1)基本尺寸的确定基本尺寸的确定L L =L=Lmaxmax+LLmaxmax+(410)mm+(410)mmL Lmaxmax=(OP)=(OP)maxmax=(ds/d=(ds/d)maxmaxL L为平底总长，为平底总长，L L maxmax和和L L maxmax为平为平底与凸轮接触点到从动件导路中底与凸轮接触点到从动

43、件导路中心线的左、右两侧心线的左、右两侧 的最远距离。的最远距离。5 54 43 32 21 11 12 23 34 45 5r rb br rb b（2 2）凸轮轮廓的向径不能变化太快。凸轮轮廓的向径不能变化太快。2.2.平底长度的确定平底长度的确定 O OA A L LmaxmaxP P凸轮凸轮机构机构的计的计算机算机辅助辅助设计设计使用要求使用要求选择凸轮机构的类型选择凸轮机构的类型设计从动件的运动规律设计从动件的运动规律确定基本尺寸确定基本尺寸建立凸轮廓线方程建立凸轮廓线方程计算机仿真计算机仿真评价评价决策决策 建立直角坐标系，以凸轮回转中心为原点，建立直角坐标系，以凸轮回转中心为原点

44、，y y轴与从动件导路平行，凸轮理论廓线方程为：轴与从动件导路平行，凸轮理论廓线方程为：例例 一直动偏置滚子从动件凸轮机构，已知一直动偏置滚子从动件凸轮机构，已知r rb b=50mm=50mm，r rr r=3mm=3mm，e=12mme=12mm，凸轮以等角速度逆时凸轮以等角速度逆时针转动，当凸轮转过针转动，当凸轮转过=180=1800 0，从动件以等加速等从动件以等加速等减速运动规律上升减速运动规律上升h=40mmh=40mm，凸轮再转过，凸轮再转过 =150=1500 0，从动件以余弦加速度运动规律下降回原处，其余从动件以余弦加速度运动规律下降回原处，其余 s s=30=300 0，从

45、动件静止不动。试用解析法计算从动件静止不动。试用解析法计算 1 1=60600 0，2 2=240=2400 0时凸轮实际廓线上点的坐标值。时凸轮实际廓线上点的坐标值。解：解：从动件运动规律：从动件运动规律：回程回程升程升程理论廓线上点的坐标：理论廓线上点的坐标：实际廓线上点的坐标实际廓线上点的坐标:3-5 空间凸轮机构空间凸轮机构 r rr rR Rm mL LS S1 10 02 23 3 4 45 5 6 6 7 79 9 0 08 89 98 87 76 65 54 43 32 21 1 2 2 S S S S1 10 02 23 34 4 5 5 6 6 7 79 9 0 08 82

46、 2 R Rm mL L B B0 0B B1 1B B2 2B B3 3B B4 4B B5 5B B6 6B B7 7B B8 8B B9 9B B0 0 v v1 1-v-v1 1v v2 2v v2121v v1 1瞬心：互作平面相对运动的两构件上在任瞬心：互作平面相对运动的两构件上在任一瞬时其相对速度为零的重合点，即作平一瞬时其相对速度为零的重合点，即作平面相对运动的两构件上在任一瞬时其绝对面相对运动的两构件上在任一瞬时其绝对速度相等的重合点。速度相等的重合点。1 12 2P P12121 12 2P P1212P P1212P P1212高副瞬心在接触点的公法线上高副瞬心在接触点的

47、公法线上三心定律：三心定律：三个彼此三个彼此作平面运动的构件共作平面运动的构件共有三个瞬心，且必位有三个瞬心，且必位于同一条直线上。于同一条直线上。题题3-13-1 O O R RA Ar rb br rb b=R-l=R-lOAOAh hh=2R-2 rh=2R-2 rb b=2 l=2 lOAOAB B题题3-2 3-2 已知已知=2 2，h=50mmh=50mm等速运动等速运动等加速等减速运动等加速等减速运动等加速等加速0 0，2 2 余弦加速度余弦加速度正弦加速度正弦加速度从动件运动规律：从动件运动规律：回程回程升程升程题题3-43-4题题3-43-4O Or rb b-7 73 32

48、 21 15 54 4 1 1s s2 2s s1 1h h6 60 0 2 2 S S 1 11 12 24 4s s1 1s s2 2h h3 35 56 67 7 S S (0(0)0 0题题3-73-7R R C CO OA AB Ba al lB B0 0 0 0 A A0 0 0 0 1 1=0 0-1 1R R C CO OA AB Ba al l 0 0 C C0 0 题题3-73-7 O OA Ar rb bB B0 0s s 150150h h 题题3-83-8 O OA AB B0 0 O OA Ar rb bB BB B0 0题题3-83-8s s B B0 0 A A

49、O O0 01501500 0 h hO O0 0 题题3-93-9A AO O1 1r rb b B BO O1 1r rb b e e4545s s 4545 A A 题题3-103-10A AO O1 1 B B1010B B1 1 r rb b B B1 1题题3-3-1313对心平底移动盘形凸轮机构。已知：对心平底移动盘形凸轮机构。已知：r rb b=50mm=50mm，凸轮转速凸轮转速（顺时针顺时针），从动件），从动件h=40mmh=40mm，推推程为等加速等减速运动，程为等加速等减速运动，=180=180。求。求l lmaxmax，=/6/6及及=/2/2时凸轮时凸轮 廓线上点的

50、直角坐标。廓线上点的直角坐标。解：解：计算时角度用负值代入！计算时角度用负值代入！=/6/6时时,x=-,x=-33.46,y=40.9633.46,y=40.96=/2/2时时,x=-70,y=-25.48,x=-70,y=-25.48第四章齿轮机构及其设计4-1 4-1 齿轮机构的类型与特点齿轮机构的类型与特点4-2 4-2 齿廓啮合基本定律及渐开线齿形齿廓啮合基本定律及渐开线齿形 4-3 4-3 渐开线直齿圆柱齿轮机构的基本渐开线直齿圆柱齿轮机构的基本 参数和尺寸计算参数和尺寸计算 4-4 4-4 渐开线直齿圆柱齿轮机构的啮合传动渐开线直齿圆柱齿轮机构的啮合传动 4-5 4-5 渐开线斜