机械设计基础(万春芬)第3章

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1、第3章凸轮及间歇运动机构3.1凸轮机构3.2棘轮机构3.3槽轮机构3.4不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构3.1凸轮机构3.1.1凸轮机构的应用在各种机械中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地应用着凸轮机构。凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。但另一方面，由于凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力不大的场合。内燃机配汽机构平底凸轮动画凸轮的分类(1)按凸轮的形状分盘形凸轮：移动凸轮：圆柱凸轮：可看成是移动凸轮

2、卷在圆柱体上推杆凸轮推杆凸轮移动凸轮动画移动凸轮机构动画圆柱凸轮动画(3D)圆柱凸轮动画(3D)(2)按从动件的型式分尖顶推杆滚子推杆平底推杆能与任意凸轮轮廓保持接触，可实现复杂的运动规律易磨损，只宜用于轻载、低速接触面易形成油膜，利于润滑，常用于高速运动配合的凸轮轮廓必须全部外凸耐磨、承载大，较常用(3)按从动件的运动形式分直动摆动(4)一般凸轮机构的命名原则布置形式＋运动形式＋推杆形状＋凸轮形状对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构摆动平底推杆盘形凸轮机构对心直动平底推杆盘形凸轮

3、机构动画摆动平底推杆盘形凸轮动画对心直动尖顶推杆盘形凸轮动画摆动圆底推杆盘形凸轮动画摆动滚子推杆盘形凸轮动画对心直动滚子推杆盘形凸轮机构动画偏心凸轮动画等径凸轮动画槽凸轮动画回程，回程运动角h休止，休止角s行程（升程），h位移线图：从动件的位移s、速度v、加速度a等随时间t或凸轮转角d变化的关系图。t推程s远休止h回程s’近休止hA’BCDAr1tshs’3.1.2从动件常用的运动规律从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度等随时间t或凸轮转角d变化的规律。ts0基圆，

4、基圆半径r1推程，推程运动角t从动件常用的运动规律动画1、等速运动规律推程（0≤≤t）回程（0≤≤t’）运动线图冲击特性：始点、末点刚性冲击适用场合：低速轻载hs0v0a0-位移速度加速度++tt’-2、等加速等减速运动规律推程:先加速运动线图冲击特性：起、中、末点柔性冲击适用场合：低速轻载s0tv0a0h/2h/2t/2t/2h后减速3、余弦加速度运动规律推程（0≤≤t）运动线图冲击特性：始、末点有柔性冲击适用场合：中低速、中轻载δsδa123456δv1

5、2345hδt4、正弦加速度运动规律advd012345678hA2pht推程（0≤≤t）运动线图冲击特性：无冲击适用场合：高速轻载ttsd1、从动件的压力角FxnnFnmmaFfFn的两个分力：Ff为导路对从动件的磨擦力Fn一定时，a↑，Fx↑，Ff↑当Ff＞Fy时，机构发生自锁！推程[a]为：移动从动件a≤30°摆动从动件a≤45°回程[a]为：a≤70o～80°建议Fy3.1.3凸轮机构的压力角3.1.4凸轮的基圆半径1．基圆半径越小，凸轮的外廓尺寸越小。2．基圆半径越小，凸轮理论廓

6、线的最小曲率半径越小，滚子凸轮的实际轮廓容易变尖和交叉。3．基圆半径越小，压力角越大，凸轮机构容易自锁。4．基圆半径过小，不便于凸轮与轴进行联接。从图可见按结构条件确定基圆半径r1≥1.8rb+4～10mmrb—轴的半径。3.2按给定运动规律设计盘形凸轮轮廓凸轮轮廓线设计基本原理：反转法。AAAAAAAAAAAAAAA-r0r0作图步骤：根据从动件的运动规律：作出位移线图S2-δt，并等分角度；定基圆；作出推杆在反转运动中依次占据的位置；据运动规律，求出从动件在预期运动中依次占据的位置；将两种运动

7、复合，就求出了从动件尖端在复合运动中依次占据的位置点；将各位置点联接成光滑的曲线；在理论轮廓上再作出凸轮的实际轮廓。作图法设计凸轮轮廓线1对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构2对心直动滚子推杆盘形凸轮机构3对心直动平底推杆盘形凸轮机构4偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构1、对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构已知：r1，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转动。设计：凸轮轮廓线s0h定比例尺初始位置及推杆位移曲线确定推杆反转运动占据的各位置确定推杆预期运动占据的各位置推杆高副元素族推杆高副元素的包络线求解步骤：2、对心直动滚

8、子推杆盘形凸轮机构已知：r1，推杆运动规律，滚子半径rk,凸轮逆时针方向转动设计：凸轮轮廓线s0h理论轮廓实际轮廓求解步骤：定比例尺初始位置及推杆位移曲线注：两条轮廓线，理论／实际轮廓线实际轮廓线基圆rmin理论轮廓线基圆r1确定推杆反转运动占据的各位置确定推杆预期运动占据的各位置推杆高副元素族推杆高副元素的包络线r=-rk＝0rkr=-rk<0rk=rkrk，r>0，实际廓线平滑=rk，r