2013.9.9-第2章修改

57
传动比 i 公式:
i
d 1 . ds a
cos
1 a cos d sin a cos d b 1 b
2
位移x与转角的关系公式:
x sin sin 0 cos 0 cos
（a）进入角>90； （引起机构的冲击）
O2
v vt
O1
（b） 进入角<90 （引起机构冲击）
v
vn
40
2.4 间歇运动机构
应用：自动生产线的转位机构、步进机构、计数装置和复杂的轻工机械
一. 棘轮机构
1. 棘轮机构的种类
结构简单、制造方便、运动可靠 （1） 轮齿式棘轮机构
1-摇杆；2-棘轮；3-轴； 4-制动棘爪；5-棘爪
当 0< < 90时，s=s1
将s代入x=f() ，y=g()
=+1
56
上机实验： 曲柄滑块机构的特性计算及特性曲线的绘制
一. 曲柄滑块机构特性方程 B b C C`
-α
B`
源自文库
0
+α
φ a 0 A D
φ0
S
S=f(α)
d
位移s与转角的关系公式:
2 2 a cos 0 d a cos d s a sin sin 0 b 1 1 b b
2 2 2 2
相对传动比 ia 公式:
ia d dx cos 1 cos sin
2 cos 2
相对传动比 ia公式与i关系:
ia a i
58
（1） 曲柄滑块机构相对传动比曲线 ia
g
=1 =2
B
C A
0
-90º 0º

+90º
O1 O
23
24
C1
25
A1
C1
26
四. 滚子从动件盘状凸轮的轮廓设计
27
滚子半径的确定
轮子半径的确定 经验公式： rT《 0.8 min rT《 0.4 rb
28
五. 移动从动件移动凸轮的轮廓设计
s2 s2=f(s1) s2
A1 A2
A0 X s1
V
A A3 A4 5
s2
0 H1
1 X
蜗杆 棘爪 棘轮
蜗轮 快速超越运动
输出轴
46
链轮 链条
链轮
棘爪
链轮 后轮轴
超越式棘轮机构－后轮顺时针转动
47
3. 棘爪顺利滑入齿槽并自动压紧齿根不滑脱的条件
O2
Fn

A
O1
48
(习题2-13): 按如图所示的s-线图，做出逆时针方向工作且 基圆半径为30mm的对心尖顶移动从动件盘状凸轮轮廓。
2
3
4
5
s1
29
六. 圆柱凸轮的轮廓设计
1-圆柱凸轮；2-移动从动件
圆柱凸轮的轮廓设计
30
2.3 凸轮设计中的几个问题
一.压力角和基圆半径
F1
压力角：从动件受力方向 和速度方向的夹角；
α α n
F
Fx
D
vk2
vk 2 vk1 vk1k 2
vk1k2 rb sK 1 vk2 α vk1 K 规定推荐: 移动从动件[] 《 30º 摆动从动件[] 《 45º 空回行程 [] 《 70º
φ1 φ2 φ3
φ
尖顶移动从动件盘状凸轮机构及其位移线图
15
ω
回程运动角
s B
h
C D 360°
rb
D
A A
φ1 φ2 φ3
φ
ω
16
s B
h
C D φ2’ 360° 近休止角
A
φ1 φ2 φ1’
φ
17
s B A
h
C
D φ2’ 360° φ
rb
O
ω
BA
φ1 φ2 φ1’
D
C
尖顶移动从动件盘状凸轮机构及其位移线图
轮子半径的确定 经验公式： rT《 0.8 min
rT《 0.4 rb
32
（凸轮习题2-12）--画出各图中从动件的压力角 v α k N F kv α=0º
N α=0º F vk
N v k α N F
33
压力角
α F
v
压力角α：从动件与凸轮接触 点处所受正压力的方向（即凸 轮理论轮廓线在接触点处的法 线方向）与从动件上对应点速 度方向所夹的锐角；
1-理论轮廓；2-实际轮廓
34
(附加习题1)：图示凸轮机构，要求：（1）写出该凸轮机构的 名称；（2）画出凸轮的偏心圆；（3）画出凸轮的基圆；（4） 画出图示位置推杆的位移S；（5）画出图示位置B点的压力角。
理论轮廓 E D
F
C
35
(附加习题2)：图示凸轮机构，要求画出图示位置C点的压力角。
理论轮廓
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 ’
360°
A10
A9
A8
A A11 A12 0 A1 12 0 1 A2 11 2 10 o ω 3 9 A3 4 8 5 7 6 A4 A5 A7 A6
φ
a)
b)
20
用图解法设计对心尖顶移动从动件盘状凸轮轮廓
一. 对心尖顶移动从动件盘状凸轮的轮廓设计
A7
O
A6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
21
二.偏心尖顶移动从动件盘状凸轮的轮廓设计
已知：凸轮的基圆半径rb，从动件导路中心偏离凸轮回转中心距 离为e，凸轮以ω逆时针转动，从动件的运动规律（ s-曲线）
O
C1 K0 C2 C3
A1 A2 A3
s3 s2
s1
1
2
3
22
三. 摆动从动件盘状凸轮的轮廓设计 已知：凸轮的基圆半径rb，中心距A=lo1o，摆杆长度l，凸轮逆 时针转动，从动件的运动规律（-Ψ曲线）
18
从动件常用的运动规律 s
h t 0
等速运动:产生刚性冲击，低速； 等加速和等减速运动:产生柔性冲击，用于中速；
s
h/2 h t 0
φ1
φ
180°
φ
v
v
t
v0
t
a0
∞
φ a
t
φ
t 0 等速运动规律 -∞
a0
φ
A
B
C φ
19
等加速和等减速运动规律
s
6’ 7’ 8’ 5’ 9’ 4’ 3’ 10 2’ 1’ ’ 11
11
s B
A
φ1
φ 360°
尖顶移动从动件盘状凸轮机构及其位移线图
12
C
s B A O 远休止角
h
C
φ1 φ2
φ 360°
尖顶移动从动件盘状凸轮机构及其位移线图
13
s B A O
h
C
φ1 φ2
φ 360°
尖顶移动从动件盘状凸轮机构及其位移线图
14
s D A rb O A B
h
C D 360°
近休止： 4
90，s4 0
要求：1. 画出偏心凸轮轮廓曲线（包括偏心圆和基圆） 2. 画出从动件s-运动规律曲线; 3. 画出从动件v-运动规律曲线; 4. 画出从动件a-运动规律曲线;
55
三.程序流程图
开始
输入参数：Rb, E, H, 1, 2, 3, 4 For =0 TO 360 当 > 270时，s=s4 当 180< < 270时，s=s3 当 90< < 180时，s=s2
A
B(x,y)

O

E
K F
D
s 0＝KC Rb 2 E 2 ; s KB
C
53
二.从动件的运动规律
Rb 40mm;E 10mm; H 50mm
升程：1 90，s (1 cos ) 1 2 1 H
54
二.从动件的运动规律
回程： 3 90，s3 H (1 cos ) 2 3 H
C为中心的圆盘，试求轮廓上D点与尖顶接触时的压力角，作图表示。
v
α
F
52
大作业： 偏心尖顶移动从动件盘状凸轮的轮廓设计
一. 凸轮轮廓方程的建立
x OE EF E cos (s 0 s )sin
y BD FD (s 0 s )cos E sin
s 20
0
90°
180°
270°
360° φ
49
(习题2-14): 按如图所示的s-线图，做出顺时针方向工作的 偏心尖顶移动从动件盘状凸轮轮廓。
50
(习题2-15): 分析凸轮上最大压力角在何处?
tan
rb sK 1
51
k2
(习题2-16):图示为一偏置直动从动件盘状凸轮机构。已知凸轮是一个以
2φ1 L
槽轮机构的基本尺寸 已知：槽轮与销轮的中心距L； 圆销半径r和槽数z； 销轮中心到圆销中心距离 R1: 槽轮中心到槽端距离R :
2
2φ2
单销槽轮机构的基本尺寸
槽的深度h
h L R2 R1 r
38
2φ1 L
2φ2
单销槽轮机构的基本尺寸
39
2. 槽轮机构的设计
(1) 进入角和脱出角



C
s
A
s
B
s
59
（习题1-8）：设计高度表中曲柄滑块机构(a , d , b , 0)，已知敏感
元件最大位移smax＝4mm，曲柄转角范围g＝20º ，精度1.5%。
ia
g=20º
=1 =2
iamax iamin
-90º
0 =10º
+90º

60
三.程序流程图
开始 输入参数：a, b, d, 0, g, smax, N, For I =0 TO N 计算(I), s(I), s(I), (I) Y ABS((I))> I =I+1 N
单向式 棘轮机构
41
单向式 棘轮机构
双向式 棘轮机构
双动式棘轮机构 牛头 刨床
42
（2）摩擦式棘轮机构
棘轮机构应用：
起重机中防止逆转
43
执行机构的运动协 调及运动循环
牛头刨床
44
2. 棘轮机构的特点和应用
进给、超越和转位
螺母
（工作台）
丝杆 摇杆
棘轮
连杆
曲柄
45
2. 棘轮机构的特点和应用
进给、超越和转位
6
平底从动件：磨损小、用在高速机构中
F
F
7
s
A
rb
ω
BA
φ
O
D C
360°
尖顶移动从动件盘状凸轮机构及其位移线图
8
s
A 360° O
φ
尖顶移动从动件盘状凸轮机构及其位移线图
9
s
C A 360°
φ
尖顶移动从动件盘状凸轮机构及其位移线图
10
B
s B A
φ1
φ 360°
O
推程运动角 尖顶移动从动件盘状凸轮机构及其位移线图
N
I=N
61
二. 工作过程及名词术语
设计步骤：根据工作要求（从动件运动规律）设计凸轮轮廓及 凸轮从动件的结构 1. 凸轮机构的工作过程
s
A rb O
ω
B
A 360°
φ
C D 尖顶移动从动件盘状凸轮机构及其位移线图
62
精密机械设计基础
哈尔滨工业大学
主讲：蒋秀珍
1
第2章 凸轮与间歇运动机构
2.1 凸轮机构
一. 概述
机架 3
2
从动件
凸轮
e 凸轮机构的组成
2
1.凸轮分类
盘状凸轮 移动凸轮
平面凸轮
3
1.凸轮分类
盘状凸轮 移动凸轮
圆柱凸轮
平面凸轮 空间凸轮
4
2.从动件分类
尖顶从动件：简单、可实现复杂运动，易磨损
5
滚子从动件：磨损小、灵活、常用
v
α F
36
C
二.槽轮机构
槽轮机构的设计
1
1-销轮；2-圆柱销；3-槽轮 槽轮机构在电影机拉片机构中的应用
自动机床刀架转位装置中应用
单销槽轮机构
37
(3) 槽轮机构的运动系数
＝
槽轮的运动时间 td z 2 销轮回转时间 ts 2z
(4)单销槽轮机构的工作时间系数k
槽轮转动一次时间 td z 2 k ＝ 槽轮静止时间 t0 z 2
31
tan
k2
Fy K sK n
ω1 o
P
E
二. 基圆半径的确定 (1):由许用压力角[]－ －定rb－－求基圆半径(rb rb )； (2):由结构初步定基圆半径rb －－设计－－校核压力角[]； r－安装凸轮处轴的半径 (3):由经验公式： rb 1.75r+(7~10)mm； 三. 滚子半径的确定
2.2 凸轮轮廓的设计
已知：凸轮的基圆半径rb，从动件导路中心通过凸轮回转中心， 凸轮以ω逆时针转动，从动件的位移线图（s-曲线）
s
6’ 7’ 8’
A10 A9 A8
A11A12 A0
10 9 8 7 6 5 11 12 1
A1
2 3 4
A2 A3 A4 A5
0
1’
2’
3’
4’
5’
9’ 10’ 11’