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1、第三章,常用机构,凸轮机构及间歇运动机构,凸轮机构,凸轮1,从动件2,机架3,三个基本构件组成的高副机构,组成：,凸轮运动时，通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触。若轮廓曲线按从动件的预期运动规律设计，则可获得预期的运动。,工作原理：,1 凸轮机构的应用及分类,1,3,2,4,放音键,卷带轮,皮带轮,摩擦轮,录音机卷带机构,应用示例:,如上图所示，放音时凸轮处于最低位置，在弹簧6作用下，摩擦轮4紧靠卷带轮5，从而将磁带卷紧。停止放音时，凸轮1随按键上移，迫使从动件2摆动，以使摩擦轮与卷带轮分离，从而停止卷带。,6,凸轮机构的分类,盘形凸轮,移动凸轮,（1）按凸轮的形状分,可视为盘形凸轮的回转轴
2、心处于无穷远处时演化而成的,结构简单，易于加工，应用最为广泛,（2）按从动件的形状分,尖顶从动件,滚子从动件,构造简单、易磨损、用于仪表机构,磨损小，应用广泛,平底从动件,受力好、润滑好，用于高速传动,1）直动从动件：,对心直动尖顶从动件凸轮机构,偏心直动尖顶从动件凸轮机构,对心直动滚子从动件凸轮机构,对心直动平底从动件凸轮机构,（3）按从动件的运动形式分,2）摆动从动件,摆动平底从动件凸轮机构,摆动滚子从动件凸轮机构,摆动尖顶从动件凸轮机构,（4）按凸轮高副的锁合方式分,1）力锁合,弹簧力封闭,重力封闭,用外力使从动件与凸轮始终保持接触的方式，以保持运动不失真。,2）形锁合,凹槽凸轮机构,等
3、宽凸轮机构,利用凸轮与从动件的特殊几何形状和尺寸使之保持紧密接触,等径凸轮机构,r1+r2 =const,共轭凸轮机构（主回）,彼此固连在一起的一对凸轮和从动件上一对滚子来实现,在凸轮廓线的推动下，从动件的位移、速度、加速度、跃度（加速度对时间的导数）随时间变化的规律，常以图线表示，又称为从动件运动曲线。 一般假定凸轮轴作等速运转，故凸轮转角与时间成正比，因此凸轮机构从动件的运动规律通常又可以表示为凸轮转角的函数。,2 从动件常用运动规律及其选择,基圆,基圆半径 rb,推程,推程角 ,升距 h,远停,远休止角 s,回程,回程角 ,近停,近休止角 s,位移曲线图,1）基本概念,推杆的多项式运动规
4、律的一般表达式为：,s = C0+C1+C2 2+Cn n,式中 为凸轮转角；s为推杆位移；C0，C1，C2，Cn为待定系数，可利用边界条件等来确定。,推杆在推程或回程时，其位移S、速度V 和加速度a 随时间t变化规律。,2）从动件运动规律,（1）,求一阶导数得速度方程： v = ds/dt,求二阶导数得加速度方程： a =dv/dt =2 C22+ 6C32+n(n-1)Cn2n-2,其中：凸轮转角，d/dt=凸轮角速度, Ci待定系数。,= C1+ 2C2+nCnn-1,边界条件： 凸轮转过推程运动角a从动件上升h,凸轮转过回程运动角b从动件下降h,等速运动,运动开始，v 由0突变为,加速
5、度a为,同理，运动结束,由于存在刚性冲击，如果单独使用这种运动规律，只适用于低速场合。,a= -,减速段推程：,s h-2h(-a)2/a2,v -4h(-a)/a2,a -4h2/a2,位移曲线为一抛物线， 加、减速各占一半。,等加速等减速运动,余弦加速度运动,由运动图可见，从动件速度在整个运动过程中皆连续，但在运动的起点、终点处加速度产生突变，因此产生柔性冲击。,由运动图可见，其速度和加速度曲线都是连续的，因此没有柔性冲击，故常用于高速凸轮机构。,正弦加速度运动,3-4-5多项式运动规律,既无刚性冲击，又无柔性冲击。因此这种运动规律也可以用于高速运动场合。,从动件常用运动规律特性比较及适用
6、场合,3 棘轮机构,当主动件作连续运动时，从动件作周期性的运动和停顿，这类机构称为间歇机构，也称为步进机构。它在各种自动化机械中得到了广泛的应用，用来满足送进、制动、转位分度、超越等工作要求。 常用的间歇机构可以分为两类： 1）棘轮机构（主动件往复摆动，从动件间歇运动） 2）槽轮机构（主动件连续运动，从动件间歇运动）,1、棘轮的组成和工作原理,机构组成,主要由棘轮、棘爪、主动摆杆和机架组成。,1）摇杆逆时针摆动棘爪插入齿槽棘轮转过角度制动爪划过齿背 2）摇杆顺时针摆动棘爪划过脊背制动爪组织棘轮作顺时针转动棘轮静止不动,工作原理,二、常见的棘轮机构的类型,1、轮齿式棘轮机构,根据啮合方式分为外啮
7、合与内啮合式,根据棘轮运动方式分为单向式棘轮机构 和双向式棘轮机构,2、摩擦式棘轮机构,轮齿式棘轮工作噪音大且转角为步进可调，但运动准确。而摩擦棘轮正好相反。,外啮合式,内啮合式,外啮合式棘轮机构的棘爪或楔块均安装在棘轮的外部，而内啮合棘轮机构的棘爪或楔块均在棘轮内部。,单向式棘轮机构：摆杆向一个方向摆动时，棘轮沿同一方向转过某一角度；而摆杆向另一个方向摆动时，棘轮静止不动。,单向双动式棘轮机构,（1）单向式棘轮机构,钩头双动式棘轮机构,直头双动式棘轮机构,双动式棘轮机构，摆杆的往复摆动，都能使棘轮沿单一方向转动，棘轮转动方向是不可改变的。,双向式棘轮机构，棘轮的轮齿是短梯形或矩形，当变动棘爪
8、的放置位置或方向后，可改变棘轮的转动方向。棘轮在正、反两个转动方向上都可实现间歇转动。,（2）双向式棘轮机构,结构简单，制造容易运动可靠；,棘轮的转角在很大范围内可调；,工作时有较大的冲击和噪声、运动精度不高， 常用于低速场合；,棘轮机构还常用作防止机构逆转的停止器。,三、棘轮机构的特点和应用,棘轮机构主要用于进给、超越和转位等工艺动作的控制。,实现进给的牛头刨床工作台机构,实现制动的起重机棘轮机构,实现超越运动的棘轮机构,（1）单向转动,（2）超越离合,实现转位的棘轮机构,用遮板调节,棘轮转角的调节,改变曲柄长度调节,棘轮每次转过的角度称为棘轮转角，也称为动程。,槽轮,曲柄,拨盘,圆柱销,4
9、 槽轮机构,槽轮机构组成,由装有圆柱销的主动拨盘和开有径向槽的从动槽轮及安装两者的机架所组成的高副机构。,拨盘上圆柱销进入径向槽之前，槽轮上的内凹锁止弧被锁住，槽轮静止不动。 刚开始进入槽轮上径向槽瞬间，锁止弧刚好被松开，圆柱销将驱动槽轮转动。,槽轮在圆柱销驱动下转过 90 度。 圆柱销即将脱离径向槽的瞬间，槽轮上的另一个锁止弧又被锁住，槽轮又静止不动。,1、槽轮机构工作原理,凹锁止弧,凸锁止弧,径向槽,圆柱销,主动拨盘,槽轮,2、应用： 在自动机械，轻工机械和仪表中，实现间歇送进和转位功能,电影放映机的卷片机构,2,1,A,刀架转位机构,1）槽轮机构的角速度及角加速度的最大值随槽轮数的增多而减少；,2）当圆销开始进入和离开径向槽时，此两瞬时有柔性冲击，且随槽数的减少而增大；,3）内槽轮机构与外槽轮机构一样，有加速度突变，且其值与外槽轮者相等，但当|0 时，角加速度值迅速下降并趋于零。,3、普通槽轮机构的运动特性,结构简单、易于制造 工作可靠、机械效率较高，且同时具有分度和定位功能 （但拨盘上的锁住弧定位精度有限，当要求精确定位时，还应设置定位销）。,设计自由度小： 在分度数确定以后，运动系数也随之确定而不能改变，这是其突出缺点。 不适用于高速： 虽然振动和噪声比棘轮机构小，但槽轮在启动和停止瞬间加速度大，有冲击。,优点 缺 点,本章结束,
