第三章2 凸轮及间歇运动机构
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第3章凸轮机构与间歇运动机构
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• 凸轮机构在自动送料机构、仿形机床进刀机构 、内燃机配气机构、汽车的凸轮式制动器以及
印刷机、纺织机、插秧机、闹钟和各种电气开
关等传力不大的控制装置中得到广泛应用。如 下图纺织机械里的绕线机构。
2020/7/18
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• 凸轮机构的主要优点：
只要适当设计凸轮的轮廓曲线，就可以使 从动件获得各种预期的运动规律，而且结 构简单紧凑、设计方便。
第三章 凸轮机构与间歇运动机构
【能力目标】 【案例导入】 【知识要点】 3.1 凸轮机构的类型和识别 3.2 凸轮机构的运行特性分析 3.3 用图解法设计盘行凸轮轮廓 3.4 间歇运行机构—棘轮机构 3.5 间歇运行机构—槽轮机构 【能力训练】 本章小结
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1
3.1凸轮机构的类型识别
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17
从动件常用的运动规律
1、等速运动规律：凸轮以角速度匀
速运动，从动件以恒定的速度运动。
s(δ)= CS δ υ(δ)=Cυ
a(δ)= 0
特点：
1）刚性冲击运动—从动件在某瞬时速度突 变，其加速度及惯性力在理论上均趋于无 穷大。 2）只适用于低速轻载的凸轮机构。
• 近休止角：从动件在DA段接触时，从动件在最低位置静 止不动，该过程称为近程休止，凸轮相应的转角称为近休 止角。
• 凸轮运动一周，从动件就重复上述升——停——回——停 的循环过程。
• 偏距：从动件的中心线偏离凸轮转动中心0的距离。
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3.2凸轮机构的运动特性分析
• 从动件的位移线图 以直角坐标系的纵坐标代表从动件的位移 ，横坐标代表凸轮转角，则可以画出从动 件与凸轮转角之间的关系曲线，则为从动 件的位移线图。
第三章凸轮机构与间歇运动机构
第章 凸轮机构与间歇运动机构
凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置中。 例如内燃机配气阀凸轮机构、自动车床中刀架进给凸轮机构、
缝纫机挑线凸轮机构等。 凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，是因为凸轮机构可以
实现各种复杂的运动要求，且结构简单、紧凑。
第一节 凸轮机构的组成与类型
一、凸轮机构的组成及特点 凸轮机构就是由主动件凸轮1、从动件2
1、按凸轮的形状分： ①盘形凸轮——凸轮是一个具有变化半径的圆盘，它绕固定轴线回
转。
从动件在垂直于凸轮轴线的平面内移动或摆动。
如配气阀机构和车床横刀架进给机构。
②圆柱凸轮——是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面 上作出曲线轮廓的构件。
如送料凸轮机构和缝纫机的挑线机构。
③移动凸轮——又称为板状凸轮，当盘形凸轮的半径趋于无穷大时 就变成移动凸轮。工作时，凸轮作往复直线移动。
凸轮机构的特点
1)优点：只要能设计出凸轮的轮廓曲线，就可
以使从动件推杆得到各种预期的运动规律，且 结构简单紧凑，动作准确可靠。
2)缺点：凸轮轮廓线与从动件推杆之间为点、
线接触，难以保持良好的润滑，易磨损，且凸 轮的轮廓曲线不易加工。
3）应用：凸轮机构多用在低速、传力不大的自
动控制机构中。
二、 凸轮机构的分类
易形成油膜，能减少磨损，所以可用于高速传动场合，但不 能用于凹形凸轮上。
3、按从动件的运动方式分：
移动（直动）从动件凸轮机构 如内燃机气阀机构
摆动从动件凸轮机构 如车床横刀架进给机构、缝纫机的挑线机
构
凸轮机构的应用举例
内燃机配气机构 自动车床横刀架进给机构 车床仿形机构 绕线机
和机架3三个主要构件所组成的高副机 构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。 凸轮为主动件，一般作等速连续转动， 但也有作往复摆动或移动的。
凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置中。 例如内燃机配气阀凸轮机构、自动车床中刀架进给凸轮机构、
缝纫机挑线凸轮机构等。 凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，是因为凸轮机构可以
实现各种复杂的运动要求，且结构简单、紧凑。
第一节 凸轮机构的组成与类型
一、凸轮机构的组成及特点 凸轮机构就是由主动件凸轮1、从动件2
1、按凸轮的形状分： ①盘形凸轮——凸轮是一个具有变化半径的圆盘，它绕固定轴线回
转。
从动件在垂直于凸轮轴线的平面内移动或摆动。
如配气阀机构和车床横刀架进给机构。
②圆柱凸轮——是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面 上作出曲线轮廓的构件。
如送料凸轮机构和缝纫机的挑线机构。
③移动凸轮——又称为板状凸轮，当盘形凸轮的半径趋于无穷大时 就变成移动凸轮。工作时，凸轮作往复直线移动。
凸轮机构的特点
1)优点：只要能设计出凸轮的轮廓曲线，就可
以使从动件推杆得到各种预期的运动规律，且 结构简单紧凑，动作准确可靠。
2)缺点：凸轮轮廓线与从动件推杆之间为点、
线接触，难以保持良好的润滑，易磨损，且凸 轮的轮廓曲线不易加工。
3）应用：凸轮机构多用在低速、传力不大的自
动控制机构中。
二、 凸轮机构的分类
易形成油膜，能减少磨损，所以可用于高速传动场合，但不 能用于凹形凸轮上。
3、按从动件的运动方式分：
移动（直动）从动件凸轮机构 如内燃机气阀机构
摆动从动件凸轮机构 如车床横刀架进给机构、缝纫机的挑线机
构
凸轮机构的应用举例
内燃机配气机构 自动车床横刀架进给机构 车床仿形机构 绕线机
和机架3三个主要构件所组成的高副机 构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。 凸轮为主动件，一般作等速连续转动， 但也有作往复摆动或移动的。
凸轮间歇机构原理
凸轮间歇机构原理
凸轮间歇机构是一种通过凸轮运动来控制机械装置的工作的机构。
其原理是利用凸轮的几何形状和运动来实现间歇动作。
其结构包括凸轮、摇杆、推杆、活导杆等部件。
凸轮通常呈圆柱体形状，并固定在轴上。
凸轮的中心轴线与某一特定的点称为基准点，通过凸轮的旋转运动，基准点与凸轮的接触点会随着凸轮的旋转而改变。
摇杆是凸轮间歇机构中的重要组成部分，其一端与推杆相连，另一端与凸轮接触。
摇杆的作用是将凸轮的旋转运动转化为推杆的线性运动。
推杆是连接摇杆和活导杆的部件，其运动由摇杆的运动决定。
当凸轮旋转时，通过摇杆和推杆的传动，使得活导杆执行特定的间歇动作。
活导杆则负责在凸轮和工作装置之间传递动力或执行具体的工作。
凸轮的运动使得活导杆在不同的时间间隔内执行不同的运动，从而实现间歇动作的控制。
通过调整凸轮的形状和摆动角度，可以使得凸轮间歇机构实现不同的运动规律和间歇动作。
凸轮间歇机构广泛应用于各种机械装置中，如自动化生产线、机床等领域，实现不同工序的协调和控制。
凸轮机构及间歇机构
节
v (c1 2c2 3c3 2 ncn n1)
凸 轮 从
a 2 (2c2 6c3 n(n 1)cn n2 )
动
件
的
1) 等速运动规律
运
动 规
定义：指凸轮以等角速 在上式中当n=1时可以得
律
度转动时，从动件的运 出从动件的运动方程。
动速度为常量。
s c0 c1
v c1
a0
推程时， [0,] 当 0 时，s 0 ； 时，s h可以解
出待定常数，c0 0 c1 h / 代入上式可以得出
第 二
s
h
节 凸
轮 从 动 件
v
h
的 运
动 规 律
a0
sh h
'
v h
'
'
a0
回程时， [,'] 当 时，s h ； ' 时，s 0 可以解
出待定常数，c0 h c1 h / ' 代入上式可以得出
从动件按等速运
第
动规律运动时的位移、
v (c1 2c21 3c3 2 ncn n1)
定义：指凸轮以等角速度转动时， 从动件在一个行程中，前半段作
a 2 (2c2 6c3 n(n 1)cn n2 )
等加速运动，后半段作等减速运 动。
在多项式中当n=2时可以 得出从动件的运动方程。
第 二
推程前半段,即 [0, / 2]时从动件作等加速运动，
从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、
加速度与凸轮转角（时间）之间的关系。
第
二 节
基圆 r0 :凸轮轮廓的最小向径为半径做的圆。
凸
推程运动角 远休止角 回程运动角 近休止角
凸轮、间歇运动机构
凸轮是具变化半径的盘形构 件，其绕轴转动，推动推杆 有规律上下运动。 凸轮是具有曲线轮廓的构件， 其作往复运动，推动推杆作 直线运动。 凸轮是圆柱上底面有曲线轮 廓，其绕轴转动，推动推杆 有规律 推 杆 滚子 推杆 形 状 平底 推杆
机构最简单，易磨损，适用 于作用力不大、转速较低的 场合。 最常用，滚子与凸轮间为滚 动摩擦，磨损小，可用来传 递较大动力。 受力较平稳，凸轮与平底接 触面之间形成油膜，润滑较 好，常用于高速转动机械。
三、间歇运动机构
棘轮机构 槽轮机构 凸轮间歇机构
不完全齿轮机构
将主动件的连续转 动，转化为从动件的周 期性间歇运动。
小结
本节课，我们学习了凸 轮机构和间歇运动机构，希 望大家通过学习能辨认各种 机构并熟悉各种机构的运动 效果。
凸轮机构
间歇运动机构
作业
观察两个运动构件的运 动，判断其属于哪种机构， 分别写出它们的主动件、从 动件和运动效果。
复习
常 用 机 构 连杆机构 凸轮机构
间歇运动机构
二、凸轮机构
组成
凸轮： 形状不规则的主动件 推杆： 随凸轮按一定规律 运动的从动件 机架
当凸轮绕定轴转动时， 推杆在凸轮上随凸轮的不同 形状作一定规律的往复直线 运动或摆动。
分类及运动特点
盘形 按 凸轮 凸 轮 移动 凸轮 形 状 圆柱 凸轮
凸轮与间歇运动机构
设计方法
根据工作要求选择适当的凸轮和间歇运动机构类型，进行运动学和动力学分析， 确定机构尺寸参数，进行强度、刚度和稳定性校核，优化设计方案。
凸轮与间歇运动机构选型依据
01
02
03
04
工作要求
明确机构需要实现的运动规律 、精度、速度、加速度等性能
指标。
机构特性
了解不同类型凸轮和间歇运动 机构的运动特性、优缺点及适
凸轮机构作用
通过凸轮的旋转或往复运动，推 动从动件按预定规律运动，实现 机械自动化和精确控制。
凸轮类型与特点
01
02
03
盘形凸轮
凸轮形状为圆盘形，具有 结构简单、紧凑、易于加 工和维修方便等特点。
移动凸轮
凸轮作往复直线运动，从 动件通过导轨或导槽与凸 轮接触，实现直线或曲线 运动。
圆柱凸轮
凸轮形状为圆柱形，从动 件沿凸轮轮廓作曲线运动， 适用于空间复杂运动。
凸轮与间歇运动机构
目 录
• 凸轮机构基本概念与分类 • 间歇运动机构概述及分类 • 凸轮与间歇运动机构组合设计 • 凸轮与间歇运动机构性能分析 • 凸轮与间歇运动机构应用领域探讨 • 总结与展望
01 凸轮机构基本概念与分类
凸轮机构定义及作用
凸轮机构定义
由凸轮、从动件和机架三个基本 构件组成的高副机构。
动力传递效率评估
评估凸轮机构在动力传递 过程中的效率，优化机构 设计以提高动力传递效率。
精度与稳定性评估
凸轮加工精度控制
控制凸轮的加工精度，确保凸轮轮廓曲线的准确性和一致性。
从动件定位精度评估
评估从动件在间歇运动过程中的定位精度，确保从动件能够准确地 停留在预定的位置上。
机构稳定性分析
根据工作要求选择适当的凸轮和间歇运动机构类型，进行运动学和动力学分析， 确定机构尺寸参数，进行强度、刚度和稳定性校核，优化设计方案。
凸轮与间歇运动机构选型依据
01
02
03
04
工作要求
明确机构需要实现的运动规律 、精度、速度、加速度等性能
指标。
机构特性
了解不同类型凸轮和间歇运动 机构的运动特性、优缺点及适
凸轮机构作用
通过凸轮的旋转或往复运动，推 动从动件按预定规律运动，实现 机械自动化和精确控制。
凸轮类型与特点
01
02
03
盘形凸轮
凸轮形状为圆盘形，具有 结构简单、紧凑、易于加 工和维修方便等特点。
移动凸轮
凸轮作往复直线运动，从 动件通过导轨或导槽与凸 轮接触，实现直线或曲线 运动。
圆柱凸轮
凸轮形状为圆柱形，从动 件沿凸轮轮廓作曲线运动， 适用于空间复杂运动。
凸轮与间歇运动机构
目 录
• 凸轮机构基本概念与分类 • 间歇运动机构概述及分类 • 凸轮与间歇运动机构组合设计 • 凸轮与间歇运动机构性能分析 • 凸轮与间歇运动机构应用领域探讨 • 总结与展望
01 凸轮机构基本概念与分类
凸轮机构定义及作用
凸轮机构定义
由凸轮、从动件和机架三个基本 构件组成的高副机构。
动力传递效率评估
评估凸轮机构在动力传递 过程中的效率，优化机构 设计以提高动力传递效率。
精度与稳定性评估
凸轮加工精度控制
控制凸轮的加工精度，确保凸轮轮廓曲线的准确性和一致性。
从动件定位精度评估
评估从动件在间歇运动过程中的定位精度，确保从动件能够准确地 停留在预定的位置上。
机构稳定性分析
《机械原理》期末复习资料
《机械原理》期末复习资料第一章平面机构运动简图和自由度◆这种能实现确定的机械运动，又能做有用的机械功或完成能量、物料与信息转换和传递的装置称为机器。
◆无论机器还是机构，最基本的一点是都能实现确定的机械运动。
从结构和运动观点看，二者之间并无区别，所以统称为机械。
◆机械零件可分为两大类：一类是在各种机器中都能用到的零件，称为通用零件。
另一类则是在特定类型的机械中才能用到的零件，称为专用零件。
◆三个单元：装配单元、运动单元、制造单元1、零件:机械的制造单元,如螺钉、螺母、曲轴等。
通用零件:在各种机器中都能用到的零件。
专用零件:在特定类型的机器中才能用到的零件。
2、部件:由一组协同工作的零件组成的独立制造装配的组合件,如减速器、离合器、制动器等。
部件是装配的单元。
3、构件:机构中形成相对运动的各个运动单元。
可以是单一的零件,也可以是由若干零件组成的运动单元。
◆机器主要由5个部分组成，包括动力部分、控制部分、传动部分、执行部分、支撑及辅助部分。
◆机械设计的程序：1.计划阶段 2.方案计划阶段 3.技术设计阶段 4.技术文件编制阶段◆判断高低副两构件通过面接触形成的运动副，称为低副。
两构件通过点或线接触形成的运动副，称为高副。
◆自由度的计算公式：F=3n-2PL-PH◆复合铰链:两个以上构件在同一轴线处共同参与形成的转动副,称为复合铰链（两个转动副◆局部自由度：机构中与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度。
（可忽略）◆机构具有确定运动的条件：机构的构件之间应具有确定的相对运动。
（标箭头的都是原动件。
）✔原动件个数等于机构的自由度数。
若原动件数小于自由度数，则机构无确定运动。
若原动件数大于自由度数，则机构可能在薄弱处损坏。
第二章平面连杆机构◆铰链四杆机构的基本类型：曲柄摇杆机构：转动运动转变成往复摆动运动双曲柄机构：等速转动变为变速转动双摇杆机构：主动摇杆的摆动变为从动摇杆的摆动（补充）曲柄滑块机构：转动运动转换成往复直线运动，也可把往复直线运动转换成转动运动◆铰链四杆机构存在曲柄的条件：①机构中是否存在整转副;②选择哪个构件作为机架。
第3章 凸轮机构
2 0
02
a
4h12
/
2 0
推程时等减速段
s
h 2h(0 4h1 (0
)2 /
)
/
2 0
2 0
a
4h12
/
2 0
速度连续，加速度不
连续，称为柔性冲击。
用于中、低速场合。
§3 – 2 从动件的常用运动规律
V0=0,
等加速等减速
s
1 2
at 2
当时间为→ 位移为 →
1 1
: :
2 4
: :
对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构 摆动滚子从动件盘形凸轮机构
§3 – 2 从动件的常用运动规律
凸轮机构的运动循环及基本名词术语
凸轮机构的一个运动循环大 致包括：推程、远休程、回 程、近休程四个部分
§3 – 2 从动件的常用运动规律
基圆：以轮廓的最小向径所作的圆 r0－基圆半径 推程：从动件从离回转中心最近→最远的这一过程。 升程ｈ：推程所移动的距离。
机械设计基础
机械设计基础
绪论
机械零件设计概论
平面机构的自由度和速度分析
连接
平面连杆机构
齿轮传动
凸轮机构
蜗杆传动
齿轮机构
带传动和链传动
轮系
轴间歇运动机构 机构运转速 Nhomakorabea波动的调节
滑动轴承
滚动轴承
联轴器、离合器和制动器
回转件的平衡
弹簧
第3章 凸轮机构
§3 – 1 凸轮机构的应用和类型 §3 – 2 从动件的常用运动规律 §3 – 3 凸轮机构的压力角 §3 – 4 图解法设计凸轮轮廓 §3 – 5 解析法设计凸轮轮廓*
什么是凸轮机构
机械基础下册 第一篇 第三章 凸轮机构和间歇运动机构
◇ 尖顶从动件（图3-3） ◇ 滚子从动件（图3-1b) ◇ 平底从动件（图3-2）
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
Machinery Foundation
第一篇 机构及机械零件基础
第3章 凸轮机构和间歇性运动机构
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
目录
3.1 凸轮机构的应用和分类 3.2 从动件常用的运动规律及其选择 3.3 用作图法设计盘形凸轮的轮廓曲线 3.4 凸轮机构基本尺寸的确定 3.5 间歇运动机构
Machinery Foundation
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
图3-5 凸轮与从动杆的运动关系
r min： 基圆半径
1 ：匀角速
h ：升距
t ：推程角
：远休止角 s
h ：回程角
' s
：近休止角
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
常用从动件运动规律
图3-9 反转法原理
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.3用作图法设计盘形凸轮的轮廓曲线
（一）尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制 几何法步骤 第一步 选择适当的比例尺 ，取横坐标表示凸轮的转角，
纵坐标表示从动件的位移
第二步 按区间等分位移曲线横坐标值，确定从动件的相
优点
结构简单、紧凑，工作可靠
4种常见的间歇运动机构
在各类机械中，常需要某些构件实现周期性的运动和停歇。
能够将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇的机构称为间歇运动机构。
而实现间歇运动的四种常用机构分别为：棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构和不完全齿轮机构。
一、棘轮机构棘轮机构的类型很多，从工作原理上可分为轮齿啮合式和摩擦式棘轮机构；从结构上可分为外啮合式和内啮合式棘轮机构；从传动方向上分为单向（单动和双动）式和双向式棘轮机构。
棘轮机构是把摇杆的摆动转变为棘轮的间歇回转运动。
其优点轮齿式棘轮机构运动可靠，棘轮转角容易实现有级调节，但在工作过程中棘爪在齿面上滑行，齿尖易磨损并伴有噪音，同时为使棘爪能顺利落入棘轮槽，摇杆摆角应略大于棘轮转角，这样就不可避免地存在空程和冲击，在高速时尤其严重，所以常用在低速、轻载下实现间歇运动。
摩擦式棘轮机构传递运动平稳、无噪声，棘轮转角可作无级调节。
图1 单向轮齿啮合式棘轮但由于运动准确性差，不宜用于运动精度要求高的场合。
在工程实践中，棘轮机构常用于实现间歇送进（如牛头刨床）、止动（如起重和牵引设备中）和超越（如钻床中以滚子楔块式棘轮机构作为传动中的超越离合器，实现自动进给和快速进给功能）等场合。
图2 摩擦式棘轮二、槽轮机构槽轮机构又称马尔他机构或日内瓦机构，也是常用的间歇运动机构之一。
普通平面槽轮机构有外接式槽轮机构（图3）和内接式槽轮机构（图4）两种类型。
它主要是由带有均布的径向开口槽的槽轮２、带有圆柱销Ａ的拔盘１以及机架组成。
图3 外接式槽轮机构图4 内接式槽轮机构槽轮机构的工作过程是：主动拨盘１上的圆柱销Ａ进入槽轮２上的径向槽以前，拔盘上的凸锁止弧α将槽轮上的凹锁止弧β锁住，则槽轮静止不动。
当拔盘圆柱销Ａ进入槽轮径向槽时，凸、凹锁止弧刚好分离，圆柱销可以驱动槽轮转动。
当圆柱销脱离径向槽时，凸锁止弧又将凹锁止弧锁住，从而使槽轮静止不动。
因此，当主动拨盘作连续转动时，槽轮被驱动作单向的间歇转动。
外接式槽轮机构的主动拨盘１与槽轮２转向相反；内接式槽轮机构的主动拨盘１与槽轮２转向相同，且传动平稳、占空间小，槽轮停歇时间较短。
凸轮及间歇运动机构
• 设计：凸轮轮廓线
0
120 60 0
90 0
求解步骤：
实际轮廓
① 定比例尺 ② 初始位置及推杆位移曲线
③ 确定推杆反转运动占据的各 位置
④ 确定推杆预期运动占据的各 位置
⑤ 推杆高副元素族
⑥ 推杆高副元素的包络线
90 0
压力角校核动画
3.1.6 凸轮的结构和材料
1．凸轮在轴上的固定方式
当凸轮轮廓尺寸接近轴的直径时;凸轮与轴可制作成一体;如左图 所示；当其尺寸相差比较大时;凸轮与轴分开制造;凸轮与轴通过键 联接;如右图所示；或通过圆锥销联接;如下图所示&
3.5 不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构
3.5.1 不完全齿轮机构
1．不完全齿轮机构的工作原理和类型
不完全齿轮机构是由普通渐开线齿轮机构演化而成的间 歇运动机构;其基本结构型式分为外啮合与内啮合两种;如 下图所示&
不完全齿轮内啮合机构动画
不完全外啮合齿轮机构动画
2.不完全齿轮机构的特点及用途
h
• 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
0
求解步骤：
① 定比例尺 ② 初始位置及推杆位移曲线
注：两条轮廓线;理论／实际 轮廓线 ① 实际轮廓线基圆rmin ② 理论轮廓线基圆r1 ③ 确定推杆反转运动占据的各位置 ④ 确定推杆预期运动占据的各位置 ⑤ 推杆高副元素族 ⑥ 推杆高副元素的包络线
等随时间t或凸轮转角d变化的关系图&
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’
s
位移
0
t
第三章-凸轮及间歇运动机构
速度2作：连从续动回槽转轮， 从动件槽机轮架作间歇
转动。
2、槽轮机构的类型
外啮合 槽轮机构
内啮合 槽轮机构
2、槽轮机构的类型
2、槽轮机构的类型
3、槽轮机构的特点及应用
特点： （1）结构简单，尺寸小，效率高 （2）能平稳的间歇转位 （3）有柔性冲击，适用于中速场合
应用： 蜂窝煤制作机、六角车床刀架转位机构
（1）蜂窝煤制作机
单 销 四 槽 槽 轮 机 构
（2）六角车床刀架转位机构
单 销 六 槽 槽 轮 机 构
一、凸轮机构的分类
1 1、按凸轮的形状分 2 2、按从动件端部形状分
3、按保持接触方式分
4
1、按凸轮的形状分
盘形凸轮
1、按凸轮的形状分
移动凸轮
1、按凸轮的形状分
圆柱凸轮
2、按从动件端部形状分
2、按从动件端部形状分
2、按从动件端部形状分
3、按保持接触方式分
力 锁 合
形 锁 合
二、凸轮机构的特点
凸轮及间歇运动机构
本章教学内容 ◆ 凸轮机构的分类、特点及应用 ◆ 槽轮机构的原理特点及应用 ◆ 棘轮机构的原理特点及应用
凸轮机构
当凸轮连续转动 时，推动气阀有 规律的启闭气门。
凸轮机构
机床进刀机构
当圆柱凸轮回转 时，通过凹槽驱 动从动件摆动， 从而驱使刀架运 动。
由以上两个例子可知：
凸凸轮轮是机一构个的具组有成曲：线轮 廓•1或─凹凸槽轮的构件，它运 动时，借助凸轮的轮廓， 使•2从─动从件动实件现预期的运 动•3规─律机。架
1、结构简单、紧凑、设计方便
2、可以实现任意复杂的预期运动
3、承载能力小，易磨损
广泛应用
转动。
2、槽轮机构的类型
外啮合 槽轮机构
内啮合 槽轮机构
2、槽轮机构的类型
2、槽轮机构的类型
3、槽轮机构的特点及应用
特点： （1）结构简单，尺寸小，效率高 （2）能平稳的间歇转位 （3）有柔性冲击，适用于中速场合
应用： 蜂窝煤制作机、六角车床刀架转位机构
（1）蜂窝煤制作机
单 销 四 槽 槽 轮 机 构
（2）六角车床刀架转位机构
单 销 六 槽 槽 轮 机 构
一、凸轮机构的分类
1 1、按凸轮的形状分 2 2、按从动件端部形状分
3、按保持接触方式分
4
1、按凸轮的形状分
盘形凸轮
1、按凸轮的形状分
移动凸轮
1、按凸轮的形状分
圆柱凸轮
2、按从动件端部形状分
2、按从动件端部形状分
2、按从动件端部形状分
3、按保持接触方式分
力 锁 合
形 锁 合
二、凸轮机构的特点
凸轮及间歇运动机构
本章教学内容 ◆ 凸轮机构的分类、特点及应用 ◆ 槽轮机构的原理特点及应用 ◆ 棘轮机构的原理特点及应用
凸轮机构
当凸轮连续转动 时，推动气阀有 规律的启闭气门。
凸轮机构
机床进刀机构
当圆柱凸轮回转 时，通过凹槽驱 动从动件摆动， 从而驱使刀架运 动。
由以上两个例子可知：
凸凸轮轮是机一构个的具组有成曲：线轮 廓•1或─凹凸槽轮的构件，它运 动时，借助凸轮的轮廓， 使•2从─动从件动实件现预期的运 动•3规─律机。架
1、结构简单、紧凑、设计方便
2、可以实现任意复杂的预期运动
3、承载能力小，易磨损
广泛应用
第三章 凸轮机构和间歇机构(教案)
三、不完全齿轮机构 --主动轮的整周连续回转转换为从动轮的单向间歇转动
不完全内齿
不完全外齿
The End
作业1： 在图示凸轮机构中，标出凸轮与从动件由A点接触到B点 接触时，凸轮的转角 ；从动件的位移量S及从动件的行程h （ R=30 mm）。
A
B
A
B
作业2：
用作图法设计一偏置直动尖底从动件盘形凸轮机构的部分凸轮廓线：推程和 远休止程所对应的部分。已知凸轮以等角速度回转，回转方向、从动件的初 始位置及偏置方式如图所示，e=10mm，R=35mm，从动件在推程以等速上 升，行程为h=30mm，升程角φ=150°，远休止角φs=30°。
（5）光滑连接B0 、 B1 、B2 … B0
B1
C2
4 3
C7
B2 B3
O
1 2
C6 C5
C3 C4
B8
C8
凸轮廓线。
B7
B4
B6
B5
2． 滚子从动件盘形凸轮 已知滚子从动件凸轮机构： 滚子中心 从动件的运动规律 滚子中心轨迹与凸轮廓线 等距 曲线
3 2
中心 尖底 凸轮廓线
往复摆动——摆动从动件
3.机摆动从动件架—参考坐标系，支承构件应 用
(a) 机床刀架中的凸轮机构
(b) 箭杆织机中的打纬凸轮机构
一、凸轮机构的应用
机床刀架中的凸轮机构
箭杆织机中的打纬凸轮机构
冲压机构
铣削加工靠模凸轮机构
冷镦机送料机构
二、凸轮机构的类型
1、按凸轮的形状 盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮 2、按从动件的运动形式 摆动从动件、移动从动件
v2
a2
s2
2t1 h 2
项目3凸轮与间歇运动机构
15，20， 20Mn2,20Cr,20CrMnTi GCr15 T10,T10A 38CrMoAl,35CrAl 滚子 20Cr,18CrMnTi T8,T10,GCr15 45,40Cr
一般精度仿形靠 模凸轮 高精度仿形靠模 凸轮 与钢制凸轮相配 与铸铁或钢制凸 轮相配 与铸铁凸轮相配
3.6 基础练习 1.凸轮机构的优缺点是什么？为什么凸轮机构在自动机械中得到了广泛的应用？ 2.比较顶尖、滚子和平底从动件的优缺点及应用场合？ 3.从动件的常见运动规律由哪几种？这种运动规律的动作适用哪种场合？ 3.7 实训提升 —— 请分析下图凸轮机构实现的输入与输出运动形态
图 3.1
内燃机配气机构
1.3 相关知识点 1.3.1 内燃机工作时进出气门的工作过程描述 当发动机启动，启动马达带动曲轴旋转，随着活塞正常运转后，凸轮轴随即通过链条 获得由曲轴输出的旋转动力，凸轮推动进、排气门上下往复式运动，形成开闭状态来吸入新 鲜空气或释放燃烧后的废气。由于在凸轮两侧布置着进、排气门，所以当凸轮每旋转一周则 会分别控制进、排气门各自开启一次，而当凸轮轴上的凸轮旋转脱离气门瞬间，气门就会失 去推动力然后自动由弹簧关闭严密。在我们常见的四冲程（进气、压缩、做功、排气）发动 机中，进、排气门仅分别在进气和排气冲程时开启，而在每个进、排气循环过程中，控制进、
图 3.15
手动补鞋机外形与机构图
1.5 案例分析 下图是非规则表面常用的仿形加工机器——电动配钥匙机， 原版钥匙就类似一个扁平的 凸轮， 待配的钥匙被磨切削的轨迹与原版钥匙的齿形相对应。 几个来回就能磨削成一样的形 状，请分析其工作特点。
图 3.16
电动配钥匙机
1.6 知识拓展——凸轮机构的材料 凸轮机构是一种高副运动机构，其点线接触的特点，使我们选择材料的着眼点。从工 程实例看， 凸轮机构失效的主要形式是凸轮与从动件接触表面的疲劳点蚀和摩擦磨损。 因此 凸轮副材料应具有足够的表面接触强度和良好的耐磨性； 同时考虑到运动过程中， 从动件加 速度存在有限突变，会产生柔性冲击，材料必须由较好的韧性，不能脆硬。在工程设计中， 一般根据经济性获取材料，后辅以热处理的方式，来进行选材。 零件名 凸轮 材料 HT250,HT300, QT450-10,QT500-7 QT600-3,QT700-2,QT800 -2,QT900-2 45,40Cr,45Mn2 热处理 退火 等温淬火 HRC45~50 正火 使用场合 低速、轻载、大 型低精度凸轮 中速、中载、中 等精度的凸轮轴 低速、轻载、精 度较低的一般凸轮
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当摇杆作连续往复摆动时，棘轮作单向间歇转动
2、棘轮机构的分类
单动式 棘轮机构
双动式 棘轮机构
2、棘轮机构的分类
双向式 棘轮机构
2、棘轮机构的分类
外啮合 棘轮机构
内啮合 棘轮机构
3、棘轮机构的特点及应用
特点： （1）结构简单，运动可靠 （2）冲击和噪声大，轮齿易摩损
（3）适用于低速、轻载的场合
（4）常用作防止机构逆转的停止器 应用： 间歇进给 制动器 超越离合器
（1）间歇进给
牛头刨床
牛头刨床工作台横向进给机构
（2）制动器
在一些起重设备或牵引设备中，经常用棘轮机构作 为制动器，以防止机构的逆转。
（3）超越
1-链轮；2-链条；3-带棘齿链轮；
4-棘爪；5-后轮轴
二、槽轮机构
1、组成及工作原理
主动件拨盘以等角 1：主动拨盘 速度作连续回转，
2：从动槽轮 机架
从动件槽轮作间歇 转动。
2、槽轮机构的类型
外啮合 槽轮机构
内啮合 槽轮机构
2、槽轮机构的类型
2、槽轮机构的类型
3、槽轮机构的特点及应用
特点： （1）结构简单，尺寸小，效率高 （2）能平稳的间歇转位
（3）有柔性冲击，适用于中速场合
1、内燃机配 气机构
动画
应用举例
2、靠模车削 机构
应用举例
3、自动车床
凸轮机构
四、凸轮机构的运动过程
• 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。
A’ A h
• 基圆，基圆半径r1 • 推程，推程运动角t
t
0
s’
t s h
D
B
t
推程
s
机床进刀机构
由以上两个例子可知：
凸轮机构的组成： 凸轮是一个具有曲线轮
廓或凹槽的构件，它运 •1 ─凸轮 动时，借助凸轮的轮廓， •2 ─从动件 使从动件实现预期的运 •3 ─机架 动规律。
一、凸轮机构的分类
1 1、按凸轮的形状分 22、按从动件端部形状分
3、按保持接触方式分
4
1、按凸轮的形状分
1、等速运动规律
s • 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 0
v 0 a + 加速度 - 位移 h
t
速度
t’
+
0
2、等加速等减速运动规律
s 推程: 先加速 h/2 h/2 h 0 t/2 t t/2 0 a 0
应用： 蜂窝煤制作机、六角车床刀架转位机构
（1）蜂窝煤制作机
单 销 四 槽 槽 轮 机 构
（2）六角车床刀架转位机构
单 销 六 槽 槽 轮 机 构
三、不完全齿轮机构
1、工作原理
由普通渐开线 齿轮机构演化 而成。
2、不完全齿轮机构的类型
内啮合不完全齿轮
外啮合不完全齿轮
2、不完全齿轮机构的类型
（2）适用于高速、中载、高精度场合
（3）加工比较复杂，装配与调整要求也较高
0
v
1 2
3
4
5 6
t
7 8
• 运动线图 • 冲击特性：无冲击 • 适用场合：高速轻 载
t
a
t
§2
间歇运动机构
一、棘轮机构
1、组成及工作原理
摇杆逆时针摆动 1：摇杆
→棘爪插入齿槽 2：棘爪 →棘轮转过一定角度
3：棘轮
摇杆顺时针摆动
→棘爪滑过齿背 →止动爪阻止棘轮转动
4：止动爪 5：弹簧 机架
第三章 凸轮及间歇运动机构
本章教学内容 ◆ 凸轮机构的分类、特点及应用 ◆ 间歇运动机构的工作原理 ◆ 间歇运动机构的特点及应用 ◆ 不完全齿轮及凸轮式间歇运动机构
§1
凸轮机构
当凸轮连续转动 时，推动气阀有 规律的启闭气门。
§1
凸轮机构
当圆柱凸轮回转
时，通过凹槽驱
动从动件摆动，
从而驱使刀架运
动。
2、按从动件端部形状分
平底：从动件与凸轮之间易形成油膜，润滑状况好， 受力平稳，传动效率高，常用于高速场合。 但与之相配合的凸轮轮廓须全部外凸。
3、按保持接触方式分
力
锁 合
形
锁 合
二、凸轮机构的特点
1、结构简单、紧凑、设计方便
2、可以实现任意复杂的预期运动
3、承载能力小，易磨损 广泛应用
三、凸轮机构的应用
远休止
h
回程
s’
近休止
C
远休止，远休止角s 回程，回程运动角h 近休止，近休止角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。
四、凸轮机构的运动过程
凸轮回转时，
从动件重复
“升—停—
降—停”的运
动循环。
从动件位移与凸轮转角间的关系用位移线图表示。
不完全齿轮齿条机构
3、不完全齿轮机构的特点
特点： （1）结构简单，制造方便
（2）从动件静、止时间不受结构限制 （3）适用于低速、轻载场合
三、凸轮式间歇运动机构
1、工作原理
利用凸轮的轮廓
曲线，将凸轮的
连续转动变换为 从动转盘的间歇 转动
三、凸轮式间歇运动机构
2、凸轮式间歇运动机构的特点
特点：
（1）结构简单，运转可靠、传动平稳、无噪声
后减速 • 运动线图
• 冲击特性：起、中、末点柔 v 性冲击
• 适用场合：低速轻载
3、余弦加速度运动规律
4 3 2 5
s
h
• 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
1 v
1 2 3 4 5 6 δ t
δ
a
δ
δ
4、正弦加速度运动规律
s • 推程（0≤≤ t） h 2p A h
盘形凸轮
1、按凸轮的形状分
移动凸轮
1、按凸轮的形状分
移动凸轮
1、按凸轮的形状分
圆柱凸轮
1、按凸轮的形状分
圆柱凸轮
2、按从动件端部形状分
尖顶：尖端能以任意复杂的凸轮轮廓保持接触， 从而使从动件实现任意的运动规律。但 端处极易磨损，只适用于低速场合。
2、按从动件端部形状分
滚子：凸轮与从动件之间为滚动摩擦，因此摩擦 磨损较小，可用于传递较大的动力。