凸轮机构的组成与分类
机械设计基础凸轮机构
+ (2)移动凸轮 当盘形凸轮的回转中心趋于无
穷远时，则成为移动凸轮，当移动凸轮沿 工作直线往复运动时，推动从动件作往复 运动。如靠模车削机构。
+ (3)圆柱凸轮
3.2 凸轮的分类(2)
按从动件的形状分：尖底、滚子、平底。
滚子从动件
平底从动件
从动件与凸轮之间易形
凸轮与从动件之间为滚 成油膜，润滑状况好，受
F1＝Fｃｏｓα （有效分力） F2＝Fｓｉｎ α（有害分力）
a ↑→ F2 ↑ F1 →效率η↓ 当 a 大于一定值, 将自锁. 一般, 推程 [a ] = 30 (移动)
35 — 45 (摆动) 回程无自锁 [a ' ] = 70~ 80
ｎ
F F2 ｔ
Q
ｔ F1 ν
a
ｎ
Q
a' 过大 将造成滑脱
3、 压力角 a 与基圆半径 r0
从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定的
3、推程：运动规律由离回转中心最近位置A到达
最远位置B的过程。
4、行程：
从动件在推程中上升的最大位移h。
5、推程运动角：
与推程相应的凸轮转角δ0。 δ0= ∠AOB
O
B'
h
A
δs' D δ0
δ0 ' δs
w
B
C
6、远停程：
凸轮由B转动到C，从 动件在最远位置停止不 动。
3.2 凸轮的分类(4)
按凸轮与从动件维持接触的方式分：外力锁合（重 力、弹簧力、其他力）、几何锁合（通过几何形状来锁 合）
弹簧力锁合
重力锁合
几何锁合
滚子对心移动从动件盘形凸轮机构
机构中凸轮匀速旋转，带动从动件往复移动，滚子接触,摩擦阻 力小，不易摩擦，承载能力较大，但运动规律有局限性，滚子 轴处有间隙，不宜高速。
凸轮机构介绍
4、根据从动件的运动形式分
移
动 从 动
（ 对 心
件、
凸偏
轮置 机）
构
摆动从动件凸轮机构
0'
第二节 从动件运动规律设计
一、平面凸轮机构的结构和主要参数
S 从动件位移曲线 (,S)
BC B’
S h
基圆
0 O
A
e
0 ’
’
O (A) B
Dh
2π
0 ’ ’
0
推远程休运止动角角回近程休运止动角角
30
.650
Y yB rr sin
dxB d dy B d
2 240 0,2 200 .650
X1 52.81
dxB d (ds d e)sin (s s0)cos
Y1 16.59
dyB d (ds d e)cos (s s0)sin
s1
0,
s2
80 2 3
20
8.49, xB1
[1 cos(1.2
55.39, yB1
3)] 26.18
18.12
实际廓线上点的坐标x:B2
X xB rr cos tg
36
dx B dy B
.03,
yB2 6.95
1 600, 1
dxB d dy B d
b、刀具中心轨迹方程
c
滚子
rr
'
砂轮
rc
rc-rr
滚子
rr
c
'
xC xB rr cos
rr-rc
第三章凸轮机构
第三章凸轮机构§3-1凸轮机构的组成和类型一、凸轮机构的组成1、凸轮：具有曲线轮廓或沟槽的构件，当它运动时，通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触，使从动件取得预期的运动。
2、凸轮机构的组成：由凸轮、从动件、机架这三个大体构件所组成的一种高副机构。
二、凸轮机构的类型1.依照凸轮的形状分：空间凸轮机构：盘形凸轮：凸轮呈盘状，而且具有转变的向径。
它是凸轮最大体的形式，应用最广。
移动（楔形）凸轮：凸轮呈板状，它相关于机架作直线移动。
盘形凸轮转轴位于无穷远处。
空间凸轮机构：圆柱凸轮：凸轮的轮廓曲线做在圆柱体上。
2.依照从动件的形状分：（1）尖端从动件从动件尖端能与任意形状凸轮接触，使从动件实现任意运动规律。
结构简单，但尖端易磨损，适于低速、传力不大场合。
（2）曲面从动件：从动件端部做成曲面，不易磨损，利用普遍。
（3）滚子从动件：滑动摩擦变成转动摩擦，传递较大动力。
（4）平底从动件优势：平底与凸轮之间易形成油膜，润滑状态稳固。
不计摩擦时，凸轮给从动件的力始终垂直于从动件的平底，受力平稳，传动效率高，经常使用于高速。
缺点：凸轮轮廓必需全数是外凸的。
3.依照从动件的运动形式分：4.依照凸轮与从动件维持高副接触的方式分：（1）力封锁型凸轮机构：利用重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮轮廓始终维持接触。
封锁方式简单，对从动件运动规律没有限制。
5、其它反凸轮机构：摆杆为主动件，凸轮为从动件。
应用实例：自动铣槽机应用反凸轮实现料斗翻转§3-2凸轮机构的特点和功能一.凸轮机构的特点一、优势：(1)结构简单、紧凑，具有很少的活动构件，占据空间小。
(2)最大优势是关于任意要求的从动件运动规律都能够毫无困难地设计出凸轮廓线来实现。
2、缺点：由于是高副接触，易磨损，因此多用于传力不大的场合。
二.功能1、实现无特定运动规律要求的工作行程应用实例：车床床头箱中利用凸轮机构实现变速操纵2、实现有特定运动规律要求的工作行程应用实例：自动机床中利用凸轮机构实现进刀、退刀3、实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程应用实例：船用柴油机中利用凸轮机构操纵阀门的启闭4、实现复杂的运动轨迹应用实例：印刷机中利用凸轮机构适当组合实现吸纸吸头的复杂运动轨迹§3-3从动件运动规律设计一.基础知识1、从动件运动规律：从动件的位移、速度、加速度及加速度转变率随时刻或凸轮转角转变的规律。
第九节-凸轮机构组成和分类
vdt C t C
1
2
a dv / dt 0 回程： 0≤t≤Th 0≤S≤h 初始条件： h C1 , C2 0 t=0 S=h T 终止条件： 1t , 0 1T t=Th S=0 回程运动方程式：
s h(1 v a0 h
按从动件运动形式 可分为直动从动件（、凸轮传动的工作过程
常用的从动件运动规律 ★基圆：以凸轮最小半径r0所 作的圆，r0称为凸轮的基圆半 径。 ★推程、推程运动角： 0 ★远休、远休止角： ★回程、回程运动角： ★近休、近休止角： ★行程：h ★位移：s=r-r0 ★推杆的运动规律：是指推杆 在运动过程中，其位移、速度 和加速度随时间变化（凸轮转 角δ变化）的规律。
) h
h
1
推程运动线图： 运动特性：当采用匀速运动规律 时，推杆在运动的起始点和终止点 因速度有突变，在理论上加速度值 为瞬时无穷大，使推杆产生非常大 的惯性力，致使凸轮受到很大的冲 击，称为刚性冲击。 适用场合：低速、轻载。
2、等加速等减速运动规律 ★运动方程式一般表达式：
2h
2
等加
( 0 ) 2 等减速段： 02 δt／2≤δ≤δt v 4h1 ( 0 ) 02 h／2≤S≤h 2 4h1 a 运动方程式 02 s h 2h
等减速段： s 2 ( 0 ) 0 δ0＇／ 4h v 2 1 ( 0 ) 等减 2≤δ≤δ0 0 2 h／2≤S≤0 a 4h1 02 运动方程式
运动特性：这种运动规律 的加速度在起点和终点时有有 限数值的突变，故也有柔性冲 击。 适用场合：中速、中载。
简述凸轮机构的分类
简述凸轮机构的分类
凸轮机构是一种机械运动机构，由凸轮和其对应的凸轮跟随者组成，用于将旋转运动转化为直线或曲线运动。
根据凸轮的形状和凸轮轴的位置，凸轮机构可以分为以下几类：
1. 基本凸轮机构：基本凸轮机构是由一个凸轮和一个跟随者组成，常见的有滑块机构、凸轮摇臂机构和凸轮曲柄机构等。
2. 摆线凸轮机构：摆线凸轮机构的凸轮轮廓为摆线形状，它具有高精度、高速度和低噪音的特点，常用于自动售货机、打印机等。
3. 圆弧凸轮机构：圆弧凸轮机构的凸轮轮廓为圆弧形状，具有简单的结构和稳定的运动特性，常用于汽车发动机的气门控制等。
4. 心形凸轮机构：心形凸轮机构的凸轮轮廓为心形形状，能够实现复杂的运动轨迹，常用于织布机械和摇船机械等。
5. 椭圆凸轮机构：椭圆凸轮机构的凸轮轮廓为椭圆形状，能够实现连续变速运动，常用于工程机械和农业机械等。
6. 曲线槽凸轮机构：曲线槽凸轮机构的凸轮轮廓为曲线槽形状，能够实现非线性运动，常用于自动装配线和飞机起落架等。
以上只是凸轮机构的一些常见分类，实际上根据不同的应用需求和凸轮轮廓的设计，还可以产生更多不同类型的凸轮机构。
机械原理-凸轮机构及其设计
第六讲凸轮机构及其设计（一）凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构1．组成：凸轮，推杆，机架。
2．优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。
缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。
二、凸轮机构的分类1．按凸轮的形状分：盘形凸轮圆柱凸轮2．按推杆的形状分尖顶推杆：结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。
易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合滚子推杆：滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
平底推杆：不考虑摩擦时，凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
3．按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。
（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。
4．根据凸轮与推杆接触方法不同分：（1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。
①等宽凸轮机构② 等径凸轮机构③共轭凸轮（二）推杆的运动规律一、基本名词：以凸轮的回转轴心O 为圆心，以凸轮的最小半径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0 称为基圆半径。
推程：当凸轮以角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。
推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。
回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。
休止：推杆处于静止不动的阶段。
推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角二、推杆常用的运动规律1．刚性冲击：推杆在运动开始和终止时，速度突变，加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆产生非常大的惯性力，因而使凸轮受到极大冲击，这种冲击叫刚性冲击。
第3章 凸轮机构
应用：中速、中载。
h s2 1 cos( 1 ) 2 t h1 v2 sin( 1 ) 2 t t h 2 12 a2 cos( 1 ) 2 2 t t
24
余弦加速度运动规律
从动件回程简谐运动方程
25
从动件运动规律的选择
（1）满足机器的工作要求； （2）使凸轮机构具有良好的动力性能； （3）使凸轮轮廓便于加工，尽量采用圆弧、直线等 易加工曲线。
26
3.3 凸轮轮廓设计
根据工作要求合理地选择从动件的运动 规律后，可按照结构允许的空间等具体要求， 初步确定凸轮的基圆半径，然后绘制凸轮的 轮廓。 图解法 解析法
看其中最大值max是否超 过许用压力角[] 。如超过，
应修改，常用的办法是加大
基圆半径。
42
3.4.2 基圆半径的确定
基圆大小影响凸轮机构的尺寸，欲使结构紧 凑，应减小基圆半径；但基圆半径减小会增大压 力角。 先根据凸轮的具体结构条件试选凸轮基圆半 径，对所作的凸轮轮廓校核压力角，若不满足要 求，则增大基圆半径然后再设计校核，直至满足
8’
9’ 11’ 12’
13’ 14’ 9 11 13 15
e
ω A
k12 k11 k10 k9 kk k1314 15
-ω 1
1 3 5 78
15’ 15 14’ 14 13’
设计过程
1、选比例尺μ
l
=μ s作基圆r0，偏置圆e；
12’
k 13 k21 12 k k8 k4 3 k7k6 k5 11 10 9
27
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制—— 反转法原理 1 对心尖顶移动从动件盘形凸轮 2 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮 3 对心滚子移动从动件盘形凸轮 4 偏置滚子移动从动件盘形凸轮 5 摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
凸轮机构
§ 12.1.2 凸轮机构的应用
自动机床进刀凸轮机构
当圆柱凸轮绕其轴线 转动时，通过其沟槽 与摆杆一端的滚子接 触，并推动摆杆绕固 定轴按特定的规律作 往复摆动，同时通过 摆杆另一端的扇形齿 轮驱动刀架实现进刀 或退刀运动。
1-圆柱凸轮 2-摆杆 3-滚子
绕线机凸轮机构
这种凸轮在运动中能 推动摆动从动件2实 现均匀缠绕线绳的运 动学要求。
为保证凸轮机构在整个运动周期中均 能满足 max [ ] ，应选取计算结果
中的最大值作为凸轮的基圆半径。
2.借助诺模图
4.许用压力角[α]及从动件的运动规律
s
Bmax v D2 K d 2' d 2' d1 δ1 D1 B0 O d2 d 1' d 1'
- [ α2 ] 90 ° 90 ° - [ α2 ] 90 ° -[ α2 ] -[ α 2 ] 90 °
δ2
- [ α1 ] 90 ° -[ α1 ] 90 ° 90 ° - [ α1 ] -[ α1 ] 9 0°
s'
5.滚子半径的选择
为保证滚子及转动轴有足够的强度和寿命, 应选用较 大的滚子半径rT, 然而滚子半径rT的增大受到理论轮廓曲线 上最小曲率半径ρmin的制约, 如图所示。
第十二章 凸轮机构
概 述
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通 过与从动件的高副接触，在运动时可以获得连续或不 连续的任意预期运动。凸轮机构是由凸轮、从动件和 机架三个基本构件组成的高副机构。 由于凸轮机构具 有多用性和灵活性, 因此广泛应用于机械、 仪器、 操 纵控制装置和自动生产线中, 是自动化生产中主要的驱 动和控制机构。但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。
凸轮机构的分类
凸轮机构是机械传动中常用的一种机构，它通过凸轮的旋转运动来实现机械零件的运动。
凸轮机构的种类很多，按照其结构和运动特点可以分为以下几类。
一、摇杆凸轮机构摇杆凸轮机构是最简单的凸轮机构之一，它由凸轮、摇杆和连接件组成。
摇杆的一端与凸轮相接触，另一端与被控件连接。
当凸轮旋转时，摇杆随之运动，从而带动被控件做相应的运动。
摇杆凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机中的气门机构、印刷机中的压印机构等。
二、滑块凸轮机构滑块凸轮机构由凸轮、滑块和连接件组成。
滑块与凸轮相接触，通过滑块的运动来带动被控件做相应的运动。
滑块凸轮机构具有结构简单、运动平稳等优点，广泛应用于各种机械设备中，如车床、钳工机床等。
三、曲柄凸轮机构曲柄凸轮机构由凸轮、曲柄、连杆和被控件组成。
曲柄与凸轮相接触，通过曲柄的旋转运动来带动连杆做相应的往复运动，从而带动被控件做相应的运动。
曲柄凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机中的连杆机构、农机中的割草机构等。
四、凸轮滚子机构凸轮滚子机构由凸轮、滚子和被控件组成。
滚子与凸轮相接触，通过滚子的滚动运动来带动被控件做相应的运动。
凸轮滚子机构具有运动平稳、噪音小等优点，广泛应用于各种机械设备中，如纺织机中的绞车机构、印刷机中的印刷机构等。
五、凸轮齿轮机构凸轮齿轮机构由凸轮、齿轮和被控件组成。
齿轮与凸轮相接触，通过齿轮的转动运动来带动被控件做相应的运动。
凸轮齿轮机构具有结构紧凑、运动平稳等优点，广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机中的凸轮轴机构、机床中的进给机构等。
六、凸轮链条机构凸轮链条机构由凸轮、链条和被控件组成。
链条与凸轮相接触，通过链条的运动来带动被控件做相应的运动。
凸轮链条机构具有结构简单、运动平稳等优点，广泛应用于各种机械设备中，如食品机械中的输送机构、纺织机中的绞车机构等。
总之，凸轮机构是机械传动中常用的一种机构，它具有结构简单、运动平稳等优点，广泛应用于各种机械设备中。
第三章 凸轮机构
凸轮机构的应用和类型 从动件的常用运动规律 图解法设计凸轮轮廓 设计凸轮机构应注意的问题
§3-1 凸轮机构的应用和类型
凸轮机构是一种常用机构，常用于自动化和 凸轮机构是一种常用机构， 半自动化机械中。 半自动化机械中。 一、凸轮机构的组成
凸轮机构由机架、 凸轮机构由机架、 凸轮和从动件组成。 凸轮和从动件组成。 通常，凸轮为主动件， 通常，凸轮为主动件， 作匀速运动， 作匀速运动，从动件 随主动件按一定规律 运动。改变凸轮形状， 运动。改变凸轮形状， 从动件运动规律改变。 从动件运动规律改变。
常用加大凸轮基圆半 受力分析： F”=F’tgα 受力分析： 有害力 F”=F’tgα 径的方法减小α 径的方法减小αmax F’一定时 一定时， F”↑ 当F’一定时，α↑， F”↑;当α增 大到一定程度时， F’’引起的摩 大到一定程度时，由F’’引起的摩 擦力将大于F’ 擦力将大于F’ ，此时机构发生 自锁”现象。因此，需控制α “自锁”现象。因此，需控制α。 直动从动件 [α]max=30° =30° 摆动从动件 [α]max=45° =45°
§3-2 从动件的常用运动规律
设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件 设计凸轮机构时， 的运动规律．然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。 的运动规律．然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。
一、凸轮机构运动 中的基本概念
从动件位移线图: 从动件位移线图: 在以凸轮转角 凸轮转角为 在以凸轮转角为 横坐标, 横坐标, 从动件位移 为纵坐标的直角坐 纵坐标的直角坐 标系中画出从动件 位移和凸轮转角间 的关系曲线。 的关系曲线。
习题讲解
P51： P51：题3-1、3-2
作 业
P51： P51：题3-3、3-4、3-6
凸轮机构组成
凸轮机构组成凸轮机构是一种用于实现连续运动的机械装置，由凸轮、摇杆（或推杆）、轴、轴承等组成。
凸轮呈现出各种不同形状，通过与摇杆（或推杆）的连动，使物体能够沿固定轨迹做规定的运动。
凸轮是凸轮机构的核心部件，可以是圆柱形、椭圆形、心形、螺旋形等。
圆柱形凸轮最为常见，在凸轮上的一点称为凸轮迹线上的点，而凸轮的中心轴则是凸轮迹线的轴线。
凸轮迹线上相同距离的不同点的运动速度不同，因此可以通过调整凸轮的形状和大小来控制运动的速度和方式。
摇杆（或推杆）是凸轮机构中的执行部件，通过与凸轮的连动来实现所需的运动轨迹。
摇杆可分为单摇杆和双摇杆两种形式。
单摇杆由一个摇杆和一个固定轴组成，而双摇杆则由两个摇杆和一个固定轴组成。
摇杆的运动方式可以是直线运动、旋转运动或复合运动，取决于凸轮的形状和运动要求。
轴是凸轮机构中的支撑部件，用于支撑和固定凸轮和摇杆。
轴通常由金属材料制成，具有足够的强度和刚性。
除了支撑凸轮和摇杆外，轴还需具备良好的耐磨性和耐腐蚀性，以保证凸轮机构的长期稳定运行。
轴承是凸轮机构中起支撑和传动作用的重要部件，用于减少轴和轴承之间的摩擦。
常用的轴承有滚动轴承和滑动轴承两种。
滚动轴承由内圈、外圈和滚动体组成，滚动体之间滚动运动，从而减少摩擦。
滑动轴承则是通过润滑剂形成薄膜，使轴承在轴上滑动，减少摩擦力。
凸轮机构具有广泛的应用，例如在发动机、机械手、打印机等设备中都有使用。
凸轮机构能够实现各种不同的运动形式，如直线运动、旋转运动、复合运动等。
通过调整凸轮的形状和大小，可以实现不同的运动速度和运动轨迹。
同时，凸轮机构还具有很高的精度和稳定性，可以长时间稳定地工作。
总之，凸轮机构是一种实现连续运动的机械装置，由凸轮、摇杆（或推杆）、轴、轴承等组成。
凸轮机构通过凸轮和摇杆的连动来实现运动轨迹的控制，具有多种运动形式和广泛的应用领域。
凸轮机构在工业生产和机械制造中扮演着重要的角色，对提高生产效率和改善产品质量具有积极的促进作用。
凸轮机构的组成
凸轮机构的组成
凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成。
相同点是：都是两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接，而区别如下：
1、运动副的分类不同：凸轮机构的运动副属于高副机构，连杆机构的运动副属于低副机构。
2、基础形式不同：连杆机构：面和面接触的运动副在接触部分的压强较低。
凸轮机构：属于点或线接触的运动副，高副比低副容易磨损。
3、构成不同：连杆机构的运动副：低副是面接触，耐磨损；加上转动副和移动副的接触表面是圆柱面和平面，制造简便，易于获得较高的制造精度。
凸轮机构运动副：机构中至少有一个运动副是高副。
凸轮机构的分类和原理
推程运动方程
s h
v
a0
等速运动规律运动线图
开始点a = Δv = v - 0 =∞ Δt 0
结束点a = 0 - v =0
由于加速度无穷大而产生的冲击称为刚性冲击。 当然，在实际的凸轮机构中由于构件的弹性、阻尼 等多种因素，不可能产生无穷大的惯性力。
这种运动规律通常只适用于低速轻载的工况下， 或是对从动件有实现等速运动要求的场合
平底从动件
3、按从动件的运动形式分类
直动从动件
从动件作往复移 动，其运动轨迹 为一段直线
摆动从动件
从动件作往复摆动， 其运动轨迹为一段 圆弧。
从动件的运动规律
基本概念 从动件的常用运动规律 运动规律特性分析
基本概念
• 从动件的运动规律
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。
1-凸轮 2-气阀 3-内燃机壳体
如图所示为自动机床中 的进刀凸轮机构。
当圆柱凸轮绕其轴线转动 时，通过其沟槽与摆杆一 端的滚子接触，并推动摆 杆绕固定轴按特定的规律 作往复摆动，同时通过摆 杆另一端的扇形齿轮驱动 刀架实现进刀或退刀运动。
1-圆柱凸轮 3-滚子
2-摆杆
凸轮：具有特定曲线轮廓或沟槽的构件，通常在 机构运动中作主动件。 从动件：与凸轮接触并被直接推动的构件。
路移动的最大位移称为升距h。
• 远休止与远休止角： 当凸轮廓线上对应的圆弧段与
从动件接触时，从动件在距凸轮轴心的最远处静止不动。 这一过程称为远休止，此过程对应凸轮所转过的角度称为 远休止角Φs 。
• 回程与回程角: 当凸轮廓线上的曲线段与从动件接触时，
凸轮机构分类
凸轮机构分类凸轮机构是一种常见的机械传动装置，用于将旋转运动转换为直线或非旋转运动。
它以凸轮为基础设计，通过凸轮的形状和运动方式来实现特定的运动要求。
根据凸轮的形状和工作原理的不同，凸轮机构可以分为四种主要类型：滑动副凸轮机构、转动凸轮机构、连杆凸轮机构和滚子凸轮机构。
滑动副凸轮机构是最简单的一种凸轮机构，它由凸轮和滑块组成。
滑块沿着凸轮的轮廓线滑动，从而实现凸轮的运动要求。
滑动副凸轮机构常用于一些简单的运动要求，例如提升重物或控制门窗的开关。
转动凸轮机构是一种常见的凸轮机构，它由凸轮和摇杆组成。
凸轮的轮廓线决定了摇杆的运动方式。
当凸轮旋转时，摇杆跟随凸轮的轮廓线做往复运动，实现特定的功能。
转动凸轮机构常用于汽车发动机中的气门控制系统，通过凸轮的运动来控制气门的开闭。
连杆凸轮机构是一种复杂的凸轮机构，它由凸轮、连杆和曲柄轴组成。
凸轮的轮廓线决定了连杆的运动方式。
当凸轮旋转时，连杆跟随凸轮的轮廓线做往复运动，实现特定的功能。
连杆凸轮机构常用于内燃机中的曲轴连杆机构，通过凸轮的运动来驱动活塞做往复运动。
滚子凸轮机构是一种高精度的凸轮机构，它由凸轮和滚子组成。
滚子凸轮机构的凸轮轮廓线通常是非常复杂的曲线，滚子沿着凸轮轮廓线滚动，从而实现凸轮的运动要求。
滚子凸轮机构常用于需要高精度和高速度运动的场合，例如数控机床的进给系统。
除了以上四种常见的凸轮机构，还有一些特殊的凸轮机构，例如斜轮凸轮机构、伺服凸轮机构等。
这些凸轮机构都是根据具体的运动要求和设计需求而设计的，具有各自独特的特点和应用领域。
凸轮机构在机械传动中起着重要的作用。
它可以将旋转运动转换为直线或非旋转运动，实现各种不同的功能和应用。
不同类型的凸轮机构适用于不同的运动要求，设计和选择合适的凸轮机构是确保机械设备正常运行和高效工作的关键。
因此，对凸轮机构的分类和了解，对于机械工程师和设计师来说是非常重要的。
凸轮机构是一种常见的机械传动装置，根据凸轮的形状和工作原理的不同，可以将其分为滑动副凸轮机构、转动凸轮机构、连杆凸轮机构和滚子凸轮机构等四种主要类型。
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6δ
δ
s ＝ h-2h(δ0 –δ)2/δ20
v ＝ - 4hω(δ0 -δ)/δ2
0
a
4hω 2/δ
2
0
a ＝ - 4hω2 /δ20
δ
柔性冲击
余弦加速度
3 推程： s＝h[1-cos(πδ/δ0)]/2 v ＝πhωsin(πδ/δ0)δ/2δ0 a ＝π2hω2 cos(πδ/δ0)/2δ20 回程： s＝h[1＋cos(πδ/δ’0)]/2 v＝-πhωsin(πδ/δ’0)δ/2δ’0 a＝-π2hω2 cos(πδ/δ’0)/2δ’20
4.摆线运动
半径R=h/2π的滚圆沿纵座标 作纯滚动，圆上最初位于座标原 点的点其位移随时间变化的规 律—摆线运动
特点：无刚性、柔性冲击 适用场合：适于高速
5. 五次多项式运动
4 5 φ 3 φ φ s h10 15 6 Φ Φ Φ
⑤ 应用反转法逐点作图确定各滚子中 心点位置B0，B1，B2，…（自基圆起 向外量取）； ⑥ 光滑连接B0，B1，B2，……点，就 得所要设计的凸轮的理论廓线。 ⑦ 选择滚子半径rT； ⑧ 以理论廓线为中心作一系列滚子； ⑨ 作这一系列滚子的内包络线，就得 所要设计的凸轮的廓线，称为实际廓 线 。
2 、从动件常用的运动规律
（1 ）凸轮机构的工作循环
从动件常用的运动规律
名词术语：
基圆、 基圆半径、 推程、
推程运动角、 远休止角、 回程、 回程运动角、
D
δ02 δ’0
h A r0
δ0 δ01 δ’0 δ02
δ0
δ01
ω
B
近休止角、 行程。一个循环
C
从动件常用的运动规律
名词术语： 位移 ;升程 ;回程 S=S(δ) v=v(δ) a=a(δ)
当位置要求准确
当受力较大时
当转速较高时
从动 件使 用的 场合
机电与汽车工程系
程荷枝
敬请多提宝贵意见
凸轮机构
凸轮机构的组成和类型
从动件常用的运动规律
凸轮廓线设计
凸轮机构基本尺寸设计
凸轮机构设计的基本任务:
1)根据工作要求选定凸轮机构的形式; 2)推杆运动规律; 3)合理确定结构尺寸; 4)设计轮廓曲线。
vmax
(hω2/Ф02 )×
冲击
应用
等速运动规 律
1.00
刚性
低速轻负 荷
等加速等减 速 余弦加速度
2.00 1.57
4.00 4.93
柔性 柔性
中速轻负 荷 中低速中 负荷
从动件常用运动规律
1）等速运动规律 2）等加速等减速运动规律 3）简谐运动规律 4）摆线运动规律 5）五次多项式运动规律
1.等速运动
h π s 1 cos φ 2 Φ
特点：有柔性冲击 适用场合：中速轻载(当从动件 作连续运动时，可用于高速)
4.摆线运动
半径R=h/2π的滚圆沿纵座标 作纯滚动，圆上最初位于座标原 点的点其位移随时间变化的规 律—摆线运动
特点：无刚性、柔性冲击 适用场合：适于高速
特点：速度有突变，加速 度理论上由零至无穷大， 从而使从动件产生巨大的 惯性力，机构受到强烈冲 击——刚性冲击
适应场合：低速轻载
2.等加速等减速运动
特点：加速度曲线有突变， 加速度的变化率(即跃度j) 在这些位置为无穷大—— 柔性冲击 适应场合：中速轻载
3.简谐运动
当质点在圆周上作匀速运动 时，它在该圆直径上的投影所构 成的运动规律—简谐运动
理由： ① vmax ↑ 动量mv↑, 若机构突然被卡住，则冲击力将很大
(F=mv/t)。 对重载凸轮，则适合选用vmax较小的运动规律。
② amax↑ 惯性力F = - ma↑ , Pn↑
对强度和耐磨性要求↑。
对高速凸轮，希望amax 愈小愈好。
从动件常用运动规律特性比较
amax
∞
运动规律
(hω/Ф0)×
力锁合
形锁合
1、按两活动构件之间的相对运动特性分类
（1）平面凸轮机构
1 ） 盘 形 凸 轮
凸轮与从动件的相对运动是平面运动
1、按两活动构件之间的相对运动特性分类
（1）平面凸轮机构
2）移动凸轮
当盘形凸轮的转轴位 于穷远处时，就演化 成了图示的移动凸轮 （或楔形凸轮）。凸 轮呈板状，它相对于 机架作直线移动。
（1）尖底从动件
从动件的尖端能够与 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。
2、按从动件的型式分类
（2）滚子从动件
为减小摩擦磨损，在 从动件端部安装一个 滚轮，把从动件与凸 轮之间的滑动摩擦变 成滚动摩擦，因此摩 擦磨损较小，可用来 传递较大的动力，故 这种形式的从动件应 用很广。
s
h δ
v δ a
+∞
0
δ
v ＝ hω /δ0 a＝0
v＝-hω /δ0 a＝0
δ
－∞
此种运动规律只适用于低速运动的场合.
刚性冲击
s
等加速等减速运动
加速段推程运动方程为：
h/2 h/2 1 2 3 4 5 δ0 v 2hω /δ
0
s ＝ 2hδ2 /δ20 v ＝ 4hωδ /δ20 a ＝ 4hω2 /δ20
凸轮机构的应用
自动车床凸轮机构
圆柱凸轮输送机
内燃机配气凸轮机构
小结
1. 凸轮机构的组成：凸轮，从动件，机架 2. 凸轮机构的分类
按从动件运动形式：（1）平面凸轮机构（移动，摆动） （2）空间凸轮机构 按从动件形状：尖端，滚子，平底 按从动件与凸轮保持高副接触的方式
（1）力封闭 （2）形封闭：槽凸轮，等宽，等径，共轭
机电与汽车工程系
程荷枝
凸轮机构
凸轮机构
□、凸轮机构的组成
□、凸轮机构的类型与应用
□、从动件常用运动规律
□、凸轮机构的设计
凸轮机构的组成
机架
典型的凸轮机 构的工作原理
从动件
凸轮
凸轮机构的分类
盘形凸轮
平面凸轮机构 1按两活动构件之间 相对运动特性分类 凸 轮 机 构 分 类 2、按从动件的型式 分类 3、按凸轮高副的锁 合方式分类 空间凸轮机构 尖顶从动件 滚子从动件 平底从动件 移动凸轮
4
6 s 5 h δ 1 2
2
1
v
3 4 δ 0
5
6
vmax=1.57hω/2δ0
δ
a δ
在起始和终止处理论上a为有限值，产生柔性冲击。
Selection of follower motion
1. 机器的工作过程只要求凸轮转过一角度δ0时，推杆完 成一行程h(直动推杆)或φ(摆动推杆)，对运动规律并无 严格要求。则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮 的轮廓曲线。如夹紧凸轮。
特点：无刚性冲击、柔性冲击 适用场合：高速、中载
常用运动规律性能比较
小结
1. 凸轮机构的工作循环：推程，停歇，回程，停歇 2. 从动件常用运动规律（特点，运动方程）
（1）等速运动 （2）等加速等减速运动 （3）简谐运动 （4）摆线运动 （5）五次多项式运动
3. 常用运动规律的比较与选择
δ
φ
0
ω
工件
Selection of follower motion
2. 机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工 作要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进 Constant acceleration/ deceleration motion (等加速等减速运动)
s
加速段推程运动方程为： h/2 h/2 1 2 3 4 5 δ0 v 2hω /δ
2、按从动件的型式分类
（3）平底从动件
从动件与凸轮轮廓之 间为线接触，接触处 易形成油膜，润滑状 况好。此外，在不计 摩擦时，凸轮对从动 件的作用力始终垂直 于从动件的平底，受 力平稳传动效率高， 常用于高速场合。
3、按凸轮高副的锁合方式分类
（1）力锁合
（2）形锁合
3、按凸轮高副的锁合方式分类
5. 五次多项式运动
4 5 φ 3 φ φ s h10 15 6 Φ Φ Φ
特点：无刚性冲击、柔性冲击 适用场合：高速、中载
常用运动规律性能比较
小结
1. 凸轮机构的工作循环：推程，停歇，回程，停歇 2. 从动件常用运动规律（特点，运动方程）
（1）等速运动 （2）等加速等减速运动 （3）简谐运动 （4）摆线运动 （5）五次多项式运动
3. 常用运动规律的比较与选择
从动件的运动规律
•设计凸轮机构时的主要任务:
1)选择凸轮类型 2) 选择从动件形式 3) 设计结构尺寸 4) 设计凸轮轮廓
而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。
第19章 凸轮机构
凸轮机构的组成和类型 从动件常用的运动规律 凸轮廓线设计 凸轮机构基本尺寸设计
19.3 凸轮廓线设计 19.3.1 基本原理（反转法）
反转法
反转后，从动件尖端的复合运动（定轴转动+ 移动）轨迹就是凸轮的轮廓曲线。
19.3.2 图解法设计凸轮轮廓 尖底 滚子 平底 摆动
19.3 凸轮廓线设计 19.3.1 基本原理（反转法）
反转法
反转后，从动件尖端的复合运动（定轴转动+ 移动）轨迹就是凸轮的轮廓曲线。
图解法设计凸轮轮廓
尖底 滚子 平底 摆动
给定从动件位移曲线s=s(φ)。设 计对心尖端移动从动件盘形凸轮 廓线。
①选定基圆半径r0，画出基圆； ②等分位移曲线，确定设计点； ③应用反转法逐点作图确定各接触点位 置B0，B1，B2，……； ④光滑连接B0，B1，B2，……点，就得所 要设计的凸轮廓线。