机械设计凸轮机构
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机械设计基础第3章凸轮机构
2）运动线图（推程）：表3-1
s
h
3）运动特点：产生刚性冲击
ψ
∵ 从动件在运动开始和终止的瞬
Φ
t
时，因速度有突变，则加速度 v
a在理论上出现瞬时的无穷大，
hω/Φ
ψ
导致从动件突然产生非常大的 a
t
惯性力，因而使凸轮机构受到
ψ
极大的冲击，这种冲击称为刚
t
性冲击。
4）适用场合：低速运动或不宜单独使用。
ψ
点作各自的垂线与水平线，交点
v
Φ
即为s曲线上的点，光滑连接这
些点，得到s图。
ψ a
3）运动特点：产生柔性冲击
∵在首、末两点从动件的加速度
ψ
有突变，因此也有柔性冲击。
4）适用场合：中、低速运动。
4、正弦加速度（摆线）运动规律 从动件在运动过程中加速度呈正弦曲线规律变化。
1）运动方程：表3-1 s=h[ψ/Φ-sin(2πψ/Φ)/2π]
一、压力角α与作用力的关系
（前面已讲过）压力角α（或传动角γ）的大小反映 了机构传动性能的好坏。α↓( 或γ↑)，机构的传动性能越好。
压力角α：作用在从动件上的驱动力 方向（即沿接触点处的法线方向）与该力 作用点的绝对速度方向之间所夹的锐角。 注意：对于滚子从动件，压力角要作在
理论廓线上。
F可分解为：F′= Fcosα——有效分力
4 2 3
1
图3-4
如图所示的靠模车削机 构，工件1转动时，并和靠模 板3一起向右移动，由于靠模 板的曲线轮廓推动，刀架2带 着车刀按一定的运动规律作 横向运动，从而车削出具有 曲线表面的手柄。
如图所示的绕线机构，当 具有凹槽的圆柱凸轮转动时， 迫使从动件作往复移动，从而 均匀地将线绕在轴上。
机械设计基础凸轮机构
机械设计基础凸轮机构凸轮机构是机械设计中常见的一种机构，用于实现转动运动和直线运动的转换。
它由凸轮和连杆机构组成，具有简单、可靠、紧凑的优点。
本文将介绍机械设计基础凸轮机构的工作原理、应用领域以及设计要点。
一、凸轮机构的工作原理凸轮机构是通过凹凸轮运动对连杆机构施加力，使其发生直线运动。
凸轮的外轮廓形状决定了连杆机构的运动规律。
凸轮可以分为四种基本形状：圆形、椭圆形、心形和指字形。
不同形状的凸轮在工作过程中会给连杆机构带来不同的速度和加速度。
凸轮机构的工作过程可以分为四个阶段：进给段、暂停段、退出段和暂停段。
在进给段，凸轮逐渐使连杆机构向前运动，实现直线运动。
在暂停段，凸轮暂停与连杆机构接触，使连杆机构停止运动。
在退出段，凸轮逐渐使连杆机构向后运动，实现回程。
最后，在暂停段凸轮继续暂停与连杆机构接触，使连杆机构再次停止。
二、凸轮机构的应用领域凸轮机构广泛应用于机械设计中的各个领域。
以下是几个常见的应用领域：1. 发动机：凸轮机构用于气门控制，通过凸轮来控制气门的开闭，实现燃烧室内的气体进出，从而实现发动机的工作。
2. 压力机：凸轮机构用于控制压力机的上下运动，实现工件的压制或切割。
3. 包装机械：凸轮机构用于控制包装机械的送料、密封和分切等工作，实现自动化包装的功能。
4. 自动化流水线：凸轮机构用于控制流水线上的传送带、工作台等部件的运动，实现产品的加工和组装。
5. 机床：凸轮机构用于控制机床上的工作台、进给机构等部件的运动，实现加工工件的精确定位和运动控制。
三、凸轮机构的设计要点在设计凸轮机构时，需要注意以下几个要点：1. 凸轮的轮廓形状：根据实际需求选择合适的凸轮轮廓形状，确保连杆机构的运动规律符合设计要求。
2. 凸轮与连杆机构的配合方式：凸轮与连杆机构之间应具有良好的配合性能，避免偏差和间隙过大导致机构失效或运动不稳定。
3. 连杆机构的设计：根据实际应用需求设计连杆机构，包括长度、角度和材料等参数的选择，确保机构的工作性能满足要求。
机械设计基础——凸轮机构
结论:
内凹凸轮廓线： 滚子半径无限制
外凸凸轮廓线： 理论轮廓的最小曲率半径大于滚子半径, 即rmin>rr
一般rr=0.8 rmin实际设计时，应保证rmin -rr [ra] =3~5 mm
故如果不满足要求，可以：增加整个理论轮廓的 曲率半径；缩小滚子半径。
3.6.2. 凸轮机构的压力角 1. 压力角a 与驱动力 F
-
实际廓线
3.6 凸轮机构设计中应注意的几个问题
（1）滚子半径的选择
设计滚子从动件时若从强度和耐用性考虑，滚子 的半径应取大些。滚子半径取大时，对凸轮的实际轮 廓曲线影响很大，有时甚至使从动件不能完成预期的 运动规律。
滚子半径的选择
①.凸轮理论轮廓为内凹时
由图(a)可得
ρ' =ρmin+rT
实际轮廓曲线曲率半径总大于理论轮廓曲线曲率 半径。因此，不论选择多大的滚子，都能作出实际轮 廓曲线。
ω和从动件的运动规律，设计该凸
轮轮廓曲线。
2. 凸轮轮廓设计——作图法 （1）选取适当的比例尺作出
尖顶移动从动件盘型凸轮机构 位移线图； S
B0 B1
c0 c1
B2
o
h 2p
1 234567 8
90º 120º 150º
δ
（2）按基本尺寸作出凸轮机构的
rb
90º c2
初始位置；
c8
B8
c7 c6
B7
移动凸轮
当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，即成为移动 凸轮，一般作往复移动，多用于靠模仿形机械中 。
形锁合凸轮
为保证凸轮机构能正常工作，必须保持凸轮轮廓与从动件 相接触，该机构是靠凸轮与从动件的特殊几何结构来保持 两者的接触。
精密机械设计基础-第六章凸轮机构
rb
OO1 a
l
f ( )
步骤如下：
rA l 2 a2 2al cos( 0 )
0 为摆杆的初位角，其值可由△001A0中求出， 即
cos 0
l2
a2 rb2 2al
A点的极角
A 0
δ0和δ可由△OO1A0及△OO'1A分别求得，即
sin 0
l rb
sin 0
sin 0
1）将从动件位移线图φ= f（ψ）的横坐标分成 若干等分
2)依照给定的中心距a决定凸轮的回转中心O和 从动件的转动中心O 。
3）以O 1为圆心、摆动从动件长度l为半径作弧， 交基圆于A0点。
4）各等分点用光滑曲线联接，此曲线即为所求 凸轮的轮廓曲线。
第四节 解析法设计平面凸轮轮廓
1、尖底直动从动件盘形凸轮轮廓（图6-9） 已知 偏距e 基圆半径rb 从动件的运动规律s= f（ψ） 求凸轮轮廓曲线上各点的坐标
第二节 从动件常用运动规律
1、齿轮的基本参数（图6-3） 基圆 推程运动角 远休止角 回程运动角 近休止角 理论廓线 实际廓线 偏距
2、从动件的运动规律： 1）等速运动规律（图6-4） 2）等加速等减速运动规律（图6-5） 3）简谐运动（图6-6）
运动参数：位移、速度、加速度
（1）等速运动规律：
上式消去FNA、FNB，经整理后得
F
FQ
cos( ) f (1 2la ) sin( )
lb
若其它条件不变，则a增加，所需推力F增大。 当a增加到使上式的分母为零时，即
cos( ) f (1 2la ) sin( ) 0
lb
F增至无穷大，机构自锁。故凸轮机构自锁时 的极限压力角为：
机械设计基础 第六章 凸轮机构
6.2.1 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
术语： 基圆 偏距 近休程 近休止角 推程 推程运动角 远休程 远休止角 回程 回程运动角 行程 推杆运动规律
6.2.2 几种常用的推杆运动规律
等速运动规律：
s h / 0 h 1 / 0 a0
凸轮廓线设计步骤： （1）划分位移曲线；
（2）取长度比例尺，绘出凸轮基圆，偏心距圆；
（3）获取基圆上的等分点； （4）绘出反转过程中的导路位置线；
（5）计算推杆的预期位移；
（6）将从动件尖顶点连成光滑曲线，即为凸轮轮廓。
理论轮廓线 实际轮廓线
尖顶从动件
滚子从动件
滚子半径的选择
滚子从动件作用： 1、化滑动摩擦为滚动摩擦； 2、降低凸轮与从动件之间的局 部接触应力。
6.3.2 压力角与凸轮机构尺寸的关系
tan
OC e
PC OP OC BC BC
BC s r02 e 2
P为凸轮和从动件的速度瞬心，故：
v OP
即： OP
v
ds d
于是：
tan
ds e d s r02 e 2
增大基圆半径或设置偏置均可减小压力角，
存在速度突变，加速 度及惯性力理论上将无穷 大，称为刚性冲击。用于 低速轻载场合。
等加速等减速运动规律：
s 2h 2 / 02 4h1 / 02 2 a 4h1 / 02
s h 2h( 0 ) 2 / 02 4h1 ( 0 ) / 02 2 a 4h1 / 02
机械设计基础-第4章-1-凸轮机构
s
30
30
120
120
90
δ
360
七、解析法设计凸轮轮廓曲线
1、偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计
建立凸轮转轴中心的坐标系xOy
根据反转法原理，凸轮以w转过j角；
B点坐标为
x y
(s0 (s0
s) sin j s) cosj
e cosj esinj
上式即为凸轮理论廓线方程
实际廓线与理论廓线在法线上相距
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。
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。
示例一 内燃机配气机构
示例二 靠模车削机构
示例 绕线机的凸轮绕线机构
示例 缝纫机的凸轮拉线机构
凸轮机构的主要优点： 使从动件实现预定的运动规律，结接触，容易磨损。 用于传递动力不大的控制机构或调节机构。
2、自D0起，沿-ω方向取δ1-4 角，等分各部分，从D1起以 从动件长度为半径作圆，与基 圆交于C点。
3、C1D1起，分别量取β角， 与2的圆交于B点，连接B0、 B1、B2…，即为凸轮曲线。
例题：设计盘形凸轮机构，已知凸轮角速度ω1逆时针转动， 基圆半径r0=30mm，从动件的行程h=40mm。从动件的 位移线图如下：
第四章 凸轮机构及间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类 §4-2 从动件常用的运动规律 §4-3 盘形凸轮轮廓曲线的设计 §4-4 凸轮机构设计中应注意的问题 §4-5 间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类
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，在运动时可以使从动件获得连续或不 连续的任意预期运动。
当凸轮继续以角速度ω1逆时针 转过角度δ2时，从动件尖顶从 C到D，在最远位置停止不动， 对应的δ2是远休止角。
30
30
120
120
90
δ
360
七、解析法设计凸轮轮廓曲线
1、偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计
建立凸轮转轴中心的坐标系xOy
根据反转法原理，凸轮以w转过j角；
B点坐标为
x y
(s0 (s0
s) sin j s) cosj
e cosj esinj
上式即为凸轮理论廓线方程
实际廓线与理论廓线在法线上相距
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。
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。
示例一 内燃机配气机构
示例二 靠模车削机构
示例 绕线机的凸轮绕线机构
示例 缝纫机的凸轮拉线机构
凸轮机构的主要优点： 使从动件实现预定的运动规律，结接触，容易磨损。 用于传递动力不大的控制机构或调节机构。
2、自D0起，沿-ω方向取δ1-4 角，等分各部分，从D1起以 从动件长度为半径作圆，与基 圆交于C点。
3、C1D1起，分别量取β角， 与2的圆交于B点，连接B0、 B1、B2…，即为凸轮曲线。
例题：设计盘形凸轮机构，已知凸轮角速度ω1逆时针转动， 基圆半径r0=30mm，从动件的行程h=40mm。从动件的 位移线图如下：
第四章 凸轮机构及间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类 §4-2 从动件常用的运动规律 §4-3 盘形凸轮轮廓曲线的设计 §4-4 凸轮机构设计中应注意的问题 §4-5 间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类
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，在运动时可以使从动件获得连续或不 连续的任意预期运动。
当凸轮继续以角速度ω1逆时针 转过角度δ2时，从动件尖顶从 C到D，在最远位置停止不动， 对应的δ2是远休止角。
机械设计基础第五章凸轮机构
其他应用实例
01
纺织机械
02
包装机械
03
印刷机械
在纺织机械中，凸轮机构被用于控制织 物的引纬、打纬和卷取等运动。通过合 理设计凸轮的形状和尺寸，可以实现织 物的高速、高效织造。
在包装机械中，凸轮机构常用于控制包 装材料的输送、定位、折叠和封口等操 作。通过凸轮的精确控制，可以实现包 装过程的自动化和高效化。
传动比的计算 根据凸轮的轮廓形状和尺寸，以及从动件的运动 规律，可以通过几何关系或解析方法计算出凸轮 机构的传动比。
传动比的影响因素 凸轮机构的传动比受到凸轮轮廓形状、从动件运 动规律、机构中的摩擦和间隙等因素的影响。
凸轮机构的压力角与自锁
压力角的定义
压力角是指从动件受力方向与从动件运动方向之间的夹角。在凸轮机构中，压力角的大小反 映了从动件所受推力的方向与其运动方向之间的关系。
等速运动规律
从动件在推程和回程中均保持匀速运动。
等加速等减速运动规律
从动件在推程和回程中按等加速和等减速规律运动。
简谐运动规律
从动件按简谐运动规律振动。
组合运动规律
根据实际需要，将从动件的运动规律组合成复杂的运动形式。
凸轮机构的尺寸设计
凸轮基圆半径的确定
根据从动件的运动规律和机构的结构要求，确定 凸轮的基圆半径。
03
凸轮机构的类型与特性
盘形凸轮机构
凸轮形状
盘形凸轮是一个具有特定 轮廓的圆盘，其轮廓线决 定了从动件的运动规律。
工作原理
通过凸轮的旋转，驱动从 动件按照预定的运动规律 进行往复直线运动或摆动。
应用范围
广泛应用于内燃机、压缩 机、自动机械等领域。
移动凸轮机构
凸轮形状
移动凸轮是一个在平面上移动的具有特定轮廓的 构件。
机械设计基础 凸轮机构
三、对心直动平底从动件盘形凸轮廓线的设计
凸轮机构
19
1）按前述方法求得尖顶从动件的 B0、B1、B2、
...... 各点； 2）过 B0、B1、B2、B3、...... 各点作平底的 各个位置； 3）作这些平底的包络线即为对心直动 平底从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线。 注意：这种凸轮不能设计成 有内凹部分的；
平板移动凸轮： rb —→ ∞
圆柱回转凸轮： 可以看成是绕在圆柱体上的移动凸轮。
工业设计机械基础
2）按从动件端部的形状分： 尖顶从动件： 平底从动件： 滚子从动件：
凸轮机构
4
3）按从动件的运动方式分： 直动从动件：
摆动从动件：
4）按凸轮与从动件的封闭方式分： 力闭合（封闭）： 形闭合（封闭）：
工业设计机械基础
凸轮机构
16
5）确定从动件与凸轮在不同转角处接触点的位置；
过 B’1、B’2、B’3、......各点沿导路方向分别截取线段 B’1B1 = 11’、 B’2B2 = 22’、 B’3B3 = 33’、...... ，所以 B0、 B1、B2、B3、...... 各点就是反
转后尖顶从动件尖端与凸轮接触点的一系列位置。
t 2 t 1 s2 h sin t1 t1 2 h v2 t1 2 t 1 cos t1 2 h 2 t a 2 2 sin 加速度 —→ 正弦 t1 t1
由图知，在从动件行程的始、末位置加速
度均无突变，且为零。 —→ 凸轮机构将不产生任何冲击。 ∴ 摆线运动规律适用于高速凸轮传动。
应保证平底总与
凸轮相切而不相交。
工业设计机械基础
四、摆动从动件盘形凸轮廓线的设计
凸轮机构
凸轮机构
19
1）按前述方法求得尖顶从动件的 B0、B1、B2、
...... 各点； 2）过 B0、B1、B2、B3、...... 各点作平底的 各个位置； 3）作这些平底的包络线即为对心直动 平底从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线。 注意：这种凸轮不能设计成 有内凹部分的；
平板移动凸轮： rb —→ ∞
圆柱回转凸轮： 可以看成是绕在圆柱体上的移动凸轮。
工业设计机械基础
2）按从动件端部的形状分： 尖顶从动件： 平底从动件： 滚子从动件：
凸轮机构
4
3）按从动件的运动方式分： 直动从动件：
摆动从动件：
4）按凸轮与从动件的封闭方式分： 力闭合（封闭）： 形闭合（封闭）：
工业设计机械基础
凸轮机构
16
5）确定从动件与凸轮在不同转角处接触点的位置；
过 B’1、B’2、B’3、......各点沿导路方向分别截取线段 B’1B1 = 11’、 B’2B2 = 22’、 B’3B3 = 33’、...... ，所以 B0、 B1、B2、B3、...... 各点就是反
转后尖顶从动件尖端与凸轮接触点的一系列位置。
t 2 t 1 s2 h sin t1 t1 2 h v2 t1 2 t 1 cos t1 2 h 2 t a 2 2 sin 加速度 —→ 正弦 t1 t1
由图知，在从动件行程的始、末位置加速
度均无突变，且为零。 —→ 凸轮机构将不产生任何冲击。 ∴ 摆线运动规律适用于高速凸轮传动。
应保证平底总与
凸轮相切而不相交。
工业设计机械基础
四、摆动从动件盘形凸轮廓线的设计
凸轮机构
机械设计基础-凸轮机构
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
小结
1、凸轮机构的基本组成 2、凸轮机构的应用特点 3、凸轮机构的基本类型
轮廓及从动件运动规律
基本术语 B'
h
1、基圆：凸轮轮廓上最小向径
e
r0为半径的圆
A
2、推程及推程运动角dt，
t
B
行程：h(最大位移) 3、远休止角ds
r0 O
B1 s
s'
h C1
C
4、回程及回程运动角dh D
一、棘轮机构的基本结构和工作原理
棘轮机构基本结构如图7—l所示， 由棘轮3、棘爪2、4与主动摆杆 1、机架5组成。 主动摆杆1空套在与棘轮3固联 的从动轴上，驱动棘爪2与主动 摆杆1用转动副O1相联，止动棘 爪4与机架5用转动副O2相联， 弹簧6可保证棘爪与棘轮啮合。
当主动摆杆作往复摆动时，从动棘 轮作单向间歇转动。
特点
优点:只要正确地设计和制造出凸轮的 轮廓曲线， 就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所 预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单;凸轮 机构结构简单、紧凑、运动可靠。
缺点:凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保 持良好的润滑，容易磨损。
凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛 应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。
5、近休止角ds’
尖底偏置直动推杆
盘形凸轮机构
推杆的运动分析
0°
推杆位移 s=f (t)
t
特别，当凸轮匀速转动时：
B'
s = s (d)；v =v (d)； a =a (d)
推杆位移线图
A
s
t
B
s BC
B1 s
机械原理第9章凸轮机构及其设计
第二十一页，编辑于星期日：十四点 分。
②等减速推程段：
当δ =δ0/2 时，s = h /2，h/2 = C0＋C1δ0/2＋C2δ02/4 当δ = δ0 时，s = h ，v = 0，h = C0＋C1δ0＋C2δ02
0 = ωC1＋2ωC2δ ，C1=－2 C2δ0 C0=－h，C1= 4h/δ0, C2=－2h/δ02
如图所示，选取Oxy坐标系，B0 点为凸轮廓线起始点。当凸轮转过δ 角度时，推杆位移为s。此时滚子中 心B点的坐标为
x (s0 s) sin e cos
y
(s0
s) cos
A7
C8 A6 C7
w
A8
-w
A9
C9 B8 B9 B7 r0
C10
B12100 ° B0
O
B1 a B2
C1 L C2φ1φ0
A10 A0
φ
Φ
o
2
1
2 3 456
180º
7 8 9 10
60º 120º
δ
(1)作出角位移线图；
(2)作初始位置；
A5
C6
B6 B1580°B4
C4
C5
φ3
φC23
A1
↓对心直动平底推杆盘形凸 轮机构
↑偏置直动尖端推杆盘形凸轮机 构
第十一页，编辑于星期日：十四点 分。
↑尖端摆动凸轮机构
↓平底摆动凸轮机构
↑滚子摆动凸轮机构
第十二页，编辑于星期日：十四点 分。
(4)按凸轮与从动件保持接触的方式分
力封闭型凸轮机构
利用推杆的重力、弹簧力或其他外力使推杆与凸轮保持接
触的
此外，还要考虑机构的冲击性能。
《机械设计原理》第3章凸轮机构
5’ 3’
1’
12’
13’ 14’
1 3 5 7 8 9 11 13 15
设计：潘存云
设计步骤小结：
①选比例尺μl作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。
③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。
④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
中南大学专用
作者： 潘存云教授
2.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮
回 凸 轮
作者：潘存云教授
优点：只需要设计适当的轮廓曲线，从动件便可获得
任意的运动规律，且结构简单、紧凑、设计方便。
缺点：线接触，容易磨损。
中南大学专用
作者： 潘存云教授
应用实例：
3
线 2 A 设计：潘存云 1
中南大学专用
绕线机构
作者： 潘存云教授
卷带轮
12 1 放 放音 音键 键
设计：潘存云
5
1.等速运动（一次多项式）运动规律 s2
在推程起始点：δ1=0， s2=0
在推程终止点：δ1=δt ，s2=h 代推入程得运： 动方C0＝程0：， C1＝h/δt
δt
v2
s2 ＝hδ1/δt
v2 a2
＝ ＝
hω1 0
/δt
同理得回程运动方程：
a2 刚性冲击 +∞
s2＝h(1-δ1/δh ) v2＝-hω1 /δh a ＝0 2 中南大学专用
5)摆动尖顶从动件盘形凸轮机构
中南大学专用
作者： 潘存云教授
一、凸轮廓线设计方法的基本原理
反转原理：
给整个凸轮机构施以-ω1时，不影响各构件之间
的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合
运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。
机械设计基础 第3章 凸轮机构
图4-16 “反转法”原理
3.3.1 偏置顶尖制动从动件盘形凸轮轮廓绘制
已知凸轮基圆半径rb，偏距e及偏置方位，凸轮以等角速度ω顺时针转动，从动件
的位移线图，试绘制凸轮轮廓。
3.3.2 直动滚子从动件盘形凸轮轮廓绘制
理论轮廓曲线η ——
滚子中心当作从动件的尖端，先按绘制 尖端从动件凸轮的步骤和方法绘出一条凸轮 轮廓曲线 。
圆称为基圆，基圆半径用r。表示。(2）推
从动件
程运动角如图3-7所示，主动件凸轮匀速转
动，从动件被凸轮推动直动，从动件的尖顶
以一定运动规律从最近位置运动到最远位置，
这一过程称为推程。从动件位移h称为升程
或升距，凸轮对应 转 过的 角 度币 称 为推 程 运 行程
动角。
远休止角﹐当凸轮继续回转时，由于凸轮的 向径不变，从动件的尖顶在最远位置划过凸 轮表面，保持不动，这一过程称为远停程， 此时凸轮转过的角度。称为远休止角。
s
h
δ0
δ
v
δ a
+∞
δ
刚性冲击 －∞
图4-13 等速运动规律线图
3.2.2 从动件常用的运动规律
2 等加速等减速运动规律
从动件在推程的前半段做等加速运动, 在后半段做等减速运动的运动规律, 称为 等加速等减速运动规律 从动件在推程的前半段为等加速，后半段 为等减速的运动规律，称为等加速等减速运动 规律。通常前半段和后半段完全对称，即两者 的位移相等，加速运动和减速运动加速度的绝 对值也相等。 等加速等减速运动规律的位移线图由两段 抛物线组成，而速度线图由两段斜直线组成。
s
h/2
1 23 4 5
δ0
v
2hω/δ0
h/2 6δ
03机械设计基础-凸轮机构
2 t
s2 = h
2h
(δ t δ 1 )
2
a2 =
4hω
2 1
δ t2
如图３-8所示。
等加速部分可按下述方法画出：在横坐标 轴上分成若干等份，得1、2、3各点，过这些点 作横轴的垂线。再过点O作任意的斜线OO`，在 其上以适当的单位长度自点O按1：4：9量取对 应长度，得1、4、9各点。连接直线9-3”，并分 别过4、1两点，作其平行线4-2”和1-1”，分别 与S2轴相交于2”、1”点。最后由1”、2”、3”点 分别向过1、2、3各点的垂线投影，得1`、2`、 3`点，将这些点连接成光滑的曲线，同样可得 等减速度段的抛物线。
§３-2 从动件的常用运动规律
从动件的运动规律即是从动件的位移s、 速度v和加速度a随时间t变化的规律。当凸 轮作匀速转动时，其转角δ与时间t成正比 （δ=ωt），所以从动件运动规律也可以用 从动件的运动参数随凸轮转角的变化规律来 表示，即s=s（δ），v=v（δ），a=a（δ）。 通常用从动件运动线图直观地表述这些关系。
图３-15偏置移动尖顶从动件盘形凸轮
5．摆动从动件盘形凸轮轮廓
已知从动件的角位移线图（图３-16b）， 凸轮与摆动从动件的中心距lOA，摆动从动 件的长度lAB，凸轮的基圆半径rmin，以及凸 轮以等角速度ω1逆时针回转，要求绘出此凸 轮的轮廓。仍用“反转法”求凸轮轮廓 。
图３-16 尖顶摆动从动件盘形凸轮
2．对心移动滚子从动件盘形凸轮
其凸轮轮廓设计方法如图３-13所示。首 先，把滚子中心看作尖顶从动件的尖顶，按照 上面的方法画出一条轮廓曲线β0。再以β0上各 点为中心，以滚子半径为半径，画一系列圆， 最后作这些圆的内包络线β，它便是使用滚子 从动件时凸轮的实际轮廓，而β0称为此凸轮的 理论轮廓。由作图过程可知，滚子从动件凸轮 轮廓的基圆半径rmin应当在理论轮廓上度量。
s2 = h
2h
(δ t δ 1 )
2
a2 =
4hω
2 1
δ t2
如图３-8所示。
等加速部分可按下述方法画出：在横坐标 轴上分成若干等份，得1、2、3各点，过这些点 作横轴的垂线。再过点O作任意的斜线OO`，在 其上以适当的单位长度自点O按1：4：9量取对 应长度，得1、4、9各点。连接直线9-3”，并分 别过4、1两点，作其平行线4-2”和1-1”，分别 与S2轴相交于2”、1”点。最后由1”、2”、3”点 分别向过1、2、3各点的垂线投影，得1`、2`、 3`点，将这些点连接成光滑的曲线，同样可得 等减速度段的抛物线。
§３-2 从动件的常用运动规律
从动件的运动规律即是从动件的位移s、 速度v和加速度a随时间t变化的规律。当凸 轮作匀速转动时，其转角δ与时间t成正比 （δ=ωt），所以从动件运动规律也可以用 从动件的运动参数随凸轮转角的变化规律来 表示，即s=s（δ），v=v（δ），a=a（δ）。 通常用从动件运动线图直观地表述这些关系。
图３-15偏置移动尖顶从动件盘形凸轮
5．摆动从动件盘形凸轮轮廓
已知从动件的角位移线图（图３-16b）， 凸轮与摆动从动件的中心距lOA，摆动从动 件的长度lAB，凸轮的基圆半径rmin，以及凸 轮以等角速度ω1逆时针回转，要求绘出此凸 轮的轮廓。仍用“反转法”求凸轮轮廓 。
图３-16 尖顶摆动从动件盘形凸轮
2．对心移动滚子从动件盘形凸轮
其凸轮轮廓设计方法如图３-13所示。首 先，把滚子中心看作尖顶从动件的尖顶，按照 上面的方法画出一条轮廓曲线β0。再以β0上各 点为中心，以滚子半径为半径，画一系列圆， 最后作这些圆的内包络线β，它便是使用滚子 从动件时凸轮的实际轮廓，而β0称为此凸轮的 理论轮廓。由作图过程可知，滚子从动件凸轮 轮廓的基圆半径rmin应当在理论轮廓上度量。
机械设计基础凸轮机构
机械设计基础凸轮机构在机械设计中，凸轮机构是一种常见且重要的机械传动机构，它利用凸轮的凸缘与从动件（如滚子或柱塞）的凹槽相互作用，将旋转运动转换为直线运动或者其他特定的运动形式，广泛应用于各种机器和设备中。
下面将介绍凸轮机构的基本原理和常见类型，并探讨其在机械设计中的应用。
凸轮机构是一种基于凸轮运动的机械传动机构，其工作原理是通过凸轮的不规则形状使凹槽中的从动件产生预期的运动。
凸轮可以是一个圆柱体的一部分，也可以是一个分离的轴螺栓，并且可以具有各种形状的凸缘。
凹槽中的从动件可以是滚子、柱塞、针杆等。
凸轮机构常见的基本动作包括推动、提升、转动、倾斜、抛射等。
凸轮机构的工作过程中，凸轮的凸缘和从动件的凹槽在运动过程中不断接触和分离，从而实现所需的运动形式。
凸轮的凹槽形状和凸度的大小直接影响从动件的运动形态和速度。
在凸轮机构的设计中，需要考虑凸轮的基本形状、凹槽的形状和尺寸以及凸轮和从动件之间的相对位置等因素。
同时，还需要对从动件的负载、速度和运动惯量等进行估算和计算，以确保凸轮机构可以正常工作并满足设计要求。
凸轮机构在机械设计中有广泛的应用。
最常见的应用是在内燃机中，凸轮机构用于驱动气门的开启和关闭，控制燃气的进出，实现正常的运转。
此外，凸轮机构还可以用于机床上的工件夹持、印刷机上的纸张送纸、纺织机上的细纱传动等。
另外，凸轮机构还可以用于高精度和高速度的机械系统中。
例如，在印刷机上，凸轮机构被用来实现纸张进给、定位和印刷等动作，凸轮的凹槽形状和凸度的大小非常关键，以确保纸张的正确进给和精确的印刷位置。
此外，凸轮机构还可以通过改变凸轮的形状和凹槽的设计，实现多种复杂的运动形式。
例如，通过使用多个凸轮和从动件，可以实现复杂的步进运动、循环运动和连续运动。
这种应用在自动化生产线、工业机器人和动画制作等领域非常常见。
总而言之，凸轮机构作为一种常见的机械传动机构，通过凸轮的运动将旋转运动转换为直线运动或其他特定的运动形式。
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D
B1
l
O2
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
5.2.2 常用的从动件运动规律
从动件在开始和终止的 瞬时，速度有突变，加速度a 在理论上为无穷大，其惯性 力将引起刚性冲击。所以， 等速运动只适用于低速。
刚性冲击：
由于加速度发生无穷 大突度而引起的冲击称为 刚性冲击。
等速运动
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律 从加速度线图可看出， 加速度a在始未及中点处 有有限值的突变，因而惯 性力也发生突变。这种有 限值的惯性力突变，将产 生柔性冲击，所以，等加 速等减速运动用于低、中 速场合
凸轮机构
2、移动凸轮
5.1 概述
具有曲线轮廓作往复直线移动的构件。(可以认为当 盘形凸轮回转中心趋于无穷大时，凸轮相对机架作直线 运动。) 为平面凸轮机构
移动凸轮 回转半径无限大，凸轮作往复移动
凸轮机构
3、圆柱凸轮 在圆柱面上开有曲线凹槽 的构件。(可看作是将移动凸轮 卷成圆柱体而形成的。它是一 种空间凸轮机构 4、曲面凸轮 圆柱表面用圆弧面代替的 构件。(它也是一种空间凸轮机 构。)
设凸轮机构的滚子半 径为rT，基圆半径为r0， 偏距为e，从动件运动规 律s=s(φ)，凸轮以等角 速度ω1顺时针方向回转 图中ρ，θ为理论轮 廓线η上各点的极坐标值； ρT，θT为实际轮廓线η′ 上各点的极坐标值
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
5.3.3 凸轮轮廓的加工方法
1、铣、锉削加工 用于低速、轻载场合的凸轮，可以应用反转法原理 在未淬火凸轮轮坯上通过作图法绘制轮廓曲线，采用铣床 或用手工锉削办法加工而成。必要时可进行淬火处理，但 用这种方法则凸轮的变形难以得到修正
正弦加速度运动——无冲击——高速
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
5.2.3 从动件运动规律的选择
1、根据机器工作时的运动要求来确定从动件 的运动规律 2、无运动要求，只需要一定位移量的凸轮机 构，主要考虑加工方便 3、高速机构，应减小惯性力、改善动力性能， 避免冲击
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
柔性冲击 ：
等加速-等减速运动
加速度发生有限值的突变 （适用于中速场合）
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
由加速度线图可 知：这种运动规律的 从动件在行程的始点 和终点有柔性冲击。 但当加速度曲线保持 连续时，这种规律的 运动就能避免冲击。
余弦加速度运动
凸轮机构
由加速度线图可 知，从动件在起点和 终点的加速度均为零， 并且在整个过程中， 加速度曲线是连续的， 没有加速度突变，因 此没有刚性冲击，也 没有柔性冲击,适用 于高速
任意预定的运动规律，机构简单、紧凑
局限性：凸轮机构是高副机构(凸轮与从动件为点、线
接触)，易磨损，因此只适用于传递动力不大的场合
凸轮机构
5.1 概述
凸轮机构
凸轮是一个具有曲线轮 廓的构件 含有凸轮的机构称为凸 轮机构 它由凸轮、从动件和机 架组成
凸轮机构
5.1 概述
5.1.1 凸轮机构的应用
内燃机配气凸轮机构
一般凸轮的材料常采用40Cr钢（经表面淬火，硬 度为40－45HRC），也可采用20Cr、20CrMnTi（经表 面渗碳淬火，表面硬度为56-62HRC） 滚子材料采用20Cr（经渗碳淬火，表面硬度为5662HRC），也有的用滚动轴承作为滚子
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
5.2.1 平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数
5.1 概述
凸轮机构
二、按锁合方式分类
5.1 概述
1、力锁合的凸轮机构
力锁合：如弹簧力、从动杆的重力
凸轮机构
5.1 概述
2、几何锁合的凸轮机构
几何锁合：利用几何形状来锁合，如凸轮上的凹槽、等 径及等宽凸轮等。
凸轮机构
三、按从动件型式分类
5.1 概述
1、尖顶从动件
与凸轮是点接触，只用于受力小的低 速机构；尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接 触，传动精确 2、滚子从动件 与凸轮形成滚动磨擦，可传递较大载荷，应用 极广；但凸轮上凹陷的轮廓未必能很好地与滚子接 触，会影响实现预期的运动规律 3、平底从动件 受力较好，效率高，接触面油膜易 形成，利于润滑，可用于高速
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
从动件的位移s与凸轮转角φ的关系可以用从动件的 位移线图来表示。由于大多数凸轮作等速转动，转角与 时间成正比，因此横坐标也代表时间t
结论：从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
摆 动 从 动 件 凸 轮 机 构
max A a O1 B rb C
凸轮机构
5.1 概述 5.2 常用的从动件运动规律 5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法 5.4 凸轮机构基本尺寸的确定 5.5 凸轮机构的结构和精度
凸轮机构
5.1 概述
5.1 概述
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件 凸轮机构由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成
优点：只需设计适当的凸轮轮廓曲线，便可使从动件得到
r
r
ρmin--理论廓线的最小曲率半径；
ρ′min--实际廓线的最小曲率半径
当实际廓线为外包络线时
ρ′min = ρmin + rT 此时，无论滚子半径大小，凸轮 工作轮廓总是光滑曲线
凸轮机构
5.4 凸轮机构基本尺寸的确定
当实际廓线为内包络线时
ρ′min = ρmin - rT
rT=ρmin，出现尖点，容易磨损，导致运动失真 rT>ρmin，出现交叉，导致运动失真 rT<=0.8ρmin,并且ρmin -rT>=(3~5)mm
凸轮机构
5.1 概述
分度转位机构
靠模车削机构
凸轮机构
5.1 概述
自动送料机构
凸轮机构
5.1 概述
5.1.2 凸轮机构的分类
凸轮机构可以按凸轮的形状、从动件的形状以及从 动件的运动形式等来分类 一、按凸轮形状分类 1、盘形凸轮 是凸轮中最基本的 形式，为平面凸轮机构
盘形凸轮 凸轮绕固定轴转动且径向 变化的盘形零件。
从动件运动规律和凸 轮基圆半径确定后，就可 以进行凸轮轮廓设计，有 作图法和解析法两种方法
5.3.1 反转法原理
原来凸轮转动、导路机架不动 通过整个机构加一个（-ω） 这样凸轮不动、从动件导路机架以（-ω）转动， 且从动件相对导路移动
反转后，尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
凸轮机构
四、按从动件运动形式分 1、直动从动件凸轮机构
5.1 概述
2、摆动从动件凸轮机构
凸轮机构
5.1 概述
尖底从动件
滚子从动件
平底从动件
凸轮机构
5.1 概述
5.1.3 凸轮和滚子的材料
凸轮机构的主要失效形式是磨损和疲劳点蚀，要 求其工作表面硬度高、耐磨并且有足够的表面接触强 度，凸轮芯部有较强的韧性
偏置滚子从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法） -
F
已知：S=S（），rb，e， ，rr
S
h v 2 s2 1 2 3 s2
理论轮廓
1
rb
O
1'
1
s1
1
s1
2
实际轮廓
3
1
h
e
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
偏置直动滚子从动件盘形凸轮设计
摆动从动件盘形凸轮机构
已知：= （），rb，L，a， A0 A9 A8 A7
凸轮机构
5.5 凸轮机构的结构和精度
一、凸轮机构的结构 1、凸轮的结构 凸轮尺寸较小，且与轴的尺寸相近时，则与轴做成 一体 尺寸较大时，则凸轮与轴分别制造再装配在一起使 用 2、从动件的端部结构 常见的为滚子结构，滚子相对于从动件能自由转动 二、凸轮的精度 凸轮的精度主要包括凸轮的公差和表面粗糙度 一般可查表得到
B9
3
2 1 1 2
B0
C0
0
S'
O
B1
C1 1 C2
A1
B2
3
4
5
6 7
v
3
S
4
8 5 6 7 8
'
9
S'
F
C9
B8 C8
'
A6
B7
C7 C6 S
C5
C3
B3
A2
C4Leabharlann B6A5A4
B5
B4 A3
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
5.3.3 解析法设计凸轮轮廓曲线
压力角不符合要求时，可加大基圆半径使α减小， 另 外，合理设计偏距也可减小压力角
凸轮机构
5.4 凸轮机构基本尺寸的确定
5.4.2
基圆半径的确定
设计时，通常是考虑最大压力角不超过许用值 的前提下，缩小凸轮尺寸
凸轮机构
5.4 凸轮机构基本尺寸的确定
5.4.3
滚子半径的确定
从强度考虑， T越大越好。（∵ T增大，接触应 力小，磨损小，强度高。）但滚子半径对实际轮廓曲线 是有影响的，不能任意增大 图中：
2、数控加工
采用数控线切割机床对淬火凸轮进行加工，这是目 前最常用的一种凸轮加工方法。加工时应用解析法，求 出凸轮轮廓曲线的极坐标值(ρ，θ)，应用专用编程软 件，切割而成。此方法加工出的凸轮精度高，适用于高 速、重载的场合
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
作图法 凸轮的设计
凸轮 的设 计和 加工
B1
l
O2
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
5.2.2 常用的从动件运动规律
从动件在开始和终止的 瞬时，速度有突变，加速度a 在理论上为无穷大，其惯性 力将引起刚性冲击。所以， 等速运动只适用于低速。
刚性冲击：
由于加速度发生无穷 大突度而引起的冲击称为 刚性冲击。
等速运动
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律 从加速度线图可看出， 加速度a在始未及中点处 有有限值的突变，因而惯 性力也发生突变。这种有 限值的惯性力突变，将产 生柔性冲击，所以，等加 速等减速运动用于低、中 速场合
凸轮机构
2、移动凸轮
5.1 概述
具有曲线轮廓作往复直线移动的构件。(可以认为当 盘形凸轮回转中心趋于无穷大时，凸轮相对机架作直线 运动。) 为平面凸轮机构
移动凸轮 回转半径无限大，凸轮作往复移动
凸轮机构
3、圆柱凸轮 在圆柱面上开有曲线凹槽 的构件。(可看作是将移动凸轮 卷成圆柱体而形成的。它是一 种空间凸轮机构 4、曲面凸轮 圆柱表面用圆弧面代替的 构件。(它也是一种空间凸轮机 构。)
设凸轮机构的滚子半 径为rT，基圆半径为r0， 偏距为e，从动件运动规 律s=s(φ)，凸轮以等角 速度ω1顺时针方向回转 图中ρ，θ为理论轮 廓线η上各点的极坐标值； ρT，θT为实际轮廓线η′ 上各点的极坐标值
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
5.3.3 凸轮轮廓的加工方法
1、铣、锉削加工 用于低速、轻载场合的凸轮，可以应用反转法原理 在未淬火凸轮轮坯上通过作图法绘制轮廓曲线，采用铣床 或用手工锉削办法加工而成。必要时可进行淬火处理，但 用这种方法则凸轮的变形难以得到修正
正弦加速度运动——无冲击——高速
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
5.2.3 从动件运动规律的选择
1、根据机器工作时的运动要求来确定从动件 的运动规律 2、无运动要求，只需要一定位移量的凸轮机 构，主要考虑加工方便 3、高速机构，应减小惯性力、改善动力性能， 避免冲击
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
柔性冲击 ：
等加速-等减速运动
加速度发生有限值的突变 （适用于中速场合）
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
由加速度线图可 知：这种运动规律的 从动件在行程的始点 和终点有柔性冲击。 但当加速度曲线保持 连续时，这种规律的 运动就能避免冲击。
余弦加速度运动
凸轮机构
由加速度线图可 知，从动件在起点和 终点的加速度均为零， 并且在整个过程中， 加速度曲线是连续的， 没有加速度突变，因 此没有刚性冲击，也 没有柔性冲击,适用 于高速
任意预定的运动规律，机构简单、紧凑
局限性：凸轮机构是高副机构(凸轮与从动件为点、线
接触)，易磨损，因此只适用于传递动力不大的场合
凸轮机构
5.1 概述
凸轮机构
凸轮是一个具有曲线轮 廓的构件 含有凸轮的机构称为凸 轮机构 它由凸轮、从动件和机 架组成
凸轮机构
5.1 概述
5.1.1 凸轮机构的应用
内燃机配气凸轮机构
一般凸轮的材料常采用40Cr钢（经表面淬火，硬 度为40－45HRC），也可采用20Cr、20CrMnTi（经表 面渗碳淬火，表面硬度为56-62HRC） 滚子材料采用20Cr（经渗碳淬火，表面硬度为5662HRC），也有的用滚动轴承作为滚子
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
5.2.1 平面凸轮机构的基本尺寸和运动参数
5.1 概述
凸轮机构
二、按锁合方式分类
5.1 概述
1、力锁合的凸轮机构
力锁合：如弹簧力、从动杆的重力
凸轮机构
5.1 概述
2、几何锁合的凸轮机构
几何锁合：利用几何形状来锁合，如凸轮上的凹槽、等 径及等宽凸轮等。
凸轮机构
三、按从动件型式分类
5.1 概述
1、尖顶从动件
与凸轮是点接触，只用于受力小的低 速机构；尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接 触，传动精确 2、滚子从动件 与凸轮形成滚动磨擦，可传递较大载荷，应用 极广；但凸轮上凹陷的轮廓未必能很好地与滚子接 触，会影响实现预期的运动规律 3、平底从动件 受力较好，效率高，接触面油膜易 形成，利于润滑，可用于高速
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
从动件的位移s与凸轮转角φ的关系可以用从动件的 位移线图来表示。由于大多数凸轮作等速转动，转角与 时间成正比，因此横坐标也代表时间t
结论：从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状
凸轮机构
5.2 常用的从动件运动规律
摆 动 从 动 件 凸 轮 机 构
max A a O1 B rb C
凸轮机构
5.1 概述 5.2 常用的从动件运动规律 5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法 5.4 凸轮机构基本尺寸的确定 5.5 凸轮机构的结构和精度
凸轮机构
5.1 概述
5.1 概述
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件 凸轮机构由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成
优点：只需设计适当的凸轮轮廓曲线，便可使从动件得到
r
r
ρmin--理论廓线的最小曲率半径；
ρ′min--实际廓线的最小曲率半径
当实际廓线为外包络线时
ρ′min = ρmin + rT 此时，无论滚子半径大小，凸轮 工作轮廓总是光滑曲线
凸轮机构
5.4 凸轮机构基本尺寸的确定
当实际廓线为内包络线时
ρ′min = ρmin - rT
rT=ρmin，出现尖点，容易磨损，导致运动失真 rT>ρmin，出现交叉，导致运动失真 rT<=0.8ρmin,并且ρmin -rT>=(3~5)mm
凸轮机构
5.1 概述
分度转位机构
靠模车削机构
凸轮机构
5.1 概述
自动送料机构
凸轮机构
5.1 概述
5.1.2 凸轮机构的分类
凸轮机构可以按凸轮的形状、从动件的形状以及从 动件的运动形式等来分类 一、按凸轮形状分类 1、盘形凸轮 是凸轮中最基本的 形式，为平面凸轮机构
盘形凸轮 凸轮绕固定轴转动且径向 变化的盘形零件。
从动件运动规律和凸 轮基圆半径确定后，就可 以进行凸轮轮廓设计，有 作图法和解析法两种方法
5.3.1 反转法原理
原来凸轮转动、导路机架不动 通过整个机构加一个（-ω） 这样凸轮不动、从动件导路机架以（-ω）转动， 且从动件相对导路移动
反转后，尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
凸轮机构
四、按从动件运动形式分 1、直动从动件凸轮机构
5.1 概述
2、摆动从动件凸轮机构
凸轮机构
5.1 概述
尖底从动件
滚子从动件
平底从动件
凸轮机构
5.1 概述
5.1.3 凸轮和滚子的材料
凸轮机构的主要失效形式是磨损和疲劳点蚀，要 求其工作表面硬度高、耐磨并且有足够的表面接触强 度，凸轮芯部有较强的韧性
偏置滚子从动件凸轮轮廓曲线设计（反转法） -
F
已知：S=S（），rb，e， ，rr
S
h v 2 s2 1 2 3 s2
理论轮廓
1
rb
O
1'
1
s1
1
s1
2
实际轮廓
3
1
h
e
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
偏置直动滚子从动件盘形凸轮设计
摆动从动件盘形凸轮机构
已知：= （），rb，L，a， A0 A9 A8 A7
凸轮机构
5.5 凸轮机构的结构和精度
一、凸轮机构的结构 1、凸轮的结构 凸轮尺寸较小，且与轴的尺寸相近时，则与轴做成 一体 尺寸较大时，则凸轮与轴分别制造再装配在一起使 用 2、从动件的端部结构 常见的为滚子结构，滚子相对于从动件能自由转动 二、凸轮的精度 凸轮的精度主要包括凸轮的公差和表面粗糙度 一般可查表得到
B9
3
2 1 1 2
B0
C0
0
S'
O
B1
C1 1 C2
A1
B2
3
4
5
6 7
v
3
S
4
8 5 6 7 8
'
9
S'
F
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B8 C8
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A6
B7
C7 C6 S
C5
C3
B3
A2
C4Leabharlann B6A5A4
B5
B4 A3
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
5.3.3 解析法设计凸轮轮廓曲线
压力角不符合要求时，可加大基圆半径使α减小， 另 外，合理设计偏距也可减小压力角
凸轮机构
5.4 凸轮机构基本尺寸的确定
5.4.2
基圆半径的确定
设计时，通常是考虑最大压力角不超过许用值 的前提下，缩小凸轮尺寸
凸轮机构
5.4 凸轮机构基本尺寸的确定
5.4.3
滚子半径的确定
从强度考虑， T越大越好。（∵ T增大，接触应 力小，磨损小，强度高。）但滚子半径对实际轮廓曲线 是有影响的，不能任意增大 图中：
2、数控加工
采用数控线切割机床对淬火凸轮进行加工，这是目 前最常用的一种凸轮加工方法。加工时应用解析法，求 出凸轮轮廓曲线的极坐标值(ρ，θ)，应用专用编程软 件，切割而成。此方法加工出的凸轮精度高，适用于高 速、重载的场合
凸轮机构
5.3 盘形凸轮轮廓的设计与加工方法
作图法 凸轮的设计
凸轮 的设 计和 加工