凸轮机构的应用及其分类 (公开课)解读
合集下载
第9章凸轮机构应用和分类(1)
按照凸轮与从动件维持 高副接触的方法分类
力锁合 形锁合
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
力锁合
所谓力锁合型，是指 利用重力、弹簧力或 其它外力使从动件与 凸轮轮廓始终保持接 触。
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
形锁合
所谓形锁合型，是指 利用高副元素本身的 几何形状使从动件与 凸轮轮廓始终保为半径作的 圆。
基圆半径
即为最小向径r0。
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
基本概念
偏距
凸轮回转中心至从动 件导路的偏置距离e。
偏距圆
以e为半径作的圆。
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
基本概念
行程
从动件往复运动的最 大位移，用h表示。
第四章 凸轮机构及其设计
§4-1 凸轮机构的应用和分类
Knowledge Points
凸轮机构的组成 凸轮机构的分类 凸轮机构的优点、缺点
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的组成
凸轮是具有曲线轮廓 或凹槽的构件
凸轮机构一般由凸轮、 从动件和机架三个构 件组成。
凸轮轮廓线与从动件之间是点或线接触的 高副，易于磨损，故多用于传力不大的场 合。
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
§4-2 从动件的运动规律
Knowledge Points
多项式运动规律 三角函数运动规律 组合运动规律
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
基本概念
s c 0 c 1 c 22 c nn
式中c0、cl、c2、…、cn为n+1个 系数。这n+1个系数可以根据对 运动规律所提的n+1个边界条件 来确定。
力锁合 形锁合
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
力锁合
所谓力锁合型，是指 利用重力、弹簧力或 其它外力使从动件与 凸轮轮廓始终保持接 触。
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
形锁合
所谓形锁合型，是指 利用高副元素本身的 几何形状使从动件与 凸轮轮廓始终保为半径作的 圆。
基圆半径
即为最小向径r0。
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
基本概念
偏距
凸轮回转中心至从动 件导路的偏置距离e。
偏距圆
以e为半径作的圆。
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
基本概念
行程
从动件往复运动的最 大位移，用h表示。
第四章 凸轮机构及其设计
§4-1 凸轮机构的应用和分类
Knowledge Points
凸轮机构的组成 凸轮机构的分类 凸轮机构的优点、缺点
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的组成
凸轮是具有曲线轮廓 或凹槽的构件
凸轮机构一般由凸轮、 从动件和机架三个构 件组成。
凸轮轮廓线与从动件之间是点或线接触的 高副，易于磨损，故多用于传力不大的场 合。
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
§4-2 从动件的运动规律
Knowledge Points
多项式运动规律 三角函数运动规律 组合运动规律
2020/10/17
§4-1 凸轮机构的应用和分类
基本概念
s c 0 c 1 c 22 c nn
式中c0、cl、c2、…、cn为n+1个 系数。这n+1个系数可以根据对 运动规律所提的n+1个边界条件 来确定。
凸轮机构的应用和分类PPT课件
2021/3/12
12
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。
2021/3/12
13
凸轮机构的分类
按照凸轮与从动件维持 高副接触的方法分类
力锁合 形锁合
特点：速度曲线连续，不会产生刚
性冲击；因加速度曲线在运动的起始、 中间和终止位置有突变，会产生柔性 冲击。
适用场合：中速轻载。
2021/3/12
30
多项式运动规律
五次多项式
其位移方程式中多项式剩余项 的次数为3、4、5，故称3－4－5 次多项式运动规律。也称五次多 项式运动规律。
特点：速度曲线和加速度曲线 均连续无突变，故既无刚性冲击 也无柔性冲击。
适用场合：中速中载。当从动 件作无停歇的升--降--升连续停 歇运动时，加速度曲线变成连 续曲线，可用于高速场合。
2021/3/12
33
三角函数运动规律
摆线运动规律
当滚圆沿纵轴匀速滚 动时，圆周上一点的 轨迹为一条摆线，此 时该点在纵轴上的投 影即为摆线运动规律。
2021/3/12
ห้องสมุดไป่ตู้
34
三角函数运动规律
2021/3/12
7
移动凸轮
当盘形凸轮的转轴位 于无穷远处时，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。
2021/3/12
8
圆柱凸轮
如果将移动凸轮卷成 圆柱体即演化成圆柱 凸轮。图示为自动机 床的进刀机构。在这 种凸轮机构中凸轮与 从动件之间的相对运 动是空间运动，故属 于空间凸轮机构。
凸轮机构的应用和分类ppt课件
适用场合：中速、低速、轻载。
运动规律的组合原则
➢ 按凸轮机构的工作要求选择一种基本运动规律作为主体运动 规律，然后用其它运动规律与之组合，通过优化对比，寻求最 佳的组合型式。 ➢ 行程的起点和终点处有较好的边界条件。
➢ 根据不同的使用要求，运动规律的连接点处应满足位移、速 度、加速度甚至是更高一阶导数的连续条件，以减少或避免冲 击。
t
s
h
' S
360
t s
h
s'
四、凸轮与从动件的材料及结构
1、材料
凸轮机构工作时，往往承受动载荷的作用，同时凸轮表 面承受强烈磨损。因此，要求凸轮的工作表面硬度高，具 有良好的耐磨性，心部有良好的韧性。当低速、轻载时， 可以选用铸铁作为凸轮的材料。中速、中载时可以选用优 质碳素结构钢、合金钢作为凸轮的材料,并经表面淬火或滲 碳淬火，使硬度达到。高速、重载凸轮可以用优质合金钢 材料，并经表面淬火或滲氮处理。
从动件：材料与凸轮相同，但从动件磨损更严重更早。 所以一般从动件硬度比凸轮要高一些。
2、结构
(1)凸轮轴 当凸轮尺寸小且接近轴径时，则凸轮与轴做成一 体，称为凸轮轴，如图所示。
(2)整体式凸轮 当凸轮尺寸较小又无特殊要求或不需经常装拆 时，一般采用整体式凸轮，如图所示。
(3)可调式凸轮（组合式）
按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类
力封闭式 型封闭式
三、凸轮传动的工作过程
★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： t
★远休、远休止角： s
★回程、回程运动角： h ★近休、近休止角： s '
★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。
运动规律的组合原则
➢ 按凸轮机构的工作要求选择一种基本运动规律作为主体运动 规律，然后用其它运动规律与之组合，通过优化对比，寻求最 佳的组合型式。 ➢ 行程的起点和终点处有较好的边界条件。
➢ 根据不同的使用要求，运动规律的连接点处应满足位移、速 度、加速度甚至是更高一阶导数的连续条件，以减少或避免冲 击。
t
s
h
' S
360
t s
h
s'
四、凸轮与从动件的材料及结构
1、材料
凸轮机构工作时，往往承受动载荷的作用，同时凸轮表 面承受强烈磨损。因此，要求凸轮的工作表面硬度高，具 有良好的耐磨性，心部有良好的韧性。当低速、轻载时， 可以选用铸铁作为凸轮的材料。中速、中载时可以选用优 质碳素结构钢、合金钢作为凸轮的材料,并经表面淬火或滲 碳淬火，使硬度达到。高速、重载凸轮可以用优质合金钢 材料，并经表面淬火或滲氮处理。
从动件：材料与凸轮相同，但从动件磨损更严重更早。 所以一般从动件硬度比凸轮要高一些。
2、结构
(1)凸轮轴 当凸轮尺寸小且接近轴径时，则凸轮与轴做成一 体，称为凸轮轴，如图所示。
(2)整体式凸轮 当凸轮尺寸较小又无特殊要求或不需经常装拆 时，一般采用整体式凸轮，如图所示。
(3)可调式凸轮（组合式）
按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类
力封闭式 型封闭式
三、凸轮传动的工作过程
★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： t
★远休、远休止角： s
★回程、回程运动角： h ★近休、近休止角： s '
★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。
凸轮(公开课)PPT课件
2021/2/11 第五章 凸轮机构
4 §6—1 凸轮机构概述
§9-1 凸轮机构的应用及分类
一、凸轮机构的应用
盘形凸轮机构 在印刷机中的应用
2021/2/11
等经凸轮机构 在机械加工中的应用
5
利用分度凸轮 机构实现转位
2021/2/11
圆柱凸轮机构在机 械加工中的应用
6
二、凸轮机构的分类
凸轮机构分类
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
1、按两活动构件之间 平面凸轮机构 相对运动特性分类 （凸轮形状） 空间凸轮机构
2、按从动件（推杆） 形状分类
尖顶推杆 滚子推杆 平底推杆
盘形凸轮
移动凸轮 圆柱凸轮
3、按凸轮高副保持 接触方式分类
力封闭（推杆重力、弹簧力等）
几何封闭（利用凸轮或者推杆 的特殊几何结构）
2021/2/11
7
1、按两活动构件之间的相对运动特性分类
一、凸轮机构的基本组成
图示为内燃机中控制气阀开闭的凸轮机构。它利用连续转 动的凸轮的轮廓，迫使气阀的气门杆往复移动，从而按预定的 时间打开或关闭气阀，完成配气要求。利用弹簧的作用力使气 门杆组件紧贴凸轮的轮廓曲面。
2021/2/11 第五章 凸轮机构
1 §6—1 凸轮机构概述
一、凸轮机构的基本组成
2轮机构概述
一、凸轮机构的基本组成
凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。 在凸轮机构中，凸轮通常作主动件并作等速回转或移动，借助 其曲线轮廓（或凹槽）使从动件作相应的运动（摆动或移动）。 只要改变凸轮轮廓的外形，就能使从动件实现不同要求的运动 规律。凸轮机构结构简单、紧凑。但凸轮机构中包含有高副， 因此不宜传递较大的动力，此外，凸轮的曲线轮廓加工制造比 较复杂。所以凸轮机构一般适用于实现特殊要求的运动规律而 传力不太大的场合。
凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构的组成和应用1、组成凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个部分所组成。
2、运动规律凸轮机构可以将主动件凸轮的等速连续转动变换为从动件的往复直线运动或绕某定点的摆动，并依靠凸轮轮廓曲线准确地实现所要求的运动规律。
3、特点优点是：只要正确地设计凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任意给定的运动规律，且结构简单、紧凑、工作可靠。
缺点是：凸轮与从动件之间为点或线接触，不易润滑，容易磨损。
因此，凸轮机构多用于传力不大的控制机构和调节机构二、凸轮机构的分类1、按凸轮的形状分(l)盘形凸轮也叫平板凸轮。
这种凸轮是一个径向尺寸变化的盘形构件，当凸轮l绕固定轴转动时，可使从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动(2)移动凸轮当盘形凸轮的径向尺寸变得无穷大时，其转轴也将在无穷远处，这时凸轮将作直线移动。
通常称这种凸轮为移动凸轮。
(3)圆柱凸轮凸轮为一圆柱体，它可以看成是由移动凸轮卷曲而成的。
曲线轮廓可以开在圆柱体的端面也可以在圆柱面上开出曲线凹槽。
2、按从动件的形式分(l)尖顶从动件结构最简单，而且尖顶能与较复杂形状的凸轮轮廓相接触，从而能实现较复杂的运动，但因尖顶极易磨损，故只适用于轻载、低速的凸轮机构和仪表中。
(2)滚子从动件在从动件的一端装有一个可自由转动的滚子。
由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，故磨损较小，改善了工作条件。
因此，可用来传递较大的动力，应用也最广泛。
(3)平底从动件从动件一端做成平底(即平面)，在凸轮轮廓与从动件底面之间易于形成油膜，故润滑条件较好、磨损小。
当不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终与平底垂直，传力性能较好，传动效率较高，所以常用于高速凸轮机构中。
但由于从动件为一平底，故不适用于带有内凹轮廓的凸轮机构。
凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的寿命与维护
凸轮机构的寿命与运行条件、材料选择和润滑方式等有关，定期维护和保养可以延长凸轮机构的使用寿 命。
凸轮机构的保养和保养周期
凸轮机构的保养包括润滑、清洁和检查等内容，保养周期根据使用情况和负荷要求进行合理调整。
凸轮机构故障分析与排除
凸轮机构故障的原因多种多样，需要通过仔细分析和维修措施进行故障排除，以确保机械系统的正常运 行。
通过凸轮和滑块的协同运动，实现直线运动 和简单的机构功能。
摆线凸轮机构
通过凸轮的摆线运动，实现平滑且复杂的运 动轨迹和机构功能。
在IC发动机中的应用
凸轮机构在IC发动机中起到控制气门开闭时机和时序的重要作用，影响发动 机的动力性能、燃油经济性和排放控制等方面。
在汽车传动系统中的应用
凸轮机构在汽车传动系统中被广泛应用于离合器、变速器和传动轴等部位，实现动力输出和车速调节等 功能。
凸轮机构的应用和分类
凸轮机构是一种广泛应用于机械系统中的机构，通过凸轮和可动关节的协同 运动，实现了多种复杂的动作和功能。本文将介绍凸轮机构的应用和分类。
什么是凸轮机构
凸轮机构是一种由凸轮和可动关节组成的机械系统，通过凸轮的旋转运动， 使其上的可动关节产生规定的运动轨迹，从而实现特定的功能和动作。
凸轮机构的技术发展趋势
凸轮机构在现代工程中具有广泛的应用前景，随着技术的发展，凸轮机构将 更加智能化、高效化和可持续化。
注重人性化设计的凸轮机构
在凸轮机构的设计中，需注重人机工程学和人性化设计原理，提高机器操作人员的舒适度和安全性。
生产自动化中凸轮机构的应用
凸轮机构在生产自动化领域中的应用广泛，用于自动化生产线上的工件定位、 传送和操作等。
凸轮机构现代化设计思路
凸轮机构的应用及分类
工作原理
2
车轮构成，常用于汽车传动系统。
凸轮的旋转驱动车轮，通过轮胎
与地面的摩擦力传递动力。
3
应用举例
车轮轮机构广泛应用于汽车传动 系统、自行车传动系统等领域。
曲柄摇杆机构
1 定义
曲柄摇杆机构由曲柄 和与之配合的摇杆构 成，常用于内燃机。
2 工作原理
3 应用举例
曲柄的旋转驱动摇杆， 通过连杆将旋转运动 转化为往复运动。
工作原理
凸轮的运动将动力转化 为直线或摆动运动，通 过导轨控制运动轨迹。
应用举例
曲线轮机构广泛应用于 机床、自动装配线、升 降设备等领域。
曲柄摇杆机构广泛应 用于内燃机、发电机 等领域。
双摇杆机构
定义
双摇杆机构由两个独立的摇 杆组成，常用于机械加工设 备。
工作原理
两个独立的摇杆分别由凸轮 驱动，实现不同的运动路径 和速度。
应用举例
双摇杆机构广泛应用于数控 机床、切割设备等领域。
曲线轮机构
定义
曲线轮机构由凸轮的运 动与曲线配合的导轨构 成，常用于机械驱动系 统。
凸轮机构的应用及分类
凸轮机构是一种广泛应用于机械领域的重要装置，它能够将旋转运动转化为 直线或摆动运动。本文将介绍凸轮机构的应用及分类，帮助您更好地理解和 应用这一机械原理。
直杆轮机构
1
定义
直杆轮机构由转动的凸轮和与之配合的直杆构成，常用于工程机械。
2
工作原理
凸轮转动时，直杆按一定轨迹往复运动，实现工作机构的运动。
3
应用举例
直杆轮机构广泛应用于冲床、振动筛、旋转机械等领域。交叉摇Fra bibliotek机构定义
交叉摇杆机构由两个交叉配合的摇杆组成，常用于汽车悬挂系统。
凸轮机构的应用及分类
应用及分类
靠模车削机构
凸轮机构及其设计
应用及分类
2 1 放音键
卷带轮
5 3
摩擦轮 4
录音机卷带机构
皮带轮
凸轮机构及其设计
自动车床凸轮机构
应用及分类
此自动车床在加工有台阶的销套时，其送料、夹紧、车外圆与钻 孔及切断四道工序的运动及其时序配合要求，均由凸轮机构来实现。
凸轮机构应用实例1——靠模车削机构
应用及分类
1-圆柱凸轮 2-直动从动 件 3-毛坯
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
应用及分类
2)实现预期的运动规律要求 3
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。
线 2A
1
绕线机构
3)实现运动和动力特性要求
应用及分类
这种凸轮机构能够实现气阀 的运动学要求，并且具有良 好的动力学特性。
内燃机配气凸轮机构
• 靠模板4（相当于移动凸 轮）固定在车床床身上。 车削加工时，工件旋转， 刀架3带动车刀2（从动件） 沿工件轴向移动，由靠模 板曲线轮廓控制车刀相对 于工件的径向进给；车刀 按预定规律动作，从而车 削出具有曲面轮廓的工件。
动画演示
分类及应用
凸轮机构应用实例2——自动进刀机构
• 在圆柱表面开出曲线凹 槽的圆柱凸轮1转动时， 凹槽的侧面推动摆杆2 端部的滚子，使摆杆绕 固定铰链C的回转中心 摆动，摆杆另一端的扇 形齿轮与刀架底部的齿 条相啮合，使刀架实现 进刀和退刀动作。
皮皮带带轮轮
视频
凸轮机构的应用及分类
1、凸轮机构的应用
工程中用以实现机械化和自动化的一种常用机构。
应用及分类
盘形凸轮机构 在印刷机中的应用
机械设计-凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的应用和分 类
凸轮机构的应 用和分类
1 凸轮机构的组成
2 凸轮机构的特点及应用
3 凸轮机构的分类
一、凸轮机构的组成
1.凸轮机构的组成 凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的高副机构。
凸轮机构
机架 从动件
高副
凸轮
作用：将凸轮的转动或移动转换成从动件的移动或摆 动
二、凸轮机构的特点及应用
1.凸轮机构的特点
➢ 可使从动件实现各种复杂的运动规律 ➢ 结构结构简单紧凑，易于设计 ➢ 凸轮机构是高副机构，易于磨损， ➢ 凸轮轮廓加工比较困难。
2.凸轮机构的应用： 运用于各种机械设备，尤其在半自动和自动机械中运用较为普遍，用于传递运动，
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构的命名：般凸轮机构的命名原则: 布置形式+运动形式+推杆形状+凸轮形状
对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构
偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构
小结
1.凸轮的组成 2.凸轮机构的特点及应用 3.凸轮机构的分类
感谢您的观看
车床靠模机构
凸轮绕线机构
进刀机构
内燃机配气机构
三、凸轮机构的分类
1.按照凸轮的形状不同可把凸轮分为以三种：盘形凸轮机构、移动凸轮机构和圆柱凸轮机构
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
2.按照从动件形状分为以下几种
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
3.按从动件的运动形式分为：移动（摆动）从动件和摆动从动件
移动从动件
凸轮机构的应 用和分类
1 凸轮机构的组成
2 凸轮机构的特点及应用
3 凸轮机构的分类
一、凸轮机构的组成
1.凸轮机构的组成 凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的高副机构。
凸轮机构
机架 从动件
高副
凸轮
作用：将凸轮的转动或移动转换成从动件的移动或摆 动
二、凸轮机构的特点及应用
1.凸轮机构的特点
➢ 可使从动件实现各种复杂的运动规律 ➢ 结构结构简单紧凑，易于设计 ➢ 凸轮机构是高副机构，易于磨损， ➢ 凸轮轮廓加工比较困难。
2.凸轮机构的应用： 运用于各种机械设备，尤其在半自动和自动机械中运用较为普遍，用于传递运动，
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构的命名：般凸轮机构的命名原则: 布置形式+运动形式+推杆形状+凸轮形状
对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构
偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构
小结
1.凸轮的组成 2.凸轮机构的特点及应用 3.凸轮机构的分类
感谢您的观看
车床靠模机构
凸轮绕线机构
进刀机构
内燃机配气机构
三、凸轮机构的分类
1.按照凸轮的形状不同可把凸轮分为以三种：盘形凸轮机构、移动凸轮机构和圆柱凸轮机构
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
2.按照从动件形状分为以下几种
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
3.按从动件的运动形式分为：移动（摆动）从动件和摆动从动件
移动从动件
凸轮机构的应用及其分类
凸轮机构在其他领域的应用
除了发动机和机械加工，凸轮机构还被广泛应用于自动化生产线上的物料搬运机器人，实现物料的精确定位和 传递。
凸轮机构的基本构造和原理
凸轮轴
凸轮轴是凸轮机构的核心部件， 用于传递旋转运动和控制运动 轨迹。
凸轮轮廓
凸轮轮廓决定随动件的运动规 律和廓的接触， 实现旋转运动向直线或曲线运 动的转换。
凸轮机构的分类及典型应用
1 按工作特点分类
周期运动凸轮机构、非周期运动凸轮机构、径向平移凸轮机构。
2 按运动形式分类
简单凸轮机构、复杂凸轮机构、单转轴转子式凸轮机构。
3 典型应用
发动机中的配气机构、机械加工中的进给装置、工业生产线上的物料搬运机器人。
常见的凸轮机构分类介绍
周期运动凸轮机构
适用于需要定时、周期性运动 的机械装置，如发动机中的配 气机构。
复杂凸轮机构
由多个凸轮轮廓和随动件组成， 实现多种复杂的运动形式。
单转轴转子式凸轮机 构
用于实现多组凸轮传动的机构， 可实现复杂的运动轨迹。
凸轮机构在发动机中的应用
凸轮机构在发动机中扮演着重要角色，控制气门的开闭，调节燃烧室内气体 流动，实现高效燃烧和动力输出。
凸轮机构在机械加工中的应用
凸轮机构在机械加工中的主要应用是进给装置，通过凸轮的旋转，驱动加工 工件进行线性或曲线运动，实现工件的加工。
凸轮机构的应用及其分类
凸轮机构是一种常用的机械装置，用于将旋转运动转化为直线或曲线运动。 本节将介绍凸轮机构的定义、作用以及基本构造和原理。
凸轮机构的定义和作用
凸轮机构是一种能将旋转运动转化为直线、曲线或往复运动的机械装置。它 以凸轮轴为基础，通过凸轮轮廓和随动件之间的接触与相对运动来实现运动 的转换。
第一讲 凸轮机构的应用和分类及从动件常用运动规律
滚子摆动式圆柱凸轮机构
形状锁合
22
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
滚子移动式圆柱凸轮机构
23
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
凸轮机构
内燃机
力锁合
24
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
三. 凸轮机构的应用和特点
应用：广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动
第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律19凸轮机构分类示例尖顶从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律20凸轮机构分类示例滚子从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律21凸轮机构分类示例平底从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律22凸轮机构分类示例滚子摆动式圆柱凸轮机构形状锁合第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律23凸轮机构分类示例滚子移动式圆柱凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律24凸轮机构分类示例内燃机力锁合凸轮机构力锁合凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律25三
3
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
§11-1 凸轮机构的应用和分类
4
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
上次课教学内容复习
解答学生问题，提出问题：
1. 平面四杆机构的演化机构基本型式有哪些 ？ 2. 为什么说导杆机构有较好的传力性能 ？
5
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
新课导入：
2. 按从动件的形状分类
(3) 平底从动件： 从动件与凸轮轮廓的接触一端为一平面。若不考虑摩 擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于端平面，传动效率 高，且接触面间容易形成油膜，利于润滑，故常用于高速 凸轮机构。它的缺点是不能用于凸轮轮廓有凹曲线的凸轮 机构中。 (4) 曲面从动件：
形状锁合
22
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
滚子移动式圆柱凸轮机构
23
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
凸轮机构
内燃机
力锁合
24
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
三. 凸轮机构的应用和特点
应用：广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动
第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律19凸轮机构分类示例尖顶从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律20凸轮机构分类示例滚子从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律21凸轮机构分类示例平底从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律22凸轮机构分类示例滚子摆动式圆柱凸轮机构形状锁合第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律23凸轮机构分类示例滚子移动式圆柱凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律24凸轮机构分类示例内燃机力锁合凸轮机构力锁合凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律25三
3
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
§11-1 凸轮机构的应用和分类
4
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
上次课教学内容复习
解答学生问题，提出问题：
1. 平面四杆机构的演化机构基本型式有哪些 ？ 2. 为什么说导杆机构有较好的传力性能 ？
5
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
新课导入：
2. 按从动件的形状分类
(3) 平底从动件： 从动件与凸轮轮廓的接触一端为一平面。若不考虑摩 擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于端平面，传动效率 高，且接触面间容易形成油膜，利于润滑，故常用于高速 凸轮机构。它的缺点是不能用于凸轮轮廓有凹曲线的凸轮 机构中。 (4) 曲面从动件：
凸轮机构的类型及应用
与连杆机构相比，凸轮机构的主要优点是：只要正确 地设计凸轮轮廓曲线，就能使从动件实现任意给定的运动 规律，且结构简单、紧凑，工作可靠，易于设计。缺点是： 由于凸轮机构属于高副机构，故凸轮与从动件之间为点或 线接触，不便润滑，易于磨损。因此凸轮机构多用于传力 不大的控制机构和调节机构。下面通过实例来说明。
机械设计基础
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1.1 凸轮机构的特点和应用
凸轮机构是一种常用的机构，它主要是由凸轮、从动 件和机架三部分所组成。由于凸轮与从动件组成的是高副， 所以它属于高副机构。凸轮机构能将凸轮的连续转动或移 动转换为从动件的移动或摆动。
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1—凸轮；2—气阀 图7-1 内燃机的配气机构
1—圆柱凸轮；2—从动件 图7-2 送料机构
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1.2 凸轮机构的类型
1．按凸轮的形状分类 （1）盘形凸轮。如图7-1所示。 （2）圆柱凸轮。如图7-2所示。 （3）移动凸轮。如图7-3所示。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
图7-4 从动件类型
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
3．按从动件的运动方式分类 （1）移动从动件。从动件相对于导路作直线移动。若
导路中心线恰好通过凸轮回转中心，则称为对心移动从动 件，如图7-5（a）；若导路中心线与回转中心有一个偏心 距e，则称为偏置移动从动件，如图7-5（b）。
机械设计基础
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1.1 凸轮机构的特点和应用
凸轮机构是一种常用的机构，它主要是由凸轮、从动 件和机架三部分所组成。由于凸轮与从动件组成的是高副， 所以它属于高副机构。凸轮机构能将凸轮的连续转动或移 动转换为从动件的移动或摆动。
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1—凸轮；2—气阀 图7-1 内燃机的配气机构
1—圆柱凸轮；2—从动件 图7-2 送料机构
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1.2 凸轮机构的类型
1．按凸轮的形状分类 （1）盘形凸轮。如图7-1所示。 （2）圆柱凸轮。如图7-2所示。 （3）移动凸轮。如图7-3所示。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
图7-4 从动件类型
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
3．按从动件的运动方式分类 （1）移动从动件。从动件相对于导路作直线移动。若
导路中心线恰好通过凸轮回转中心，则称为对心移动从动 件，如图7-5（a）；若导路中心线与回转中心有一个偏心 距e，则称为偏置移动从动件，如图7-5（b）。
凸轮机构的应用及分类-PPT文档资料
6
罐头盒封盖机构
图4－4所示的罐头盒 封盖机构，亦为一凸 轮机构。
原动件1连续等速转动， 通过带有凹槽的固定 凸轮3的高副导引从动 件2上的端点C沿预期 的轨迹——接合缝S运 动，从而完成罐头盒 的封盖任务。
7
而在图4－5所示的巧克力输送凸轮机构中，当带有 凹槽的圆柱凸轮1连续等速转动时，通过嵌于其槽 中的滚子驱动从动件2往复移动，凸轮1每转动一周， 从动件2即从喂料器中推出一块巧克力并将其送至 待包装位置。
精品
凸轮机构的应用及 分类
§4－l 凸轮机构的应用及分类 §4－2 从动件运动规律及其选择 §4－3 按预定运动规律设计盘形凸轮轮廓 §4－4 盘形凸轮机构基本尺寸的确定 §4－5 空间凸轮机构简介
2
凸轮机构是含有凸轮的一种高副机构，在自动 机械和半自动机械中得到了广泛的应用。
凸轮是一具有曲面轮廓的构件，一般多为原动 件（有时为机架）；当凸轮为原动件时，通常 作等速连续转动或移动，而从动件则按预期输 出特性要求作连续或间歇的往复摆动、移动或 平面复杂运动。
从以上诸例可以看出：凸轮机构一般是由三 个构件、两个低副和一个高副组成的单自由 度机构。
盘形凸轮机构在 印刷机中的应用
等径凸轮机构在 机械加工中的应用
利用分度凸轮机构 实现转位
圆柱凸轮机构在 机械加工中的应用
二、凸轮机构的分类
在凸轮机构中，凸轮可为原动件也可为机架； 但多数情况下，凸轮为原动件。
二、从动件运动规律
从动件的位移s、速度v和加速度a随凸轮转角φ
（或时间t）的变化规律称为从动件运动规律。
从动件运动规律又可分为基本运动规律和组合运 动规律，
25
1、基本运动规律
(1)等速运动规律 从动件在运动过程中速度为常数，而在运动的
罐头盒封盖机构
图4－4所示的罐头盒 封盖机构，亦为一凸 轮机构。
原动件1连续等速转动， 通过带有凹槽的固定 凸轮3的高副导引从动 件2上的端点C沿预期 的轨迹——接合缝S运 动，从而完成罐头盒 的封盖任务。
7
而在图4－5所示的巧克力输送凸轮机构中，当带有 凹槽的圆柱凸轮1连续等速转动时，通过嵌于其槽 中的滚子驱动从动件2往复移动，凸轮1每转动一周， 从动件2即从喂料器中推出一块巧克力并将其送至 待包装位置。
精品
凸轮机构的应用及 分类
§4－l 凸轮机构的应用及分类 §4－2 从动件运动规律及其选择 §4－3 按预定运动规律设计盘形凸轮轮廓 §4－4 盘形凸轮机构基本尺寸的确定 §4－5 空间凸轮机构简介
2
凸轮机构是含有凸轮的一种高副机构，在自动 机械和半自动机械中得到了广泛的应用。
凸轮是一具有曲面轮廓的构件，一般多为原动 件（有时为机架）；当凸轮为原动件时，通常 作等速连续转动或移动，而从动件则按预期输 出特性要求作连续或间歇的往复摆动、移动或 平面复杂运动。
从以上诸例可以看出：凸轮机构一般是由三 个构件、两个低副和一个高副组成的单自由 度机构。
盘形凸轮机构在 印刷机中的应用
等径凸轮机构在 机械加工中的应用
利用分度凸轮机构 实现转位
圆柱凸轮机构在 机械加工中的应用
二、凸轮机构的分类
在凸轮机构中，凸轮可为原动件也可为机架； 但多数情况下，凸轮为原动件。
二、从动件运动规律
从动件的位移s、速度v和加速度a随凸轮转角φ
（或时间t）的变化规律称为从动件运动规律。
从动件运动规律又可分为基本运动规律和组合运 动规律，
25
1、基本运动规律
(1)等速运动规律 从动件在运动过程中速度为常数，而在运动的
凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的应用和分类凸轮机构是一种常见于机械工程领域的机构，它被广泛应用于各种机械系统中，如汽车发动机、起重机、工业生产线等。
凸轮机构是一种能够将旋转运动转化为直线运动的装置，它利用凸轮的运动，带动相应的机构运动。
凸轮机构的应用和分类，是一个非常重要的机械工程知识点，下面我们就来详细讨论一下这个问题。
凸轮机构的应用：凸轮机构在机械工程中的应用非常广泛，以下列举几个例子：1.汽车发动机中，凸轮机构用于控制气门的开闭。
2.起重机中，凸轮机构用于控制臂的升降和伸缩。
3.工业生产线中，凸轮机构用于控制机械手臂的运动。
4.印刷机中，利用凸轮机构控制覆盖印刷部件的橡皮辊的平移和压力。
5.普通柴油机中，利用凸轮机构控制喷油泵的柱塞运动。
凸轮机构的分类：凸轮机构可以根据凸轮的类型、传动方式、运动形式等多种方式进行分类，下面我们分别进行介绍：1.按照凸轮类型分类：（1）圆柱凸轮机构：凸轮为圆柱形，常见于发动机的气门机构。
（2）球柱凸轮机构：凸轮为球柱形，常见于重型机械的伸缩臂等。
（3）椭圆凸轮机构：凸轮为椭圆形，可以控制机械构件的速度和加速度，常用于机械加工。
（4）凸缘凸轮机构：凸轮为凸缘形，和环形凸轮不同的是，它的凸轮周长不是圆周，可以通过改变凸轮的外形来控制机构运动。
2.按照传动方式分类：（1）平面副凸轮机构：凸轮的轴线和从动件的轴线在同一平面内，例如喷油泵的凸轮机构。
（2）空间副凸轮机构：凸轮的轴线和从动件的轴线不在同一个平面内，例如空间伸缩臂。
3.按照运动形式分类：（1）转角运动凸轮机构：凸轮可以带动从动件做角度转动，例如喷油泵。
（2）轴向运动凸轮机构：凸轮可以带动从动件做轴向运动，例如发动机气门机构。
（3）直线运动凸轮机构：凸轮可以带动从动件做直线运动，例如冲压机的工作台。
总结：凸轮机构是机械工程中非常常见的机构之一，它具有将旋转运动转化为直线运动的功能，可以控制机械装置的运动，广泛应用于各种机械系统中，如汽车发动机、起重机、工业生产线等。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
⑶ 远休止角 ——从动件在距凸轮轴心最远位置处静止不动所
对应的凸轮转角s称为远休止角。 ⑷回程、回程运动角——从动件在凸轮轮廓的作用下由距凸轮
轴心最远位置回到距凸轮轴心最近位置的过程称为从动件的
回程，回程中凸轮转过的角度h称为回程运动角，如图所示。 ⑸近休止角——从动件在距凸轮轴心最近位置处静止不动所对 应的凸轮转角s′称为近休止角。
凸轮机构的运动原理
近休止角
B’ D h A δd O r0 δa δc O ω δa
动画演示
S
推程运动角
t δb δc δd
回程运动角
基圆
δb
B C
远休止角
需要说明的是，其中两个停止阶段可能有，也可能
没有。因此，凸轮机构在一个运动循环中，最多只
具有这四个运动阶段。
从动件的运动规律——当凸轮以等角速度转动时， 从动件在推程或回程时，其位移s、速度v及加速度a 随时间或凸轮转角变化的规律。如以直角坐标系的横 坐标代表凸轮的转角(时间)，纵坐标代表从动件的位 移s，则可画出从动件的位移曲线.从动件的运动规律 是通过凸轮轮廓与从动件的高副元素的接触来实现的， 凸轮的轮廓曲线不同，从动件的运动规律不同。从动 件的运动规律完全取决于凸轮廓线的形状。
机械中。 如图所示为内燃机配气凸轮机构 。凸轮1以等角 速度回转，驱动从动件2按预期的运动规律启闭阀 门。
动画
如图为弹子锁与钥匙组成的凸轮机构，钥匙是凸轮，插入 弹子锁的锁芯中，凸轮廓线将不同长度的弹子2推到同样的高 度，即每一对弹子（2与7）的分界面与锁芯和锁体的分界面 相齐，则通过锁体可以转动锁芯，拨开琐闩4。
1、n=1的运动规律 s = c0+c1
v= c1 a=0 =0, s=0; =, s=h.
v h Байду номын сангаас
h S
a0
等速运动规律
s
h
v
0
a
amax
0
刚性冲 击 a=0
-amax
vmax
0
从加速度线上可 2 、 n=2 的运动规律 以看出，在从动 件运动的始末两 s 点，理论上加速 2 度值由零突变为 ,从 s 从图可以看出 c0 c1 c2 无穷大，致使从 动件的加速度发 v c1 2 c2 动件受的惯性力 0 生突变的点，其 2 也由零变为无穷 v惯性力亦有突 a 2 c 2 大。而实际上材 料有弹性，加速 变,但因为该突 2, s h 2 0, s 0, v 0 度和推力不致无 变有限,古所引起 , s h, v 0 穷大，但仍将造 2 , s0的冲击亦是有限 h2 成巨大的冲击， a 的,这里特称其为 这种冲击称为刚 2 h 2 h 2 柔性冲击 . 性冲击。 2 s = h- 2 (F- j) 0 s = j 2 F F j 4 hw 柔性冲击 4 hw v= (F- j) v = j 2 2 F F 等加速等减速运动规律 4h 2 4 h 2 a=- 2 w a = F 2 0w F
一、基本运动规律
（一） 多项式运动规律
s=c0 + c1 + c22 + c33 + ……+ cnn v=( c1 + 2c2 + 3c32 + ……+ncnn-1)
式中，为凸轮的转角（rad）； c0，c1，c2，… ，为n+1个待定系数。
a=2(2c2 + 6c3 +12c42 + ……+n(n-1)cnn-2) j=3(6c3 + 24c4 + ……+n(n-1)(n-2)cnn-3)，
第三章凸轮机构
§31 凸轮机构的应用及其分类 §32 从动件常用运动规律 §33 凸轮机构基本尺寸的确定 §34 图解法设计凸轮轮廓 §35 解析法设计凸轮轮廓
§3-1
凸轮机构的应用和类型
一、凸轮机构的组成及应用
凸轮机构是一种结构简单且容易实现各种复杂运
动规律的高副机构，广泛应用于自动化及半自动化
§3-2 常用从动件运动规律
凸轮机构设计的根本任务
是根据工作要求 选定合适的凸轮机构的型式及从动件的运动规律，并 合理地确定基圆等基本尺寸，然后根据选定的从动件 的运动规律设计出凸轮应具有的凸轮轮廓曲线。其中，
根据工作要求选定从动件的运动规律，乃是凸轮轮廓
设计的前提。
一、凸轮机构运动分析
1. 凸轮机构的基本名词术语
柔性冲击
h
0
作图步骤：
下图为自动送刀机构， 当带有凹槽的凸轮1转动时，通过槽 中的滚子，驱使推杆2作往复移动。凸轮每转过一周，推杆 即从储料器中推出一个毛坯，送到加工位置。
动画
自动机床的进刀机构
冲压机
（动画）
凸轮机构主要是由机架，凸轮和从动件组 成，凸轮和从动件之间形成高副。
凸轮机构的特点是：结构简单、紧凑，设 计 容易且能实现任意复杂的运动规律。 但 因凸轮与从动件之间系点、线接触， 易于 磨损，故只用于受力不大的场合。
四)按机构封闭性质分
⑴ 力封闭式 利用弹簧力或
从动件重力使从动件与凸轮 保持接触，如右图所示。
⑵ 形封闭式 利用凸轮或从
动件的特殊形状而始终保持 接触。如下图所示。
五)按从动件导路与凸轮的相对位置分
⑴ 对心凸轮机构
偏置距离。 从动件导路中心线通过凸轮回转中心。
⑵ 偏心凸轮机构 从动件导路中心线不通过凸轮回转中心，而存在一
⑴基圆、基圆半径——以凸轮轮廓最小向径rmin为半径所作的圆 称为凸轮的基圆， rmin 称为基圆半径。如图所示。 ⑵从动件推程、升程、推程运动角——从动件在凸轮轮廓的作用 下由距凸轮轴心最近位置被推到距凸轮轴心最远位置的过程称 为从动件的推程，在推程中从动件所走过的距离称为从动件的
升程h，推程对应的凸轮转角t称为推程运动角，如图所示。
二、凸轮机构的分类
一）按凸轮的形状分
1、盘形凸轮 2、移动凸轮 ３、圆柱凸轮
二）按从动件上高副元素的几何形状分
1、尖顶从动件 2、滚子从动件 3、平底从动件
三）、根据从动件的运动形式分
1、移动从动件凸轮机构
对
心
偏
心
2、摆动从动件凸轮机构
表中给出了从动件的运动方式及其 与凸轮接触形式的分类和特点。