机械原理凸轮轮廓曲线设计
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12 3 4
5
4’ 5’
15 14’
14
13’ 13
12
12’
11 10 9
6
6’
7
8
7’
8’
设计步骤： ①选比例尺μl作基圆r0。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。 ④作平底直线族的内包络线。
11’ 10’
9’
了解
可编辑ppt
10
5.摆动尖顶从动件盘形凸轮机构
运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。
依据此原理可以用几何作图 的方法设计凸轮的轮廓曲线。
反转前 反转后
机架 不动 - 转动
-ω 1
3’
2’
2
1’
ω1 2
O
33
凸轮 转动 不动
- 转动
从动件
S移动
S移动 可编辑ppt
4
-ω
A2 A3 A4 A1
A1
A3 A4 A2
ω
ω
A4
S2
A1 A2 A3
ω
S3 A2A3
可编辑ppt
6
2. 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计
已知凸轮的基圆半径r0，角速度
和从动件的运动规律及偏心距e，
设计该凸轮轮廓曲线。
e
s
8 9 10
7 5 3 1
11 12
13 14
1 3 5 7 8 9 11 13 15
120º 60º 90º 90º
设计步骤
A
15
15 1414
13 13 12 11
A1
ω
A4 S4
r0
r0
r0
r0
-ω ω
A2 A3 A4 A1
-ω
A2 A3 A4 A1
ω
-ω
A2 A3 A4 A1
ω
r0
r0 可编辑ppt
r0
5
二、 用作图法设计凸轮廓线
1. 对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计 已知凸轮的基圆半径r0，凸轮角速
度和从动件的运动规律，设计该凸
轮轮廓曲线。
s
8
7
5
O kkk91k1011k2k1k381k47kk61k5 5kk4k3k21
12
10
③①② 确选等定比分反例位转尺移后曲l，从线作动及位件反移尖向
9
顶等曲在分线各各、等运基分圆动点r角0占和，据偏确的距定位圆反置e。转。后 条光对位滑④置应曲。于将线各各。等尖分顶点点的连从接动成件一的
11 10
可编辑ppt
对于尖顶从动件来说，凸轮的理论轮廓和实际 轮廓重合。
可编辑ppt
9
4.对心直动平底推杆盘形凸轮
对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸
轮的基圆半径r0，角速度ω和推杆的运动规律，
设计该凸轮轮廓曲线。
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
1 3 5 78
9’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
1’ 2’ 3’
120°
B4
φ2 A2
B’4 φ3 A3
90 ° 60 °
B8
B5
φ4
B7
B6
B’7
B’5 A4
B’6
φ6
φ5
A5 11
6 小结
应用反转法时应注意：
要能正确理解凸轮实际廓线和理论廓线的关系
要正确确定推杆的反转方向
正确确定推杆在反转运动中占据的位置
直动推杆：推杆在反转前后两位置线的夹角应等于凸轮的转角
动角，确定反转后对应于各等分点的
从动件的位置。
可编辑ppt
A
O
理论轮廓曲线
8
实际轮廓——凸轮与从动件直接接触的廓线称 为凸轮的工作廓线。
理论轮廓——对于滚子从动件，可把滚子圆心 看作从动件的尖点，该点的复合运动轨迹称为凸轮 的理论廓线。实际廓线是滚子的包络线。
基圆——以凸轮理论轮廓曲线上的最小半径为 半径所画的圆。
9
7
3. 对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计
已知凸轮的基圆半径r0，
滚子半径rT、凸轮角速度和
从动件的运动规律，设计该凸
轮轮廓曲线。
s
8
7
5
3
1
9 10 11 12
13 14
1 3 5 7 8 9 11 13 15
120º 60º 90º 90º
实际轮廓曲线
设计步骤
基各包等圆络③②①④分r线⑤b。确点。等选将作定占分各比滚反据位点例子转的移连尺圆后位曲接族从置l线成，及动。及一作件滚反条位滚子向光移子圆等滑曲中族分曲线心的各线和在运内。 11
摆动推杆：反转前后推杆摆动中心和凸轮轴心的两连线之间的夹 角应等于凸轮的转角
正确确定推杆的位移或摆角
直动推杆：位移等于推杆所在位置与理论廓线的交点和与基圆交 点之间的距离。
摆动推杆：角位移等于推杆所在位置与推杆起始位置之间的夹角。
可编辑ppt
12
多缸内燃机-配气机构
可编辑ppt
1
§4-3 凸轮轮廓曲线的设计
一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理 二、凸轮轮廓曲线的作图法
可编辑ppt
2
一、凸轮廓线设计方法的基本原理
机架上的观察结果
凸轮上的观察结果
可编辑ppt
3
反转原理：
给整个凸轮机构施以-ω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
摆动尖顶推杆凸
轮机构中，已知凸轮
的心与凸
轮回转中心的距离d， 摆杆角位移方程，设 A8
计该凸轮轮廓曲线。
4’ 3’ 2’ 1’
123 4
5’ 6’
7’ 8’
5 6 78
A7
φ7
A6
可编辑ppt
A
l
B’1 B1
B
r0ω
-ω
A1 φ1
B’2 B’3
B2 B3
3 1
9 10 11 12
13 14
A
O
1 3 5 7 8 9 11 13 15
120º 60º 90º 90º
设计步骤
③① 确选定比例反尺转后l，从作动位件移尖曲顶线在和 11
基各圆等r分0。点占据的位置。
②④等将分各位尖移顶曲点线连及接反成向一等条分光各滑运曲动线。角，确定反转后对应
于各等分点的从动件的位置。
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4’ 5’
15 14’
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13’ 13
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7’
8’
设计步骤： ①选比例尺μl作基圆r0。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。 ④作平底直线族的内包络线。
11’ 10’
9’
了解
可编辑ppt
10
5.摆动尖顶从动件盘形凸轮机构
运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。
依据此原理可以用几何作图 的方法设计凸轮的轮廓曲线。
反转前 反转后
机架 不动 - 转动
-ω 1
3’
2’
2
1’
ω1 2
O
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凸轮 转动 不动
- 转动
从动件
S移动
S移动 可编辑ppt
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A2 A3 A4 A1
A1
A3 A4 A2
ω
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A1 A2 A3
ω
S3 A2A3
可编辑ppt
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2. 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计
已知凸轮的基圆半径r0，角速度
和从动件的运动规律及偏心距e，
设计该凸轮轮廓曲线。
e
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8 9 10
7 5 3 1
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120º 60º 90º 90º
设计步骤
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A2 A3 A4 A1
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A2 A3 A4 A1
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A2 A3 A4 A1
ω
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r0 可编辑ppt
r0
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二、 用作图法设计凸轮廓线
1. 对心尖顶移动从动件盘形凸轮廓线的设计 已知凸轮的基圆半径r0，凸轮角速
度和从动件的运动规律，设计该凸
轮轮廓曲线。
s
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O kkk91k1011k2k1k381k47kk61k5 5kk4k3k21
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③①② 确选等定比分反例位转尺移后曲l，从线作动及位件反移尖向
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顶等曲在分线各各、等运基分圆动点r角0占和，据偏确的距定位圆反置e。转。后 条光对位滑④置应曲。于将线各各。等尖分顶点点的连从接动成件一的
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可编辑ppt
对于尖顶从动件来说，凸轮的理论轮廓和实际 轮廓重合。
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4.对心直动平底推杆盘形凸轮
对心直动平底推杆凸轮机构中，已知凸
轮的基圆半径r0，角速度ω和推杆的运动规律，
设计该凸轮轮廓曲线。
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
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1’ 2’ 3’
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B’5 A4
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6 小结
应用反转法时应注意：
要能正确理解凸轮实际廓线和理论廓线的关系
要正确确定推杆的反转方向
正确确定推杆在反转运动中占据的位置
直动推杆：推杆在反转前后两位置线的夹角应等于凸轮的转角
动角，确定反转后对应于各等分点的
从动件的位置。
可编辑ppt
A
O
理论轮廓曲线
8
实际轮廓——凸轮与从动件直接接触的廓线称 为凸轮的工作廓线。
理论轮廓——对于滚子从动件，可把滚子圆心 看作从动件的尖点，该点的复合运动轨迹称为凸轮 的理论廓线。实际廓线是滚子的包络线。
基圆——以凸轮理论轮廓曲线上的最小半径为 半径所画的圆。
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3. 对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计
已知凸轮的基圆半径r0，
滚子半径rT、凸轮角速度和
从动件的运动规律，设计该凸
轮轮廓曲线。
s
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实际轮廓曲线
设计步骤
基各包等圆络③②①④分r线⑤b。确点。等选将作定占分各比滚反据位点例子转的移连尺圆后位曲接族从置l线成，及动。及一作件滚反条位滚子向光移子圆等滑曲中族分曲线心的各线和在运内。 11
摆动推杆：反转前后推杆摆动中心和凸轮轴心的两连线之间的夹 角应等于凸轮的转角
正确确定推杆的位移或摆角
直动推杆：位移等于推杆所在位置与理论廓线的交点和与基圆交 点之间的距离。
摆动推杆：角位移等于推杆所在位置与推杆起始位置之间的夹角。
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多缸内燃机-配气机构
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1
§4-3 凸轮轮廓曲线的设计
一、凸轮轮廓曲线设计的基本原理 二、凸轮轮廓曲线的作图法
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一、凸轮廓线设计方法的基本原理
机架上的观察结果
凸轮上的观察结果
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3
反转原理：
给整个凸轮机构施以-ω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
摆动尖顶推杆凸
轮机构中，已知凸轮
的心与凸
轮回转中心的距离d， 摆杆角位移方程，设 A8
计该凸轮轮廓曲线。
4’ 3’ 2’ 1’
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设计步骤
③① 确选定比例反尺转后l，从作动位件移尖曲顶线在和 11
基各圆等r分0。点占据的位置。
②④等将分各位尖移顶曲点线连及接反成向一等条分光各滑运曲动线。角，确定反转后对应
于各等分点的从动件的位置。