凸轮机构、间歇运动机构(中职)
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中职机械基础课件PPT
零件与构件
机械、机器、机构、构件、零件之间的关系
零件
构件
机构
机器
（制造单元）
（传递、转变运动形式）
（运动单元） 机械
（利用机械能做功 或实现能量转换）
本章小结
1．机器、机构的特征及异同点。 2．构件与零件的概念。 3．机械、机器、机构、构件、零件之间的关系。 4．机器的组成。
第五章 连接
§5－1 键连接 与销连接 §5－2 螺纹连接 §5－3 弹性连接 §5－4 联轴器与离合器
常见机器的类型及应用
机构——具有确定相对运动的构件的组合，它是用来 传递运动和力的构件系统。
汽油机传动机构
机 器 与 机 构 的 区 别
2．机器的组成
机器各组成部分的作用
3．零件与构件
零件——机器及各种设备的基本组成单元。 构件——机构（由许多具有确定的相对运动的构件组 成的）中的运动单元体。
四杆机构——最常用的平面连杆机构，具有 四个构件（包括机架）的低副机构。
平面铰链四杆机构——构件间用四个转动 副相连的平面四杆机构，简称铰链四杆机构。
铰链四杆机构：四根杆均 用转动副连接。
滑块四杆机构：杆件间的连 接，除了转动副以外，构件3 与4使用移动副连接。
一、 铰链四杆机构的组成与分类
机架：固定不动的构件4。 连杆：不与机架直接相连的构件2。 连架杆：与机架相连的构件1、3。
2．右旋螺纹不标注旋向代号，左旋螺纹则用LH表示。 3．旋合长度有长旋合长度L、中等旋合长度N和短旋合 长度S三种，中等旋合长度N不标注。 4．公差带代号中，前者为中径公差带代号，后者为顶 径公差带代号，两者一致时则只标注一个公差带代号。内 螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母。
梯形螺纹的代号标注
机械、机器、机构、构件、零件之间的关系
零件
构件
机构
机器
（制造单元）
（传递、转变运动形式）
（运动单元） 机械
（利用机械能做功 或实现能量转换）
本章小结
1．机器、机构的特征及异同点。 2．构件与零件的概念。 3．机械、机器、机构、构件、零件之间的关系。 4．机器的组成。
第五章 连接
§5－1 键连接 与销连接 §5－2 螺纹连接 §5－3 弹性连接 §5－4 联轴器与离合器
常见机器的类型及应用
机构——具有确定相对运动的构件的组合，它是用来 传递运动和力的构件系统。
汽油机传动机构
机 器 与 机 构 的 区 别
2．机器的组成
机器各组成部分的作用
3．零件与构件
零件——机器及各种设备的基本组成单元。 构件——机构（由许多具有确定的相对运动的构件组 成的）中的运动单元体。
四杆机构——最常用的平面连杆机构，具有 四个构件（包括机架）的低副机构。
平面铰链四杆机构——构件间用四个转动 副相连的平面四杆机构，简称铰链四杆机构。
铰链四杆机构：四根杆均 用转动副连接。
滑块四杆机构：杆件间的连 接，除了转动副以外，构件3 与4使用移动副连接。
一、 铰链四杆机构的组成与分类
机架：固定不动的构件4。 连杆：不与机架直接相连的构件2。 连架杆：与机架相连的构件1、3。
2．右旋螺纹不标注旋向代号，左旋螺纹则用LH表示。 3．旋合长度有长旋合长度L、中等旋合长度N和短旋合 长度S三种，中等旋合长度N不标注。 4．公差带代号中，前者为中径公差带代号，后者为顶 径公差带代号，两者一致时则只标注一个公差带代号。内 螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母。
梯形螺纹的代号标注
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
中职学校《机械基础》常用机械传动机构.
振动筛
5.2 平面连杆机构
5.2.6 曲柄摇杆机构及其运动特性 1.不等长双曲柄机构 2.平行双曲柄机构 两曲柄等长且平行，主、从曲柄转速相等。 运动不确定：多组错列
5.2 平面连杆机构
5.2.6 曲柄摇杆机构及其运动特性 1.不等长双曲柄机构 2.平行双曲柄机构 3. 反向双曲柄机构 两曲柄等长但不平行，主、从曲柄转速相等。 运动不确定
5.2 平面连杆机构
铰链四杆机构的类型：根据连架杆的不同 分为。
铰链四杆机构
曲柄摇杆机构
双曲柄机构
双摇杆机构
一个曲柄
二个曲柄
无曲柄
5.2 平面连杆机构
5.2.5 曲柄摇杆机构及其运动特性 1.曲柄摇杆机构 两个连架杆中，具有一个曲柄和一摇杆的铰 链四杆机构。 示例运动分析： 鄂式破碎机的曲柄连杆机构：主动件，曲柄 。 缝纫机踏板机构：主动件，摇杆（踏板）。
《机械基础》
常用机械传动机构
长武县职教中心职教中心 尚东军
常用机械传动机构
本章主要内容：工件加工精度，包括加工尺寸精度和加工表面质量。（ 位置精度通常由夹具保证）。 1. 机械加工精度的概念； 2. 获得加工精度的方法； 3. 影响加工精度的因素； 4. 经济精度与经济表面粗糙度。 重点： 1. 影响加工精度的因素； 2. 获得加工精度的方法。 难点： 影响加工精度的因素。
5.1机器和机械传动概述
5.1.1 机器与机构 1. 机器 2. 机构 机构 是由构件组合而成的。与机器相比，构件 具有机器的前两个特征： （1）人工实物组合（构件）； （2）各运动实体（构件）具有确定的运动关系。 机械 机器与机构的统称。
5.1机器和机械传动概述
5.1.1 机器与机构 1. 机器 2. 机构 3. 构件与零件 （1）构件 组成机构的组合，构件是运动的最 小单元。 （2）零件 组成构件，也机械加工制造的最小 单元。同一构件的零件之间没有相对运动关系。 （3）构件的分类 固定构件 机架 运动构件 运动构件相对于机架有确定的运动 关系。运动构件可分为主动件与从动件。 如：内燃机曲柄滑块机构的主动件是活塞， 从动件是曲柄。 机械----机器----机构----构件----零件
§12-3凸轮式间歇运动机构
2、蜗杆形凸轮间歇运动机构 、 如图12-24，b)所示。凸轮形 状如同圆弧面蜗杆一样，滚子均匀 分布在从动盘的圆柱面上，犹如蜗 轮的齿。可以通过调整凸轮和转盘 的中心距来消除滚子与凸轮接触面 间的间隙以补偿磨损。 这种机构可在高速下承受较大 的载荷，常用在要求高速、高精度 的分度转位机械（如高速冲床、多 色印刷机、包装机等）中，。
Байду номын сангаас图12-24a)
二、凸轮式间歇运动机构的类型 凸轮式间歇运动机构的类型 1、圆柱凸轮间歇运动机构 、圆柱凸轮间歇运动机构 如图12-24，a)所示。主动 凸轮1呈圆柱形，滚子3均匀分布 在从动盘2的端面。当凸轮连续 转动时，从动盘实现单向间歇转 动。 这种机构常用于两交错轴间 的分度传动。
图12-24a)
图12-24b)
2、特点 、 只要适当设计出凸轮的轮廓曲线，就可使从动盘获得 所预期的运动规律，其动载荷小，无刚性和柔性冲击，以 适应高速运转的要求；同时，它无需采用其他的定位装置， 就可获得高的定位精度，机构结构紧凑。是当前被公认的 一种较理想的高速高精度的分度机构。 其缺点 缺点是加工成本较高，对装配、调整要求严格。 缺点 常用于传递交错轴间的分度运动和需要间歇转位的机 械装置中。
只要适当设计出凸轮的轮廓曲线就可使从动盘获得所预期的运动规律其动载荷小无刚性和柔性冲击以适应高速运转的要求
§12-3 凸轮式间歇运动机构 一、凸轮式间歇运动机构的组成、工作原理和特点 凸轮式间歇运动机构的组成、 1、组成和工作原理 组成和工作原理 如图12-24、25所示， 由主动凸轮1和从动盘2组成。 主动凸轮作连续转动，从动 盘作间歇分度运动。
第3章凸轮机构与间歇运动机构
轮的实际廓线。
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18
平底从动件盘形凸轮轮廓的绘制过程
①把平底与导路的交点 A0看作尖顶从动件的 尖顶，按照尖顶从动件 凸轮轮廓的绘制方法， 求出理论轮廓上一系列 点A1、A2、A3、…； ②过这些点画平底的各 个位置A0B0、A1B1、 A2B2、A3B3、…； ③作这些平底的包络线， 便得到平底从动件凸轮 的轮廓曲线。
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33
3.4.2棘轮机构的应用
◆制动
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34
◆间歇送进
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35
◆超越、离合
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36
3.5间歇运动机构—槽轮机构
3.5.1棘轮机构的工作原理
典型槽轮机构的组成：由主动拨 盘、从动槽轮和机架等组成。 槽轮机构的工作原理：主动拨盘 连续转动，当主动拨盘的圆销A 未进入槽轮径向槽时，槽轮的内 凹锁住弧被构件1的外凸圆弧卡 住，静止不动；当主动拨盘的圆 销A进入槽轮径向槽时，槽轮受 圆销A驱动而转动。从而使槽轮 做间歇运动。
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4
图3-2 自动机床进刀机构
圆柱凸轮是一个具有曲 线轮廓或凹槽的构件， 被凸轮直接推动的构件 称为从动件（或称为推 杆）。凸轮通常作等速 转动，但也有作往复摆 动或者往复直线移动等 其他运动。从动件通过 凸轮的曲线轮廓与其以 高副接触从而获得预期 的运动，所以凸轮机构 是由凸轮、从动件和机 架三个基本构件组成的 高副机构。
max [ ]
[ ]
。
推程（工作行程）推荐的许用压力角为：
直动从动件 摆动从动件
[ ] 30
[ ] 35
0
~ 40
~ 45
0
0
0
回程（空回行程） [ ] 70 0 ~ 80 0
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平底从动件盘形凸轮轮廓的绘制过程
①把平底与导路的交点 A0看作尖顶从动件的 尖顶，按照尖顶从动件 凸轮轮廓的绘制方法， 求出理论轮廓上一系列 点A1、A2、A3、…； ②过这些点画平底的各 个位置A0B0、A1B1、 A2B2、A3B3、…； ③作这些平底的包络线， 便得到平底从动件凸轮 的轮廓曲线。
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3.4.2棘轮机构的应用
◆制动
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34
◆间歇送进
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35
◆超越、离合
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3.5间歇运动机构—槽轮机构
3.5.1棘轮机构的工作原理
典型槽轮机构的组成：由主动拨 盘、从动槽轮和机架等组成。 槽轮机构的工作原理：主动拨盘 连续转动，当主动拨盘的圆销A 未进入槽轮径向槽时，槽轮的内 凹锁住弧被构件1的外凸圆弧卡 住，静止不动；当主动拨盘的圆 销A进入槽轮径向槽时，槽轮受 圆销A驱动而转动。从而使槽轮 做间歇运动。
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4
图3-2 自动机床进刀机构
圆柱凸轮是一个具有曲 线轮廓或凹槽的构件， 被凸轮直接推动的构件 称为从动件（或称为推 杆）。凸轮通常作等速 转动，但也有作往复摆 动或者往复直线移动等 其他运动。从动件通过 凸轮的曲线轮廓与其以 高副接触从而获得预期 的运动，所以凸轮机构 是由凸轮、从动件和机 架三个基本构件组成的 高副机构。
max [ ]
[ ]
。
推程（工作行程）推荐的许用压力角为：
直动从动件 摆动从动件
[ ] 30
[ ] 35
0
~ 40
~ 45
0
0
0
回程（空回行程） [ ] 70 0 ~ 80 0
第4章凸轮机构及简谐运动机构
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
三、对心直动平底从动件盘形凸轮
已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω 1和从动件 运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
7’ 5’ 3’ 8’ 9’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
-ω 1
ω1
1’ 2’ 3’ 12 4’ 3 4 5’ 5 6’ 6 7 7’ 8 8’
1’
1 3 5 78
15 14’ 14 13’ 13 12 11 9 10 12’
11’ 设计步骤： 10’ 9’ ①选比例尺μ l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，从动件平底直线在各等份点的位置。 ④作平底直线族的内包络线。
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
四、摆动从动件盘形凸轮机构
已知凸轮的基圆半径rmin， 角速度ω 1，摆杆长度l以 及摆杆回转中心与凸轮 回转中心的距离d，摆杆 角位移方程，设计该凸 d 轮轮廓曲线。
4’ 3’ 2’ 1’ 1 2 3 4
A l
φ1
A1 ω 1
5’ 6’
7’ 8’ 5 6 7 8
A8
B’2 φ2 B’1 A2 B’3 B B2 B3 B 1 B’φ3 4 ω rmin 1 120° 4 B A3 90 ° B8 60 ° B5 B6 B’6
φ4
B’5 A4
A7
φ7
A6
B7 B’7
φ6
A
φ5
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
4-4 凸轮机构设计中应注意的问题
一、压力角与凸轮的基圆半径 压力角α：从动件上受力方向与运动方向所夹的锐角。 受力分析（不计凸轮与从动件的摩擦）： α = α(t) Fy= Fn cosα Fx= Fn sinα
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
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
凸轮机构及间歇机构
rA ( rb2 e2 s)2 e2
A arctan
rb2 e2 arctan e
rb2 e2 s e
极坐标系 极轴 极点
极角 向径
A 0
O
A
A arctan
rb2 e2 e
arctan rb2 e2 s e
C0
C
rA ( rb2 e2 s)2 e2
K t d 21 t 2
2 / Z
槽轮
2
Z 2 2Z
单圆销外啮合槽轮机构的基本尺寸如上图示，其几何关系如下：
R a sin2 a sin( / Z ) s a cos2 a cos( / Z )
h s (a R r)
Z一般取4～6
二）棘轮机构
棘轮、棘爪、摇杆、机架、棘轮罩。
可以求得：
c0 h c1 4h / c2 2h / 2
s
h
2h 2
(
)2
v
4h 2
(
)
a
4h
2
2
同理可以求出回程的运动方程
这是n=2时从动杆的运规律图，
从图上可以看出：
1）位移曲线为凸轮转角的二
次函数，为抛物线方程。
2）有（0，A，B，C，D）五 点的加速度有突变，因而从动
' 件的惯性力也有突变。由于加 速度的突变为一有限值，故惯 性力的突变也是有限值，对凸 轮机构的冲击也是有限的，故
称为柔性冲击。
二）.简谐运动规律
在运动始末点（A、E点），加速度有变化 －柔性冲击，只适于中速；当从动件作连续升降循环运动时，加速度曲线连续，
无冲击，可用于高速凸轮机构。
s h (1 2
v h
2
cos sin
凸轮机构间歇运动机构
掌握两种运动规律分别对机构产生旳影响。除上述两种常用旳运动 规律外，从动件旳运动规律还有简谐运动规律（也称余弦运动规律 ）和摆线运动规律（也称正弦运动规律）等。简谐运动规律起点和 终点也有柔性冲击；而摆线运动规律对机构没有任何冲击。
※ 绘制从动件位移线图时，横坐标代表凸轮转角或时间，百
分比尺可任意选用，而不影响凸轮轮廓旳设计。对于直动从动件， 其纵坐标代表位移，它旳百分比尺最佳与凸轮轮廓旳百分比尺相同 ，以便在位移线图上直接截取线段绘制凸轮轮廓。对于摆动从动件 凸轮机构旳绘制，本教材未作要求，如需了解可参阅《机械原理》 教材。
§3-3. 图解法绘制凸轮轮廓
要求能应用反转法原理绘制直动从动件盘形凸轮机构旳凸 轮轮廓曲线。根据从动件旳位置，可将直动从动件盘形凸轮机 构分为对心和偏置两种构造（图3-5，图3-6）。
图3-5
图3-6
“反转法”设计凸轮轮廓旳 原理，见图3-7：
假设凸轮静止不动，从动
件 一 方 面 随 导 路 以 - ω1 转 动 ，
一、基本内容及学习要求
⒈ 基本内容 (1) 棘轮机构； (2) 槽轮机构。 ⒉ 学习要求 了解槽轮机构和棘轮机构旳类型、传动特点和 应用场合。 ⒊ 要点 本章旳要点是有关棘轮机构、槽轮机构旳传动 特点和应用场合。
第五章 间歇运动机构
间歇运动机构是：当主动件连续运动时，从动件出现周期性停 歇状态旳机构运动。间歇运动机构旳类型诸多，本章简介棘轮机构 和槽轮机构旳类型、特点和应用场合。
点；
b) 过原点O向左上方作射线OO与S2轴成某个合适旳角度； c) 将OO线段提成相等旳两段并按1∶4∶9对称分割；
d)连接OA，过OO线旳各分割点分别作OA旳平行线，与OA 线段分别相交，得1、2、…6；过1、2、…6点作横坐标旳 平行线，过坐标轴上旳分割点1、2、…6作纵坐标旳平行线，这些 线两两相应相交得1、2、…6点，将这些交点用光滑曲线相连， 即得到所求旳位移线图，见图4-4a。(注：等加速段和等减速段旳
※ 绘制从动件位移线图时，横坐标代表凸轮转角或时间，百
分比尺可任意选用，而不影响凸轮轮廓旳设计。对于直动从动件， 其纵坐标代表位移，它旳百分比尺最佳与凸轮轮廓旳百分比尺相同 ，以便在位移线图上直接截取线段绘制凸轮轮廓。对于摆动从动件 凸轮机构旳绘制，本教材未作要求，如需了解可参阅《机械原理》 教材。
§3-3. 图解法绘制凸轮轮廓
要求能应用反转法原理绘制直动从动件盘形凸轮机构旳凸 轮轮廓曲线。根据从动件旳位置，可将直动从动件盘形凸轮机 构分为对心和偏置两种构造（图3-5，图3-6）。
图3-5
图3-6
“反转法”设计凸轮轮廓旳 原理，见图3-7：
假设凸轮静止不动，从动
件 一 方 面 随 导 路 以 - ω1 转 动 ，
一、基本内容及学习要求
⒈ 基本内容 (1) 棘轮机构； (2) 槽轮机构。 ⒉ 学习要求 了解槽轮机构和棘轮机构旳类型、传动特点和 应用场合。 ⒊ 要点 本章旳要点是有关棘轮机构、槽轮机构旳传动 特点和应用场合。
第五章 间歇运动机构
间歇运动机构是：当主动件连续运动时，从动件出现周期性停 歇状态旳机构运动。间歇运动机构旳类型诸多，本章简介棘轮机构 和槽轮机构旳类型、特点和应用场合。
点；
b) 过原点O向左上方作射线OO与S2轴成某个合适旳角度； c) 将OO线段提成相等旳两段并按1∶4∶9对称分割；
d)连接OA，过OO线旳各分割点分别作OA旳平行线，与OA 线段分别相交，得1、2、…6；过1、2、…6点作横坐标旳 平行线，过坐标轴上旳分割点1、2、…6作纵坐标旳平行线，这些 线两两相应相交得1、2、…6点，将这些交点用光滑曲线相连， 即得到所求旳位移线图，见图4-4a。(注：等加速段和等减速段旳
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
间歇运动机构
间歇运动机构引言间歇运动机构是一种常见的工程机构，其特点是能够实现运动传动中断和变速的功能，被广泛应用于机械设计领域。
本文将介绍间歇运动机构的基本原理、分类、工作特点以及应用领域。
基本原理间歇运动机构是一种通过特定方式安排运动副元件，使得在一定条件下能够实现周期性中断运动或变速的机构。
其设计原理基于凸轮和摆杆的配合运动，通过不同形状和布局的凸轮和摆杆组合，可以实现不同的运动变化。
分类间歇运动机构根据其结构和工作方式可分为凸轮机构、齿轮机构和摆动臂机构等几类。
1. 凸轮机构：主要由凸轮和摆杆组成，通过凸轮的不规则轮廓和摆杆的运动特性实现中断运动。
2. 齿轮机构：是一种通过齿轮传动实现间歇运动的机构，常用于时钟等领域。
3. 摆动臂机构：以摆臂为主要运动副，通过摆杆的摆动来实现间歇运动。
工作特点间歇运动机构具有以下工作特点： 1. 中断运动：间歇运动机构可以实现周期性中断运动，适用于需要交替运动的场合。
2. 变速功能：通过设计不同形状和布局的运动副，间歇运动机构能实现变速运动，满足不同工作要求。
3. 紧凑结构：间歇运动机构通常设计紧凑，适用于空间有限的场合。
应用领域间歇运动机构在工程设计中有着广泛的应用领域，主要包括： 1. 自动化设备：间歇运动机构常用于自动化设备中，如装配线、包装机等，实现精准的中断运动。
2. 工业机械：在各类工业机械设备中，间歇运动机构被广泛应用于传动系统，提高机械设备的稳定性和效率。
3. 时钟装置：齿轮间歇运动机构常用于时钟装置中，实现指针的精准移动和定时功能。
结论间歇运动机构作为一种重要的工程机构，在机械设计领域具有重要的地位和广泛的应用前景。
通过深入理解其工作原理和特点，设计出适合各种应用场合的间歇运动机构，有利于提高工程设计的效率和准确性。
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• 升程——推程中从动件所走过的距离叫升程，用h表示。 • 推程运动角——推程凸轮相应所转过的角度叫推程运
动角。
• 远休止角——凸轮继续ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ转s角时，从动件与凸轮廓线
BC段圆弧接触，从动件静止不动，这其间从动件呈休止状
态，对应的s角叫远休止角。
• 回程——当凸轮继续回转Φ ′时，从动件又回到起始位
五、 凸轮机构
二、凸轮机构的类型 1、按凸轮的形状和从动件的端部结构分类：
盘形凸轮：多用于行程较短的场合。如常见的 补鞋机手摇轮为盘形双凸轮 。 移动凸轮：常用钥匙与锁心的弹子。 圆柱凸轮：多用于行程较大的场合。送料机。
绕线机
3
线
2
A
1
录音机卷带机构
卷带轮
1
放音键
2
5
3 摩擦轮 4
皮带轮
录音机卷带机构
决定 设计
凸轮轮廓曲线
从动件运动规律
五、 凸轮机构
3 基本参数
当从动件尖底与凸轮廓线上的A点接触时处于上升的起始位置
• 基圆——以凸轮回转中心到其轮廓的最小向径为半径所
绘制出的圆称为基圆，半径称基圆半径，用r0表示。
• 推程——当凸轮以等角速度ω 沿顺(逆)时针方向转动时，
1
从动件在凸轮的推动下以一定的运动规律到达最远位置B， 这个过程叫推程。
应用实例
铸造车间浇注铁水自动线上 棘轮机构，实现输送带的间 歇进给机构。
起重止动器棘轮机 构
牛头刨床工作台进给机构
在牛头刨床中通过棘轮机构实现工作台 横向间歇送进功能
内啮合棘轮机构
槽轮机构
一、组成与工作原理 1、组成 拨销、槽轮、机架三构件。 2、运动特点 槽轮作等角度的间歇转动。 3、工作原理分析： 它是由具有径向槽的槽轮2、带有圆销A的拨盘 1和机架组成。拨盘1作匀速转动时，驱使槽轮 2作时转时停的间歇运动。 拨盘1上的圆销A尚未进入槽轮2的径向槽时， 由于槽轮2的内凹锁住弧 被拨盘1的外凸圆弧 卡住，故槽轮2静止不动。图中所示位置是当 圆销A开始进入槽轮2的径向槽时的情况。
• 这时锁住弧被松开，因此槽轮2受圆销A驱 使沿逆时针转动。当圆销A开始脱出槽轮的 径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被拨 盘1的外凸圆弧卡住，致使槽轮2又静止不 动，直到圆销A再进入槽轮2的另一径向槽 时，两者又重复上述的运动循环。 • 为了防止槽轮在工作过程中位置发生偏移， 除上述锁住弧之外也可以采用其他专门的 定位装置。 •
• 从动件运动规律
五、 凸轮机构 4、凸轮加工和固定
加工方法： 划线加工 数控铣床和线切割加工 固定与调整： 凸轮按结构大小做成凸轮轴或凸轮与轴分别加工， 然后再用键或销连接起来。
此外，还用开槽锥形套筒等多种方法固定盘形凸轮。
五、 凸轮机构
四、凸轮的材料和平面凸轮轮廓曲线的绘制 1、材料
凸轮 高副点线接触的压强大，要求耐磨损 材料，凸轮和滚子选45、40Cr，外轮廓淬火热处 理。 从动杆 端部作淬火热处理。
已知从动件的位移曲线，盘形凸轮基圆半径， 采用反转法的方法绘制。
五、 凸轮机构 步骤：先选比例尺；作基圆半径，把基圆半径 和位移曲线作相应的等分；按反转法把从动件逆 转；作相应的位移；所得到从动件尖端的点用光 滑曲线连接，即为盘形凸轮轮廓曲线。
间歇运动机构: 机器工作时，当主动件作连续运动时，常需要从 动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运动的机构， 称间歇运动机构。 类型：
置，这个过程为回程，其回程量仍为h。
• 回程运动角——回程中凸轮相应转过的角度Φ ′叫回程运
动角。
• 近休止角——当凸轮继续回转s时，从动件与凸轮基圆
的DA段接触，从动件在最低的位置停留不动，对应的角s 叫近休止角。 + s + Φ ′+ s =2π 当凸轮连续回转时，从动件的运动又重复上述过程。 * s、s角可分别或同时为零，但、′不能为零。
1.主动件往复摆动，从动件间歇运动---棘轮机构
2.主动件连续转动，从动件间歇运动---槽轮机构
应用：自动机床的进给机构、送料机构、刀架的转位
机构等
间歇运动机构 一、棘轮机构与运动特点
1、组成 棘轮机构 棘爪、棘轮、机架等三构件。
2、棘轮机构工作原理
棘轮机构主要由棘轮、棘爪和机架组成。棘轮2固 联在轴4上，其轮齿分布在轮的外缘（也可分布于内 缘或端面）。 主动件1空套在轴4上。当主动件1逆时针方向摆动 时，与它相连的驱动棘爪3便借助弹簧或自重的作用 插入棘轮的齿槽内，使棘轮随之转过一定的角度。 当主动件1顺时针方向摆动时，驱动棘爪3便在棘轮 齿背上滑过。 这时，簧片6迫使制动棘爪5插入棘轮的齿槽，阻 止棘轮顺时针方向转动，故棘轮静止不动。当主动 件1连续地往复摆动时，棘轮作单向间歇运动。
3、棘轮机构的类型
• 单动式棘轮机构 • 双动式棘轮机构
此机构具有两个棘爪，分别与棘轮接触，当主动件做往复运 动时，两个棘爪轮流推动棘轮朝一个方向转动。
• 双向式棘轮机构
当棘爪位于中线左侧时，棘爪推动棘轮作逆时针方向运动， 反之，在右侧时为顺时针运动，实现棘轮的不同方向转动。
• 摩擦式棘轮机构
采用无棘齿的棘轮，靠摩擦力来推动棘轮转动。
送料机
2
3
1
五、 凸轮机构
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
五、 凸轮机构
五、 凸轮机构
五、 凸轮机构
2、按照从动件的端部形状分：
尖顶从动件
从动件为尖顶形状，与凸轮轮廓接触，结构简单、紧凑、但因为是点 接触，易磨损，只适用于受力不大的低速场合。
滚子从动件
从动件顶端装有滚子，形成滚动接触，应用广泛。
平底从动件
图6-8 电影放映机卷片机构 图6-7 槽轮机构
间歇运动机构
进入径向槽
中间位置
脱离径向槽
二、槽轮机构的类型与应用
• 类型： • 单圆柱槽轮机构
刀架转位机构： 拨盘带动拨销转动一圈，槽轮带动刀架转过60° 电影放映机的拨片机构： 该槽轮为凹槽，拨销每转过一圈，拨过槽轮90°，即电影胶 片有3/4的时间处于停留位置，1/4的时间处于转到位置。
从动件顶端作为较大的平底，是平底接触，接触处产生油膜，润滑性
好，磨损小，适用于高速场合。
五、 凸轮机构
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
五、 凸轮机构 3、按照从动件的运动形式分
移动从动件
从动件做往复直线运动
摆动从动件
从动件作往复摆动 应用：八音盒、自动送料机、配钥匙机、补鞋机。
五、 凸轮机构
凸轮机构工作时,凸轮通常保持与从动件运动接触
单动式棘轮机构
双动式棘轮机构
双向式棘轮机构
摩擦式棘轮机构
间歇运动机构 4、运动特点与应用实例
（1）主动轮作连续的匀速转动，转化成间歇的断续 的运动。转角准确、有级调节，棘轮的转角比较小，一 般不大于45°。 摩擦式 可无级调节转角，运动平稳。 外接式，尺寸大；内接式，结构紧凑。 （2）噪音、冲击、磨损铰大。不适用于高速。 （3）可用改变摇杆摆角或在棘轮上加遮板调节转角。 （4）双向式棘爪调节棘轮转向。
• 双圆柱销槽轮机构和内啮合槽轮机构
单圆柱槽轮机构
刀架转位机构
拨片机构
间歇运动机构
槽轮机构的应用
冰激凌灌装机中的槽轮机构
三、槽轮机构的特点
• 结构简单，尺寸小，制造容易，机械效率 高，能平稳间歇的进行转位，工作可靠。
• 工作时有柔性冲击，槽轮的转角大小不能 调节。 • 一般用于转速较低且要求间歇运动场合。