第3讲讲义凸轮机构
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机械设计基础课件第三章 凸轮机构
第三章
凸轮机构
一、凸轮机构的应用和分类 二、从动件常用运动规律 三、凸轮机构的压力角 四、图解法设计凸轮轮廓 五、解析法设计凸轮轮廓
第一节
凸轮机构的应用和类型
一、凸轮机构的应用 低副机构一般只能近似的地给定 运动规律，且设计较复杂，当从动 件的位移、速度、加速度必须严格 按预定规律变化，特别是当原动件 作连续运动时从动件必须作间歇运 动下，采用凸轮机构设计最为简便。 图3-1为内燃机配气机构，气阀2的 运动规律规定了凸轮的外形。当凸 轮向径变化时，气阀产生往复运动， 而当凸轮回转中心为圆心的圆弧轮廓 与气阀平底接触时，气阀静止不动。
第二节 从动件的常用运动规律
δs—远休止角、δs΄—近休止角、δh—回程运动角 推程——停程——回程——停程 δt δs΄ δh δs 图3-5b所示，为从动件位移线图。它反映了从动 件位移s与转角δ之间的关系。所谓从动件运动规 律，是指从动件在运动过程中，其位移s、速度v、 加速度a随凸轮转角δ的变化规律。
第四节 图解法设计凸轮
注意：理论阔线半径ρ、实际阔线曲率半径ρ΄和 滚子半径rg之间的关系。 ρ΄ =ρ+ rg ρmin >rg 曲线光滑 ρ΄ =ρ- rg ρmin= rg 尖点 必须rg <ρmin，一般rg ≤ ρmin 。 ρmin <rg 交叉失 真 一般取ρ΄min >1~5mm,常取rg ≤0.4rmin
图3-4为自动上料机构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或 凹槽的构件。它运动时，通 过高副接触可以使从动件获 得连续或不连续的任意预期 运动。 优点：结构简单、紧凑、设 计方便。 缺点：高副接触易磨损。 凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构 件组成。
凸轮机构
一、凸轮机构的应用和分类 二、从动件常用运动规律 三、凸轮机构的压力角 四、图解法设计凸轮轮廓 五、解析法设计凸轮轮廓
第一节
凸轮机构的应用和类型
一、凸轮机构的应用 低副机构一般只能近似的地给定 运动规律，且设计较复杂，当从动 件的位移、速度、加速度必须严格 按预定规律变化，特别是当原动件 作连续运动时从动件必须作间歇运 动下，采用凸轮机构设计最为简便。 图3-1为内燃机配气机构，气阀2的 运动规律规定了凸轮的外形。当凸 轮向径变化时，气阀产生往复运动， 而当凸轮回转中心为圆心的圆弧轮廓 与气阀平底接触时，气阀静止不动。
第二节 从动件的常用运动规律
δs—远休止角、δs΄—近休止角、δh—回程运动角 推程——停程——回程——停程 δt δs΄ δh δs 图3-5b所示，为从动件位移线图。它反映了从动 件位移s与转角δ之间的关系。所谓从动件运动规 律，是指从动件在运动过程中，其位移s、速度v、 加速度a随凸轮转角δ的变化规律。
第四节 图解法设计凸轮
注意：理论阔线半径ρ、实际阔线曲率半径ρ΄和 滚子半径rg之间的关系。 ρ΄ =ρ+ rg ρmin >rg 曲线光滑 ρ΄ =ρ- rg ρmin= rg 尖点 必须rg <ρmin，一般rg ≤ ρmin 。 ρmin <rg 交叉失 真 一般取ρ΄min >1~5mm,常取rg ≤0.4rmin
图3-4为自动上料机构。 凸轮是一个具有曲线轮廓或 凹槽的构件。它运动时，通 过高副接触可以使从动件获 得连续或不连续的任意预期 运动。 优点：结构简单、紧凑、设 计方便。 缺点：高副接触易磨损。 凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构 件组成。
机械设计基础凸轮机构教学ppt课件
56
4 h3
2
2’ 1’
4’ 3’
5’ 6’
2、分别作这些等分点关于 轴
1O 1 2 3 4 5 6
和s轴的垂线，分别俩俩对应相
v
交于1’、2’、3’、4’、5’、
63’、。光滑的连接1’、2’3’、4’、
o
5’、6’，所形成的曲线即为从动
a
件的位移线图。
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。
对心移动从动件盘形凸轮机构e 0。
结论:直动从动件盘形凸轮机构的压力角 与基圆半径rmin 、从动件偏距e有关。
机械设计基础——第3章凸轮机构
➢凸轮基圆半径与压力角的关系
r0越小，凸轮机构紧凑，但α越大，会 造成 αmax > [α]，所以r0不能过小
r0越大， α越小，凸轮机构传力性能越 好，但机构不紧凑
本章难点
❖反转法原理 ❖压力角的概念
机械设计基础——第3章凸轮机构
本章教学内容
§3－1 凸轮机构的应用和类型 §3－2 从动件的常用运动规律 §3－3 凸轮机构的压力角 §3－4 图解法设计凸轮的轮廓
小结
机械设计基础——第3章凸轮机构
§3－1凸轮机构的应用和类型
凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副 接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构。它广 泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和 装配生产线中。
v
h 2
s in
a
2 h 2 2
2
c
o
s
s
h 2
1
c
o
s
(
s
)
v
h 2
凸轮机构完整课件
与回程相应的凸轮转角δ0 ' 。
10、近停程角:
从动件在最近位置停止不动所 对应的凸轮转角δs'。
δs' =∠AOD 精品
O
B'
h
A
δs' D δt
δh δs
w
B
C
23
11.从动件位移线图：
以纵坐标代表从动件位移s2 , 横坐标代表凸轮转角δ1 或时间t, 所画出的图形为位移曲线图。
O
B'
h
A
δs' D δ0
凸轮 推杆
机架
精品
3
（一）凸轮机构的应用及分类
1.凸轮机构的应用
当圆柱凸轮１匀速转动时, 通过凹槽中的滚子驱使从动件２往 复移动。凸轮每回转一周, 从动件即从储料器中推出一个毛坯, 送到加工位置。
精品
4
（一）凸轮机构的应用及分类
1.凸轮机构的应用
精品
5
（一）凸轮机构的应用及分类 凸轮机构的优缺点 优点: 构件少, 运动链短, 结构简单紧凑, 易于
δ0 ' δs
w
B
C
s2
BC
h
A
δ0 δs
D Aδ1
δ0 ' δs' t
2p
升—停—降—停
从动件位移线图决定于 凸轮轮廓曲线的形状。
精品
24
（二）从动件常用的运动规律
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
精品
25
s
1.等速运动规律
h
从动件在推程（或回程）的运动 速度为常数的运动规律。
7、远停程角: 从动件在最远位置停止 不动所对应的凸轮转角 δs。
10、近停程角:
从动件在最近位置停止不动所 对应的凸轮转角δs'。
δs' =∠AOD 精品
O
B'
h
A
δs' D δt
δh δs
w
B
C
23
11.从动件位移线图：
以纵坐标代表从动件位移s2 , 横坐标代表凸轮转角δ1 或时间t, 所画出的图形为位移曲线图。
O
B'
h
A
δs' D δ0
凸轮 推杆
机架
精品
3
（一）凸轮机构的应用及分类
1.凸轮机构的应用
当圆柱凸轮１匀速转动时, 通过凹槽中的滚子驱使从动件２往 复移动。凸轮每回转一周, 从动件即从储料器中推出一个毛坯, 送到加工位置。
精品
4
（一）凸轮机构的应用及分类
1.凸轮机构的应用
精品
5
（一）凸轮机构的应用及分类 凸轮机构的优缺点 优点: 构件少, 运动链短, 结构简单紧凑, 易于
δ0 ' δs
w
B
C
s2
BC
h
A
δ0 δs
D Aδ1
δ0 ' δs' t
2p
升—停—降—停
从动件位移线图决定于 凸轮轮廓曲线的形状。
精品
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（二）从动件常用的运动规律
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
精品
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s
1.等速运动规律
h
从动件在推程（或回程）的运动 速度为常数的运动规律。
7、远停程角: 从动件在最远位置停止 不动所对应的凸轮转角 δs。
凸轮机构课件ppt
单元4 凸轮机构
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
任务2 从动件常用运动规律
3.内燃机凸轮机构的工作过程分析
表4-5 分析凸轮机构的工作过程
步骤
1.凸轮转动时
2.从动杆不动时,气门静 止,凸轮转动的角度 3.从动杆降时,气门开, 凸轮转动的角度
图例
特点
构造最简单，但易磨损，只适用于 作用力不大和速度较低的场合（如用 于仪表等机构中）
滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，磨 损较小，故可用来传递较大的动力， 应用较广
凸轮与平底的接触面间易形成油膜， 润滑较好，常用于调整传动中
单元4 凸轮机构
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
A.存在刚性冲击 B.存在柔性冲击 C.没有冲击
⑶ 从动件作等速运动规律的凸轮机构，一般适用于（ ）、轻载的场合。
A.低速
B.中速
C.高速
⑷ 从动件作等加速等减速运动规律的位移曲线是（ ）。
A.斜直线
B.抛物线 C.双曲线
2.判断题：
⑴ 凸轮机构中，所谓从动件作等速运动规律是指从动件上升时的速度和下降时的速度
描述
从动杆升,气门关,凸轮转动一定角度。从动件由最低位置被推 到最高位置，从动杆运动的这一过程称为推程。 凸轮转角称为推程运动角。 从动件静止不动，且从动件停在最高位置，这一过程称为远停 程。 凸轮转角称为远停程角。
从动件由最高位置点回到最低位置点，这一过程称为回程。 凸轮转角称为回程运动角。
2014考研西安交通大学《802机械设计基础》习题解析 (3)
7-13
设计一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮基
圆半径 rb 40mm ，滚子半径 rk 10mm ；凸轮逆时针等速 回转，从动件在推程中按余弦加速度规律运动，回程中按等加 -等减速规律运动，从动件行程 h 32mm ，凸轮在一个循环中
的转角为：t 150，s 30，h 120，s 60 ，试绘
解：不行，因为凸轮与从动件之间为点或线接触，接触应力较大，易 于磨损，故凸轮机构多用于传力不大的场合。冲头往复运动来冲压加 工零件，力的作用很大，不适合用凸轮机构；而内燃机配气机构力的 作用小，采用凸轮机构可以使机构简单、紧凑，而用曲柄滑块机构的 话显然咱满足使用要求的前提下结构不够简单、紧凑。
7-2 什么是从动件运动规律？选择从动件运动规律时应考虑哪 些问题？
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专业课习题解析课程
第3讲 第七章 凸轮机构
7-1 在冲床中改用凸轮机构实现冲头的往复运动和在内燃机配 气机构中改用曲柄滑块机构实现阀门的启闭，行否？为什么？
是否小于许用压力角。
2.选用原则： 1) 满足 max 的前提下（对滚子或平底从动件
的凸轮机构，还应保证运动不失真），可将基圆半径
取小些，以满足对机构结构紧凑的要求。
2) 在结构空间允许条件下，可适当将基圆半径取大些，以利于改 善机构的传力性能、减轻磨损和减小凸轮轮廓线的制造误差。
7-10
7-7 滚子从动件凸轮机构的滚子损坏后，能否用一半径不同的 滚子替换？为什么？
解：不能。
（1）因为换了滚子之后，凸轮机构的实际廓线就发生改
3、凸轮机构
第3讲凸轮机构学习目标及考纲要求1．了解凸轮机构的分类、应用及特点。
2．了解凸轮机构的有关参数以及它们对工作的影响。
3．熟悉从动件具有等速运动规律、等加速等减速运动规律的凸轮机构工作特点。
知识梳理一、凸轮机构的基本概念1．凸轮：一个具有曲线轮廓或凹槽并能控制从动件按照一定规律产生预期的连续或者不连续的运动的构件。
2．凸轮机构：含有凸轮的高副机构。
3．组成：凸轮、从动件、机架，通常凸轮作为主动件。
二、凸轮机构的特点1．凸轮机构可以用于对从动件的运动规律要求严格的场合。
2．凸轮机构可以高速起动，动作准确可靠。
3．凸轮机构在高副接触处难以保持良好的润滑，容易磨损，传递载荷不宜过大。
4．凸轮轮廓曲线精确分析较为困难，不易加工。
5．凸轮机构能传递较复杂的运动。
三、凸轮机构的分类凸轮机构分类见表1-3-1表1-3-1分类方法类型特点图形按凸轮形状盘形凸轮盘形凸轮分为两种：一是利用外轮廓推动从动件运动的称为盘形外轮廓凸轮；一是利用曲线沟槽推动从动件运动的称为盘形槽凸轮。
它结构简单，是凸轮机构的最基本形式。
行程不能太大。
移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远，即成为移动凸轮。
移动凸轮作往复直线移动，多用于靠模仿形机械中。
柱体凸轮柱体凸轮分为圆柱凸轮和端面凸轮。
柱体凸轮属于空间凸轮，柱体凸轮机构属于空间凸轮机构。
按从动件末端形式尖顶式结构简单、紧凑，可准确地实现任意运动规律，易磨损，承载能力小，多用于传力小、速度低、传动灵敏的场合。
滚子式滚子接触为线接触，又是滚动摩擦，所以摩擦、磨损较小，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。
平底式平底与凸轮接触处易于形成油膜，可减少摩擦，降低磨损，适用于高速，但凸轮轮廓不允许呈凹形，因此运动规律受到一定限制。
曲面式介于滚子形式与平底形式之间。
按从动件运动形式移动式由凸轮匀速回转转化成从动件往复直线移动。
摆动式由凸轮匀速回转转化成从动件往复摆动。
四、凸轮的工作参数1．有关概念（1）向径：凸轮轮廓上的点到其转动中心的距离。
机械原理第3章凸轮机构讲述
(逆时针)旋转。
关键：反转法
关键：反转法
1. 移动从动件盘形凸轮
（2）滚子从动件
已知：rb， , e, 滚子半径rr，s - 曲线。
反转法
滚子中心将描绘-条与凸轮廓线法向等 距的曲线--理论廓线。Rb指的是理论 廓线的基圆。
作内包络线，得到凸轮的实际廓线； 若同时作外包络线，形成槽凸轮廓线
s
2h
2 2
2
2.等加速等减速(抛物线)运动
等加速阶段
4 h v 2
2
s
2h
2
a
4 h
2
2
3.2.2 从动件常用运动规律 2.等加速等减速(抛物线)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
动件重力或其它外力
型锁合─利用高副元 素本身的几何形状
优点：锁合方式结构简单
缺点：加大了凸轮的尺寸和重量
3.1凸轮机构的组成与类型
型锁合凸轮
等宽凸轮机构 凸轮廓线上任意两条平行切线间 的距离都等于框架内侧的宽度
等径凸轮机构 两滚子中心间的距离始 终保持不变 缺点：从动件运动规律
缺点：从动件的运动规律的选择
2、移动平底从动件盘形凸轮机构 刀具轨迹
用砂轮端面加工凸轮时 平底上C的轨迹就是刀具中心
xc (rb s) sin xc (rb s) cos
B
3.3.3解析法设计凸轮廓线
3、摆动从动件盘形凸轮机构
B点的坐标方程
x OD CD y AD ED
B
机械设计基础课件凸轮机构H(精品)
凸轮机构定义
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 。
凸轮机构分类
根据凸轮形状的不同，可分为盘 形凸轮机构、移动凸轮机构、圆 柱凸轮机构等。
4
凸轮机构工作原理
凸轮机构工作原理
当凸轮转动时，其轮廓曲线会驱动从 动件按预定的运动规律进行往复移动 或摆动。
凸轮机构工作过程
在凸轮机构工作过程中，从动件的位 移、速度和加速度等运动参数会随着 凸轮的转动而发生变化。
采用凸轮机构控制机床各执行部件的协调动作， 实现工件的自动加工。
2024/1/27
24
06
总结与展望
Chapter
2024/1/27
25
课程总结
凸轮机构基本概念
凸轮轮廓设计
介绍了凸轮机构的基本组成、分类、工作 原理和特点，为后续内容打下基础。
详细阐述了凸轮轮廓设计的原则、方法和 步骤，包括反转法、解析法等，以及凸轮 轮廓曲线的选择和优化。
2024/1/27
12
凸轮轮廓曲线设计
2024/1/27
等速运动规律
01
凸轮轮廓为直线或圆弧，从动件匀速运动，但存在刚性冲击。
等加速等减速运动规律
02
凸轮轮廓为抛物线，从动件加速度按线性规律变化，无刚性冲
击，但存在柔性冲击。
余弦加速度运动规律
03
凸轮轮廓为余弦曲线，从动件加速度按余弦规律变化，无冲击
在纺织机械中，凸轮机构可用于 控制织物的引纬、打纬和卷取等 动作。
6
02
凸轮机构基本构件与术语
Chapter
2024/1/27
7
凸轮
定义
类型
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构 件，通常作等速回转运动或往复直线 运动。
中职机械基础课件凸轮机构
2023中职机械基础课件凸轮机构ppt•凸轮机构概述•凸轮机构的基本类型•凸轮机构的工作过程及实例分析•凸轮机构的特性与设计目•凸轮机构在机械中的应用及改进方案录01凸轮机构概述凸轮机构是一种广泛应用于各种机械中的一种机构，它由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。
凸轮机构中，凸轮通常是主动件，它按照一定的规律转动，同时使从动件做相应的运动。
1 2 3凸轮机构可以实现复杂的运动规律，并且结构简单、紧凑。
凸轮机构的凸轮与从动件之间的接触面积较小，因此可以承受较大的载荷。
凸轮机构的缺点是接触应力较大，容易造成磨损和疲劳损坏。
03在液压泵中，凸轮机构用于控制阀门的开启和关闭，从而实现液体的吸入和排出。
01凸轮机构广泛应用于各种机械中，如内燃机、液压泵、汽车变速器等。
02在汽车变速器中，凸轮机构用于控制离合器的接合和分离，从而实现动力的传递和切断。
02凸轮机构的基本类型尖顶直动从动件凸轮机构是一种常见的凸轮机构，其特点是从动件在凸轮轴向运动时，其尖顶始终与凸轮保持接触。
这种机构的优点是结构简单，适用于高速传动。
但由于从动件尖顶与凸轮直接接触，容易磨损，因此不适用于重载传动。
滚子直动从动件凸轮机构的特点是从动件上的滚子在凸轮轴向运动时，滚子与凸轮之间通过滚动摩擦传递运动。
这种机构的优点是可以承受较大的载荷，适用于重载传动。
同时，由于滚子与凸轮之间的滚动摩擦，其磨损较小，因此可以延长机构的使用寿命。
滚子摆动从动件凸轮机构的特点是从动件上的滚子在凸轮轴向运动时，滚子与凸轮之间通过滚动摩擦传递运动，同时从动件绕其轴线摆动。
这种机构的优点是可以同时实现轴向运动和摆动，适用于需要同时实现这两种运动的场合。
由于滚子与凸轮之间的滚动摩擦，其磨损较小，因此可以延长机构的使用寿命。
平面凸轮机构是一种常见的凸轮机构，其特点是在一个平面上配置凸轮和从动件。
这种机构的优点是结构简单，易于加工和安装。
但由于其运动轨迹在同一平面上，因此适用于需要实现简单运动的场合。
中职机械基础课件-凸轮机构
凸轮轮廓的加工方法 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
1、铣、锉削加工
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
移动凸轮
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
按从动件型式分类
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
凸轮机构的应用特点
优点：结构简单紧凑，工作可靠，设计适当的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的运动规律。 缺点：凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线接触，不便于润滑，易磨损。 应用：多用于传力不大的场合，如自动机械、仪表、控制机构和调节机构中。
从动件
机架
凸轮
1 凸轮机构概述
内燃机配气机构
自动车床走刀机构
自动车床走刀机构
靠模车削机构
靠模车削机构
1－凸轮
2－从动件
3－机架 凸轮机构——依靠凸轮轮廓直接与从动件接触，迫使从动件作有规律的直线往复运动（直动）或摆动。
2 凸轮机构的分类与特点
3第三章凸轮机构在以前讲稿基础上结合新得到的08年2月改
s
h 2
1
cos(
)
v h sin
2
a
2h 2
2 2
cos(
)
余弦加速度运动规律图线
s
a
0
0
v
j
0
0
（三）正弦加速度规律
1. 加速度正弦表达式中角度表达式的确定
A，周期的确定
正弦函数变化的规律是：前1/2为周期正，后1/2为负， 且与前1/2周期变化图形成中心对称。
a
a
AB
O
O
C F
D E
三、从动件运动规律设计
常需考虑的问题主要有：
1、应满足机器的工作要求；
2、对于高速凸轮机构，应使凸轮机构具有良好的运动 和动力性能。
3、设计从动件运动规律，应考虑到凸轮轮廓具有良好 的工艺性。
§3-3盘形凸轮机构基本尺寸的确定
为了提高机构效率、改善传能， 设计基本尺寸时务必使 max [] 许用压力角推荐值 （1）工作行程：
从动件升（回）程过程中，前半程为正，后半程为负恰能使 从动件运动开始速度从零逐渐增大，到达位移中点速度逐 渐少， 终点处速度变回零。
B，正弦函数角度表达式的确定
凸轮整个升（回）程转角Φ
正弦函数一个周期角度变化既2π
凸轮上每意转角
正弦函数的（2π/Φ） 大的角度变化
c2
33 4
4
4
h
2
c1
2
c2
32
4
5
2
2
0
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sC0C1 C2 2
/2,
s=h/2
s
回程等加速段运动表达式：
s
h
2hd 2 d '2
0
(d
0
-
d
' 0
)
v
4h d '2
0
d
2
v
a4h2/d0'2
回程等减速段运动表达式：d = d0’ /2, s=h/2
s h(1 )
d0' v h
d0'
δ从回程起始 位置开始计量
a dv 0 dt
特点：推杆在运动起始点和终止点速
度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从 而产生无穷大惯性力，引起刚性冲击。
s
h
δ
v
δ
v0
a
刚性冲击
+∞
δ
－∞
回程运动线图
2. 二次多项式运动规律——等加速等减速运动规律
★运动方程式一般表达式：
d d
= =
d0 d0
/2 ，s=h/2
, s=h，v=0
shd20h2 (d0 d)2
v
4h d02
(d0
d)
a4h2/d02
(d
d0
2
d0)
h/2 1 2 3 4 5 6δ
δ0 v 2hω/δ0
δ
a 4hω2/δ02
δ
柔性冲击
运动始点：d = 0，s=h，v=0
d d 回程运动表达式： 运动终点：d = d0’
s v
C d0s/dCt1dC1 C2d22C2d
a dv/ dt 2C22
★注意：
为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h 中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，且加 速度和减速度的绝对值相等。
推杆的等加速等减速运动规律
2. 二次多项式运动规律——等加速等减速运动规律
运动表达式：
升—停—回型
(RDR)
(S )
Φ Φ'
2π
Φ' S
升—回—停型 (RRD)
(S)
Φ
2π
Φ'
升—回型 (RR)
从动件的运动规律的数学方程式为
位移
Sf()
速度 vdSdSddS
dt ddt d
加速度 ad dvtd dvddt2d d 2S2
一、多项式运动规律
一般表达式：
d d d s C 0 C 1 C 22 C nn
式中：δ为凸轮转角；s 为推杆位移；
C0、C1、C2、…为常数。
重点： 掌握两种运动
规律的运动特性
★一次多项式运动规律 —— 等速运动 ★二次多项式运动规律 —— 等加速等减速运动
1. 一次多项式运动规律——等速运动
运动表达式： sC0 C1d
边界条件：
运动始点：d = 0, s=0 运动终点：d = d0, s=h
(C00,C1h/d0)
推程运动方程为：
shd/d0
vddst C1h/d0
a dv 0 dt
s
h
δ
v v0
δ
a
+∞
δ
刚性冲击
－∞
推程运动线图
运动始点：d = 0, s=h
回程运动表达式： 边界条件：运动终点：d = d0’, s=0
sC0 C1d
(C0
h,C1
h )
d0'
回程运动方程为：
d
运动始点：d 运动终点：d
sC0C1dC2d2
= =
0，s=0，v=0 d0 /2, s=h/2
s
d (C 0C 10,C 22h/ 02)
h/2
推程等加速段运动表达式：
s2hd2/d02
(d
vd dst2C2d4hd/d02
0- d0
2
)
ad dvt22C24h2/d02
推程等减速段运动表达式：
O1
rb e
O1
rb
O2
a
四、凸轮机构的设计任务
3、凸轮机构曲线轮廓的设计 4、绘制凸轮机构工作图
§3-2 从动件常用运动规律
一、基本运动规律 二、组合运动规律简介 三、从动件运动规律设计
从动件运动循环的类型
(S)
ΦΦ S Φ'
2π
Φ' S
升—停—回—停型 (RDRD)
(S )
2π
Φ
Φ S
Φ'
推
可用来传递较大的动力。
杆
其优点是凸轮与平底接触
面间容易形成油膜，润滑较 好，所以常用于高速传动中。
平 底 推 杆
3. 按凸轮与从动件维持 接触或锁合的方式分
1、力锁合的凸轮机构
2、形锁合的凸轮机构 1）构槽凸轮机构 2）等宽凸轮机构
4. 按从动件的运动方式分
摆动从动件：从动件 绕某一固定轴摆动。
3、机架
凸轮机构的应用 内燃机 配气机构
3-1 内燃机配气机构
绕线机 自动装载机
凸轮机构的作用：将凸轮的连续回转转变为从动件直线 移动或摆动。
三、凸轮机构的优点
1、只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动 件复杂的运动规律。
2、结构简单、运动可靠。 四、凸轮机构的缺点
接触为高副，易于磨损，多用于传力不大的场合。 五、凸轮机构的应用领域
尖
顶 摆 动
B1
l
max
O2
从 动
A
a
件 盘 形
O1 rb
B
凸
C
轮
机
D
构
四、凸轮机构的设计任务
1、从动件运动规律的设计
S () h (max)
ΦΦ S Φ'
2π
Φ'
S
四、凸轮机构的设计任务
2、凸轮机构基本尺寸的设计 移动从动件：基圆半径rb，偏心距e; 摆动从动件：基圆半径rb，凸轮转动中心到从动件 摆动中心的距离a及摆杆的长度l; 滚子从动件：除上述外，还有滚子半径rr。
B’
D δ02
δ’0
A ω
B
δ01 δ’0
t δ
δ02
C 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构
偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构
偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构
B’
φ
B
偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构
D’ D
δ δ
C E
△OCD’≌ △OED ∠ D’ OD = ∠COE ∠COE = ∠D’ED ∠ D’ OD= ∠D’ED = d
凸轮机构主要用于载荷较小的运动控制，广泛用于 自动化机械、自动控制装置和自动生产线中。
二、凸轮机构的分类 1. 按凸轮形状分：
移动凸轮机构 圆柱凸轮机构
盘形凸轮机构
2. 按推杆的形状来分
尖
构造简单，但易于磨损，
顶 推
所以只适用于作用力不大和
杆
速度较低的场合。
滚
由于滚子与凸轮之间为滚
子
动摩擦，所以磨损较小，故
第3讲凸轮机构
精品jing
易水寒江雪敬奉
§3-1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的组成与应用
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。
凸轮机构的组成
凸轮 机构
1、凸轮：是一种具有 曲线轮廓或凹槽的构 件。连续的等速转动
2、从动件：作连续 或间歇的往复移动或 摆动。
直动从动件：从动件 只能沿某一导路做往 复移动；
对心直动从动件 偏置直动从动件
三、 凸轮机构的工作原理
★ 推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移S、 速度v和加速度a 随凸轮转角δ的变化规律。 ★ 位移线图：从动件位移S与凸轮转角δ之间的关系图
一、运动过程及名词术语： 基圆、 基圆半径、 推程、 推程运动角、 远休止角、 回程、 回程运动角、 近休止角、 行程h。
/2,
s=h/2
s
回程等加速段运动表达式：
s
h
2hd 2 d '2
0
(d
0
-
d
' 0
)
v
4h d '2
0
d
2
v
a4h2/d0'2
回程等减速段运动表达式：d = d0’ /2, s=h/2
s h(1 )
d0' v h
d0'
δ从回程起始 位置开始计量
a dv 0 dt
特点：推杆在运动起始点和终止点速
度有突变，使瞬时加速度趋于无穷大，从 而产生无穷大惯性力，引起刚性冲击。
s
h
δ
v
δ
v0
a
刚性冲击
+∞
δ
－∞
回程运动线图
2. 二次多项式运动规律——等加速等减速运动规律
★运动方程式一般表达式：
d d
= =
d0 d0
/2 ，s=h/2
, s=h，v=0
shd20h2 (d0 d)2
v
4h d02
(d0
d)
a4h2/d02
(d
d0
2
d0)
h/2 1 2 3 4 5 6δ
δ0 v 2hω/δ0
δ
a 4hω2/δ02
δ
柔性冲击
运动始点：d = 0，s=h，v=0
d d 回程运动表达式： 运动终点：d = d0’
s v
C d0s/dCt1dC1 C2d22C2d
a dv/ dt 2C22
★注意：
为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h 中的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，且加 速度和减速度的绝对值相等。
推杆的等加速等减速运动规律
2. 二次多项式运动规律——等加速等减速运动规律
运动表达式：
升—停—回型
(RDR)
(S )
Φ Φ'
2π
Φ' S
升—回—停型 (RRD)
(S)
Φ
2π
Φ'
升—回型 (RR)
从动件的运动规律的数学方程式为
位移
Sf()
速度 vdSdSddS
dt ddt d
加速度 ad dvtd dvddt2d d 2S2
一、多项式运动规律
一般表达式：
d d d s C 0 C 1 C 22 C nn
式中：δ为凸轮转角；s 为推杆位移；
C0、C1、C2、…为常数。
重点： 掌握两种运动
规律的运动特性
★一次多项式运动规律 —— 等速运动 ★二次多项式运动规律 —— 等加速等减速运动
1. 一次多项式运动规律——等速运动
运动表达式： sC0 C1d
边界条件：
运动始点：d = 0, s=0 运动终点：d = d0, s=h
(C00,C1h/d0)
推程运动方程为：
shd/d0
vddst C1h/d0
a dv 0 dt
s
h
δ
v v0
δ
a
+∞
δ
刚性冲击
－∞
推程运动线图
运动始点：d = 0, s=h
回程运动表达式： 边界条件：运动终点：d = d0’, s=0
sC0 C1d
(C0
h,C1
h )
d0'
回程运动方程为：
d
运动始点：d 运动终点：d
sC0C1dC2d2
= =
0，s=0，v=0 d0 /2, s=h/2
s
d (C 0C 10,C 22h/ 02)
h/2
推程等加速段运动表达式：
s2hd2/d02
(d
vd dst2C2d4hd/d02
0- d0
2
)
ad dvt22C24h2/d02
推程等减速段运动表达式：
O1
rb e
O1
rb
O2
a
四、凸轮机构的设计任务
3、凸轮机构曲线轮廓的设计 4、绘制凸轮机构工作图
§3-2 从动件常用运动规律
一、基本运动规律 二、组合运动规律简介 三、从动件运动规律设计
从动件运动循环的类型
(S)
ΦΦ S Φ'
2π
Φ' S
升—停—回—停型 (RDRD)
(S )
2π
Φ
Φ S
Φ'
推
可用来传递较大的动力。
杆
其优点是凸轮与平底接触
面间容易形成油膜，润滑较 好，所以常用于高速传动中。
平 底 推 杆
3. 按凸轮与从动件维持 接触或锁合的方式分
1、力锁合的凸轮机构
2、形锁合的凸轮机构 1）构槽凸轮机构 2）等宽凸轮机构
4. 按从动件的运动方式分
摆动从动件：从动件 绕某一固定轴摆动。
3、机架
凸轮机构的应用 内燃机 配气机构
3-1 内燃机配气机构
绕线机 自动装载机
凸轮机构的作用：将凸轮的连续回转转变为从动件直线 移动或摆动。
三、凸轮机构的优点
1、只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动 件复杂的运动规律。
2、结构简单、运动可靠。 四、凸轮机构的缺点
接触为高副，易于磨损，多用于传力不大的场合。 五、凸轮机构的应用领域
尖
顶 摆 动
B1
l
max
O2
从 动
A
a
件 盘 形
O1 rb
B
凸
C
轮
机
D
构
四、凸轮机构的设计任务
1、从动件运动规律的设计
S () h (max)
ΦΦ S Φ'
2π
Φ'
S
四、凸轮机构的设计任务
2、凸轮机构基本尺寸的设计 移动从动件：基圆半径rb，偏心距e; 摆动从动件：基圆半径rb，凸轮转动中心到从动件 摆动中心的距离a及摆杆的长度l; 滚子从动件：除上述外，还有滚子半径rr。
B’
D δ02
δ’0
A ω
B
δ01 δ’0
t δ
δ02
C 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构
偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构
偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构
B’
φ
B
偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构
D’ D
δ δ
C E
△OCD’≌ △OED ∠ D’ OD = ∠COE ∠COE = ∠D’ED ∠ D’ OD= ∠D’ED = d
凸轮机构主要用于载荷较小的运动控制，广泛用于 自动化机械、自动控制装置和自动生产线中。
二、凸轮机构的分类 1. 按凸轮形状分：
移动凸轮机构 圆柱凸轮机构
盘形凸轮机构
2. 按推杆的形状来分
尖
构造简单，但易于磨损，
顶 推
所以只适用于作用力不大和
杆
速度较低的场合。
滚
由于滚子与凸轮之间为滚
子
动摩擦，所以磨损较小，故
第3讲凸轮机构
精品jing
易水寒江雪敬奉
§3-1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的组成与应用
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。
凸轮机构的组成
凸轮 机构
1、凸轮：是一种具有 曲线轮廓或凹槽的构 件。连续的等速转动
2、从动件：作连续 或间歇的往复移动或 摆动。
直动从动件：从动件 只能沿某一导路做往 复移动；
对心直动从动件 偏置直动从动件
三、 凸轮机构的工作原理
★ 推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移S、 速度v和加速度a 随凸轮转角δ的变化规律。 ★ 位移线图：从动件位移S与凸轮转角δ之间的关系图
一、运动过程及名词术语： 基圆、 基圆半径、 推程、 推程运动角、 远休止角、 回程、 回程运动角、 近休止角、 行程h。