第3章凸轮机构与间歇运动机构
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。
机械设计基础凸轮机构
+ (2)移动凸轮 当盘形凸轮的回转中心趋于无
穷远时，则成为移动凸轮，当移动凸轮沿 工作直线往复运动时，推动从动件作往复 运动。如靠模车削机构。
+ (3)圆柱凸轮
3.2 凸轮的分类(2)
按从动件的形状分：尖底、滚子、平底。
滚子从动件
平底从动件
从动件与凸轮之间易形
凸轮与从动件之间为滚 成油膜，润滑状况好，受
F1＝Fｃｏｓα （有效分力） F2＝Fｓｉｎ α（有害分力）
a ↑→ F2 ↑ F1 →效率η↓ 当 a 大于一定值, 将自锁. 一般, 推程 [a ] = 30 (移动)
35 — 45 (摆动) 回程无自锁 [a ' ] = 70~ 80
ｎ
F F2 ｔ
Q
ｔ F1 ν
a
ｎ
Q
a' 过大 将造成滑脱
3、 压力角 a 与基圆半径 r0
从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定的
3、推程：运动规律由离回转中心最近位置A到达
最远位置B的过程。
4、行程：
从动件在推程中上升的最大位移h。
5、推程运动角：
与推程相应的凸轮转角δ0。 δ0= ∠AOB
O
B'
h
A
δs' D δ0
δ0 ' δs
w
B
C
6、远停程：
凸轮由B转动到C，从 动件在最远位置停止不 动。
3.2 凸轮的分类(4)
按凸轮与从动件维持接触的方式分：外力锁合（重 力、弹簧力、其他力）、几何锁合（通过几何形状来锁 合）
弹簧力锁合
重力锁合
几何锁合
滚子对心移动从动件盘形凸轮机构
机构中凸轮匀速旋转，带动从动件往复移动，滚子接触,摩擦阻 力小，不易摩擦，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。
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
凸轮间歇运动机构工作原理
凸轮间歇运动机构工作原理一、引言凸轮间歇运动机构是一种将旋转运动转化为间歇性直线运动的机构，其主要应用于自动化生产线中的物料输送、分拣和装配等工作。
本文将详细介绍凸轮间歇运动机构的工作原理。
二、凸轮间歇运动机构的组成部分凸轮间歇运动机构由凸轮、摆杆、从动件和固定件四个部分组成。
其中，凸轮是主要的传动元件，它通过旋转带动摆杆做往复直线运动，并使从动件在规定的时间内完成特定的工作。
三、凸轮间歇运动机构工作原理1. 凸轮的旋转当驱动电机启动时，通过传递装置驱使凸轮开始旋转。
在旋转过程中，凸轮上的曲面不断地与摆杆接触并推挤它做往复直线运动。
同时，从传递装置传递来的力也被传递到从动件上。
2. 摆杆做往复直线运动在接触到曲面后，摆杆依靠其自身惯性和弹性受力变形等因素，开始做往复直线运动。
这种运动的速度和方向都与凸轮的曲面形状和旋转速度有关。
3. 从动件完成特定的工作在摆杆做往复直线运动的同时，从动件也随之做出相应的运动。
通过合理设计凸轮曲面形状和摆杆长度、角度等参数，可以使从动件在规定时间内完成特定的工作，如物料输送、分拣和装配等。
4. 固定件起支撑作用固定件是凸轮间歇运动机构中不可或缺的一部分，它起到支撑和固定摆杆、从动件等组成部分的作用。
同时，固定件还可以通过调整位置和角度等参数来改变凸轮间歇运动机构的工作方式。
四、凸轮间歇运动机构的优缺点1. 优点(1) 凸轮间歇运动机构结构简单、可靠性高；(2) 凸轮曲面形状容易调整，适应性强；(3) 传递装置稳定，传递效率高；(4) 可以根据实际需要灵活设计和布置。
2. 缺点(1) 摩擦和磨损严重，需要定期维护保养；(2) 凸轮曲面形状复杂，制造成本较高；(3) 不能进行连续运动，只能进行间歇运动。
五、结论凸轮间歇运动机构是一种重要的机械传动装置，主要应用于自动化生产线中的物料输送、分拣和装配等工作。
其工作原理简单易懂，具有结构简单、可靠性高、适应性强等优点。
同时，也存在摩擦磨损严重、制造成本高等缺点。
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
机械设计基础教材
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F = 3×3–2×4 = 1
F = 3×4–2×5 = 2
n = 3
Pl= 4
n = 4
Pl = 5
如图1-12（a）：
如图1-12（b）：
第26页/共476页
【例1-2】如图1-13所示，计算曲柄滑块机构的自由度。 活动构件数n=3低副数高副数
第19页/共476页
第20页/共476页
第21页/共476页
平面机构运动简图的绘制
绘制机构运动简图的步骤：（1）分析机构的组成，观察相对运动关系，了解其工作原理。（2）确定所有的构件（数目与形状）、运动副（数目和类型）。（3）选择合理的位置，能充分反映机构的特性。（4）确定比例尺 （5）用规定的符号和线条绘制成机构运动简图。
1. 机构运动简图的定义
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运动副及构件的表示方法
1．构件构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
第16页/共476页
2．转动副
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3．移动副 如图1-8所示，注意移动副的导路应与两构件相对移动的方向一致。
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4．高副两构件组成高副时的相对运动与这两个构件在接触处的轮廓形状有直接关系，因此，在表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸轮高副的表示方法。
图1-4 （a）凸轮高副
平面机构中高副引入一个约束，保留两个自由度。
图1-4 （b）齿轮高副
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运动链与机构
运动链：两个以上的构件以运动副连接而构成的系统。如图1-5所示，若运动链中各构件首尾相连，则称之为闭式运动链，否则称为开式运动链。
机械设计基础第2版朱龙英主编课后习题答案完整版
《机械设计基础》习题解答目录第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承--------------------------------------------------50第十三章滑动轴承------------------------------------------------ 56第十四章联轴器和离合器-------------------------- 59第十五章弹簧------------------------------------62第十六章机械传动系统的设计----------------------65第0章绪论12-3机器的特征是什么？机器和机构有何区别？[解] 1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功能或转换机械能。
第3章凸轮机构与间歇运动机构
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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
凸轮与间歇运动机构
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
《机械原理》期末复习资料
《机械原理》期末复习资料第一章平面机构运动简图和自由度◆这种能实现确定的机械运动，又能做有用的机械功或完成能量、物料与信息转换和传递的装置称为机器。
◆无论机器还是机构，最基本的一点是都能实现确定的机械运动。
从结构和运动观点看，二者之间并无区别，所以统称为机械。
◆机械零件可分为两大类：一类是在各种机器中都能用到的零件，称为通用零件。
另一类则是在特定类型的机械中才能用到的零件，称为专用零件。
◆三个单元：装配单元、运动单元、制造单元1、零件:机械的制造单元,如螺钉、螺母、曲轴等。
通用零件:在各种机器中都能用到的零件。
专用零件:在特定类型的机器中才能用到的零件。
2、部件:由一组协同工作的零件组成的独立制造装配的组合件,如减速器、离合器、制动器等。
部件是装配的单元。
3、构件:机构中形成相对运动的各个运动单元。
可以是单一的零件,也可以是由若干零件组成的运动单元。
◆机器主要由5个部分组成，包括动力部分、控制部分、传动部分、执行部分、支撑及辅助部分。
◆机械设计的程序：1.计划阶段 2.方案计划阶段 3.技术设计阶段 4.技术文件编制阶段◆判断高低副两构件通过面接触形成的运动副，称为低副。
两构件通过点或线接触形成的运动副，称为高副。
◆自由度的计算公式：F=3n-2PL-PH◆复合铰链:两个以上构件在同一轴线处共同参与形成的转动副,称为复合铰链（两个转动副◆局部自由度：机构中与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度。
（可忽略）◆机构具有确定运动的条件：机构的构件之间应具有确定的相对运动。
（标箭头的都是原动件。
）✔原动件个数等于机构的自由度数。
若原动件数小于自由度数，则机构无确定运动。
若原动件数大于自由度数，则机构可能在薄弱处损坏。
第二章平面连杆机构◆铰链四杆机构的基本类型：曲柄摇杆机构：转动运动转变成往复摆动运动双曲柄机构：等速转动变为变速转动双摇杆机构：主动摇杆的摆动变为从动摇杆的摆动（补充）曲柄滑块机构：转动运动转换成往复直线运动，也可把往复直线运动转换成转动运动◆铰链四杆机构存在曲柄的条件：①机构中是否存在整转副;②选择哪个构件作为机架。
第3章 凸轮机构
2 0
02
a
4h12
/
2 0
推程时等减速段
s
h 2h(0 4h1 (0
)2 /
)
/
2 0
2 0
a
4h12
/
2 0
速度连续，加速度不
连续，称为柔性冲击。
用于中、低速场合。
§3 – 2 从动件的常用运动规律
V0=0,
等加速等减速
s
1 2
at 2
当时间为→ 位移为 →
1 1
: :
2 4
: :
对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构 摆动滚子从动件盘形凸轮机构
§3 – 2 从动件的常用运动规律
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
§3 – 2 从动件的常用运动规律
基圆：以轮廓的最小向径所作的圆 r0－基圆半径 推程：从动件从离回转中心最近→最远的这一过程。 升程ｈ：推程所移动的距离。
机械设计基础
机械设计基础
绪论
机械零件设计概论
平面机构的自由度和速度分析
连接
平面连杆机构
齿轮传动
凸轮机构
蜗杆传动
齿轮机构
带传动和链传动
轮系
轴间歇运动机构 机构运转速 Nhomakorabea波动的调节
滑动轴承
滚动轴承
联轴器、离合器和制动器
回转件的平衡
弹簧
第3章 凸轮机构
§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 图解法设计凸轮轮廓 §3 – 5 解析法设计凸轮轮廓*
什么是凸轮机构
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
上海理工大学 机械原理与机械零件 第三章 凸轮机构
s2= h(θ –cosθ ) /2
推 程 运 动 规 律 图
a2|t =0= 0 a2|t =T =0 无冲击，适用于 高速场合。
§3-3 盘形凸轮轮廓的设计
根据工作要求合理地选择从动件的运动规律, 然后 根据机构的空间要求和其它具体要求, 设计凸轮轮廓 (图解法/解析法)。 ( ) s( )
绕轴心O 顺时针转动, lOA=30 mm, 滚子半径rT=12mm, 试求：
1) 凸轮的基园半径r0；
2) 从动件的升程h ；
3) 推程运动角δt ，回程运动
角δh，远休止角δs 和近休 止角δs’ ； 4) 在图中标出B点的从动件 位移S 和压力角α 。
5/5
滚子直动从动件盘形凸轮 已知：从动件位移线图，凸
rmin 在理 论轮廓上
轮的基圆半径rmin , 凸轮角速 度ω1 , 滚子半径rT 设计说明： 1) 将滚子中心看作尖顶，然 后按尖顶推杆凸轮廓线的设 计方法确定滚子中心的轨迹, 称其为凸轮的理论廓线; 2) 以理论廓线上各点为圆心， 以滚子半径rr为半径，作一 系列圆；
摆动从动件的结构型式
习题讲解
P54~55：题3-7、3-9~11、 3-13~15
作 业
P54：题3-8、3-12
复习与练习
一、填空： 1、凸轮机构按凸轮形状可分为 、 和 。按从动件型式可分为 、 和 三种。 2、在图解法设计滚子从动件凸轮中，把滚子中心的轨 迹称为凸轮 ；为使凸轮型线在任何位 置既不变尖，更不相交，就要求滚子半径必须小于 的最小曲率半径。 3、凸轮机构中，从动件采用等加速等减速运动规律时, 将引起 冲击，采用等速运动规律时会引 起 冲击。
第三章-凸轮及间歇运动机构
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
机械设计基础IA--第三章凸轮机构--习题与答案
第3章凸轮机构一、判断题（正确T，错误F）1.凸轮机构出现自锁是由于驱动力小造成的。
（）2.在凸轮从动件运动规律中，等速运动的加速度冲击最小。
（）3.适用于高速运动的凸轮机构从动件运动规律为余弦加速度运动。
（）4.基圆是凸轮实际廓线上到凸轮回转中心距离最小为半径的圆。
（）5.若要使凸轮机构压力角减小，应增大基圆半径。
（）6.凸轮机构的从动件按简谐运动规律运动时，不产生冲击。
（）二、单项选择题1. 设计凸轮机构，当凸轮角速度和从动件运动规律已知时，则。
A.基圆半径越大，压力角越大B.基圆半径越小，压力角越大C.滚子半径越小，压力角越小D.滚子半径越大，压力角越小2. 凸轮机构的从动件选用等加速等减速运动规律时，其从动件的运动。
A.将产生刚性冲击B.将产生柔性冲击C.没有冲击D.既有刚性冲击又有柔性冲击3. 在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构时，若发生运动失真现象，可以。
A.增大滚子半径B.减少基圆半径C.增大基圆半径D.增加从动件长度4. 在下列凸轮机构中，从动件与凸轮的运动不在同一平面中的是。
A.直动滚子从动件盘形凸轮机构B.摆动滚子从动件盘形凸轮机构C.直动平底从动件盘形凸轮机构D.摆动从动件圆柱凸轮机构5. 与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是。
A.设计较为复杂B.惯性力难以平衡C.点、线接触，易磨损D.不能实现间歇运动6. 有限值的突变引起的冲击为刚性冲击。
A.位移B.速度C.加速度D.频率7.对于转速较高的凸轮机构，为减小冲击振动，从动件运动规律宜采用运动规律。
A.等速B.等加速等减速C.正弦加速度8.若从动件的运动规律为等加速等减速运动规律、简谐运动规律或正弦加速度运动规律，当把凸轮转速提高一倍时，从动件的加速度是原来的倍。
A. 1B. 2C. 4D. 89.当凸轮基圆半径相同时，采用适当的从动件导路偏置可以凸轮机构推程的压力角。
A.减小B.增加C.保持原来10.滚子从动件盘形凸轮机构的滚子半径应凸轮理论廓线外凸部分的最小曲率半径。
机械设计基础习题集20229
机械设计基础习题集20229班级姓名学号２０１１．９绪论1．机构与机器具有的共同特征为：（1）它是若干人为实体的；（2）各实体之间具有；而机器还具有：（3）能代替人类完成有用的特征。
２．构件和零件不同：（1）零件是组成机构的单元；（2）构件是组成机构的单元。
构件可以是一个零件，也可以是多个零件的刚性组合。
第一章平面机构的运动简图及自由度一、填空题：1．两构件通过接触形成的运动副称为低副。
低副又分和2．两构件通过或接触形成的运动副称为高副。
3．构件系统成为机构的必要充分条件为构件系统的自由度F，且原动件件数构件系统的自由度数。
4．所有构件均在运动的机构称为平面机构。
5．由运动副联接组成的构件系统（A，一定，B，不一定，C，一定不）是机构。
二、分析图示机构的构件数、运动副类型和数目；计算其自由度，并指出机构中是否有复合铰链、局部自由度和虚约束？2三、绘制下图所示装置的机构简图。
三、绘制下图冲压机的机构简图，计算其自由度，并分析图示机构是否可行？3第二章平面连杆机构一、填空题：1.格拉肖夫判别式是指：铰链四杆机构中最短杆与最常杆长度之和其他两杆长度之和。
2．机构的压力角指：从动件上某点所受的方向与该点的方向所夹锐角，设计机构时注意控制最大压力角αma某许用压力角。
3．机构传动角γ指：压力角的，γ值愈愈好，理想情况γ=4．机构处于死点位置时，机构的压力角α=度。
5．在杆长不等的铰链四杆机构中，若L1=L2=L36．在杆长不等的铰链四杆机构中，若L1=L2=L3>L4，且四边长顺序铰接，则：以L4为机架时，该机构是机构；以L3为机架时，该机构是机构；以L2为机架时，该机构是机构。
7．曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件。
当从动件处于两极限位置时，（A，摇杆，B，曲柄，C，连杆）在该两位置时所夹的锐角为极位夹角。
8．曲柄摇杆机构中，当（A，曲柄，B，摇杆）为主动件，在曲柄与（A，机架，B，连杆）共线时，机构处于死点位置。
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运动失真
原因：
0minr
避免方法： 增 减大 小 rb 滚 增子 r大 (0rm半 in0.8ρ径 0mi)n
滚子半径的选择 考虑结构、强度与运动规律等因素
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3.4间歇运动机构—棘轮机构
3.4.1棘轮机构的工作原理
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一、
组成：摆杆、棘爪、棘轮、止动爪。
工作原理：摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间 歇转动。
5. 掌握棘轮机构和槽轮机构的工作原理和特点。
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【案例导入】
图3-1 内燃机配气机构
当向径变化的凸轮轮廓 与气门的平底接触时， 气门产生向下开启或向 上关闭的往复运动(向 上运动是借助弹簧的弹 力作用)；当以凸轮回 转中心为圆心的圆弧段 轮廓与气门接触时，气 门将静止不动。因此， 当具有某种轮廓曲线的 凸轮2连续转动时，气 门1可获得间歇的、按 预期规律的开闭运动, 从而使内燃机正常工作。
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◆双动式棘轮机构
运动特点：摇杆来回摆动都能使棘轮向同一方向转动。
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a) 加调节摇杆
b)加遮板
图3-19 调节棘轮转角的方法
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3.4.2棘轮机构的应用
◆制动
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◆间歇送进
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◆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
置。
④分别以A1、A2、A3为起点从位移图线上量取各个位移量使A1A1=11、 A2A2=22、A3A3=33、…得反转后尖顶所占据的一系列位置A1、A2、
A3、。
⑤将A0、A1、A2、A3、连成光滑曲线，便是所要求的凸轮轮廓曲线。
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滚子直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制过程
滚子式可改善尖顶型从动件与凸轮 接触处的摩擦、磨损情况，其凸轮 轮廓设计方法如右图所示。把滚子 中心看作尖顶从动件的尖顶，按上 述方法求出一条理论轮廓0，再以 0上各点为圆心，以滚子半径为半 径，作一系列圆，并作这一系列圆 的内包络线，就得到滚子从动件凸 轮的实际廓线。
电 影 放 映 机 的 送 片 机 构
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【能力训练1】
1．问题提出 (1)尖顶偏置直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制； (2)如何测量该机构的压力角； (3)若将尖顶从动件改为滚子从动件，试分析滚子半
径、压力角和基圆半径对该机构工作特性的影响。
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【能力训练2】
1．问题提出
试分析自行车的后轴上的飞轮结构是什么机构？工 作原理如何？
a(δ)= Cacosδ/δ0
特点： 1）仅在运动始末两处有柔 性冲击。 2）适用于高速凸轮机构。
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3.3用图解法设计盘形
凸轮轮廓
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3.3.1直动从动件盘形凸轮轮廓的设计
a)在凸轮轮廓作用下从动件向上移动
b)机架和从动件绕凸轮中心相对转动
图 3-8 反转法原理
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尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制过程
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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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近休止角
推程运动角 S B’
D
回程运动角
基圆
A
δd
r0
δa
δc O δb
h
O
ω δa
δb
δc
B 远休止角
C
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从动件常用的运动规律
1、等速运动规律
s(δ)= CS δ υ(δ)=Cυ a(δ)= 0
特点： 1）刚性冲击—从动件在某瞬时速度 突变，其加速度及惯性力在理论上 均趋于无穷大。 2）只适用于低速轻载的凸轮机构。
3、从动件运动：移动、 摆动
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3.2凸轮机构的运动特性分析
凸轮机构的基本名词术语
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称为推程运动 角，如图所示。
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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3.5.2槽轮机构的特点及应用
第三章 凸轮机构与间歇运动机构
【能力目标】 【案例导入】 【知识要点】 3.1 凸轮机构的类型和识别 3.2 凸轮机构的运行特性分析 3.3 用图解法设计盘行凸轮轮廓 3.4 间歇运行机构—棘轮机构 3.5 间歇运行机构—槽轮机构 【能力训练】 本章小结
1
【能力目标】
1. 熟悉凸轮机构的分类、从动件运动规律及其特性。 2. 熟练掌握平面凸轮轮廓曲线的图解法设计。 3. 了解滚子半径、压力角和基圆半径之间的关系。 4. 熟悉间歇运动机构的特点和应用。
优点：结构简单、制造方便、运动可靠、转 角可调。
缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精 度较差。适用于速度较低和载荷不大的场 合。
棘轮 类型
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◆外接棘轮机构
只能够实现单向间歇运动
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◆内接棘轮机构
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◆双向式棘轮机构
棘爪可翻转的矩形棘齿可以获得不同转向的间歇运动。
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4
图3-2 自动机床进刀机构
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。
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16
① 选取比例尺，以rmin为半径作凸轮的基圆，并把基圆与从动件导路的 交点A0作为从动件尖顶的起始位置。
② 将位移图线的推程运动角t和回程运动角h分为若干等份，求得从动
件各分点的位移值11′、22′、…，如图b所示。
③沿-方向由从动件尖顶起始位置A0处开始取角t、h、s′，再将t、h 各分为与图b相对应的若干等份，得A1、A2、A3、点，连接OA1、 OA2、OA3、，这些径向线即为反转后从动件导路所占据的各个位
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3.3.2盘形凸轮机构设计基本参数
1、压力角：从动件与凸轮在
பைடு நூலகம்
接触点处的受力方向与其在
nv
该点绝对速度方向之间所夹
F F'
的锐角
F'' B
tanPD OP e ds/de
BD s0s r02e2 s
rb
O DP
en
s
s0
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20
许用压力角：为改善凸轮机构的受力情况、提高 机械效率，规定了允许采用的最大压力角 [ ] 。
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2、等加速等减速运动规律
s(δ)= CS δ2
υ(δ)=Cυ δ a(δ)= Ca （常数）
特点： 1）柔性冲击—从动件在 某瞬时加速度发生有限值 的突变所引起的冲击。 2）适用于中、低速的凸 轮机构。
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3、间谐运动规律
s(δ)=h(1-cosδ/δ0)/2
υ(δ)=Cυ sinδ/δ0
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3
3.1凸轮机构的类型识别
3.1.1凸轮机构的组成、特点和应用
凸轮机构广泛应用于自动机械和自动控制装 置中，它是一种常见的高副机构，由凸轮、从
动件、机架以及辅助装置组成 。
图3-2所示为一自动机床的进刀机构。当圆 柱凸轮1回转时，其凹槽的侧面迫使从动件2做 往复摆动，通过从动件2上的扇形齿轮与固定 在刀架上的齿条啮合，控制刀架作进刀和退刀 运动。
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m ax[]
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
[]300 ~400
[]350 ~450
回程（空回行程） []700 ~800
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2 、基圆半径的确定
r0
(ds/des)2 e2 tg[]
为保证凸轮机构在整个运动周期中均 能满足 max[] ，应选取计算结果 中的最大值作为凸轮的基圆半径。
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3、滚子半径的选择
外凸凸轮廓线
ρ0minr ρmin ρ0minr 0
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rT
ρ ρa
a)
ρ
ρ ρa
rT
b)
ρ
rT
c)
rT
d)
滚子半径大小对凸轮实际轮廓的影响
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ρ0minr
ρmin ρ0minr 0
实际廓线出现交叉，从动件 不能准确地实现预期的运动 规律—运动失真
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