中职机械基础讲义凸轮机构
机械基础第十一章 凸轮机构
形封闭型凸轮机构 Form-closed cam mechanism 等径凸轮机构 Conjugate yoke radial cam mechanism 共轭凸轮机构 Conjugate cam mechanism
第二节 从动件的常用运动规律
从动件的运动规律 (Law of motion) ，由凸轮轮廓曲线 (Cam profile)形状决定。从动件不同的运动规律，要求凸轮 具有不同形状的轮廓曲线。 正确选择和设计从动件的运动规律，是凸轮机构设计的 重要环节。 常用运动规律—工程实际中经常用到的运动规律。
第十一章 凸轮机构
第一节 凸轮机构的分类、特点和应用
内燃机配气凸轮机构
自动机床进刀凸轮机构
冲床凸轮机构
绕线机凸轮机构
圆柱凸轮输送机
自动车床凸轮机构
凸轮机构的组成 凸轮、从动件和机架。 凸轮机构的适用场合 广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和 装配生产线。 凸轮机构的优点 结构简单、紧凑、工作可靠，可以使从动件准确实现各 种预期的运动规律，还易于实现多个运动的相互协调配合。 凸轮机构的缺点 凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨损。
四、摆线运动规律（正弦加速度运动规律） 推程 1 2 s h si n 速度曲线和加速度曲 2 线连续，无刚性冲击和柔 h 2 v 1 cos 性冲击。正弦加速度运动 规律适用于高速轻载场 2h 2 2 a si n 2 合。
2
2
三、简谐运动规律（余弦加 速度运动规律） h 推程 s 1 cos 2
v
Байду номын сангаас
h si n 2
机械设计基础第3章凸轮机构
2）运动线图（推程）：表3-1
s
h
3）运动特点：产生刚性冲击
ψ
∵ 从动件在运动开始和终止的瞬
Φ
t
时，因速度有突变，则加速度 v
a在理论上出现瞬时的无穷大，
hω/Φ
ψ
导致从动件突然产生非常大的 a
t
惯性力，因而使凸轮机构受到
ψ
极大的冲击，这种冲击称为刚
t
性冲击。
4）适用场合：低速运动或不宜单独使用。
ψ
点作各自的垂线与水平线，交点
v
Φ
即为s曲线上的点，光滑连接这
些点，得到s图。
ψ a
3）运动特点：产生柔性冲击
∵在首、末两点从动件的加速度
ψ
有突变，因此也有柔性冲击。
4）适用场合：中、低速运动。
4、正弦加速度（摆线）运动规律 从动件在运动过程中加速度呈正弦曲线规律变化。
1）运动方程：表3-1 s=h[ψ/Φ-sin(2πψ/Φ)/2π]
一、压力角α与作用力的关系
（前面已讲过）压力角α（或传动角γ）的大小反映 了机构传动性能的好坏。α↓( 或γ↑)，机构的传动性能越好。
压力角α：作用在从动件上的驱动力 方向（即沿接触点处的法线方向）与该力 作用点的绝对速度方向之间所夹的锐角。 注意：对于滚子从动件，压力角要作在
理论廓线上。
F可分解为：F′= Fcosα——有效分力
4 2 3
1
图3-4
如图所示的靠模车削机 构，工件1转动时，并和靠模 板3一起向右移动，由于靠模 板的曲线轮廓推动，刀架2带 着车刀按一定的运动规律作 横向运动，从而车削出具有 曲线表面的手柄。
如图所示的绕线机构，当 具有凹槽的圆柱凸轮转动时， 迫使从动件作往复移动，从而 均匀地将线绕在轴上。
中职机械基础课件PPT
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
机械设计基础凸轮机构
机械设计基础凸轮机构凸轮机构是机械设计中常见的一种机构，用于实现转动运动和直线运动的转换。
它由凸轮和连杆机构组成，具有简单、可靠、紧凑的优点。
本文将介绍机械设计基础凸轮机构的工作原理、应用领域以及设计要点。
一、凸轮机构的工作原理凸轮机构是通过凹凸轮运动对连杆机构施加力，使其发生直线运动。
凸轮的外轮廓形状决定了连杆机构的运动规律。
凸轮可以分为四种基本形状：圆形、椭圆形、心形和指字形。
不同形状的凸轮在工作过程中会给连杆机构带来不同的速度和加速度。
凸轮机构的工作过程可以分为四个阶段：进给段、暂停段、退出段和暂停段。
在进给段，凸轮逐渐使连杆机构向前运动，实现直线运动。
在暂停段，凸轮暂停与连杆机构接触，使连杆机构停止运动。
在退出段，凸轮逐渐使连杆机构向后运动，实现回程。
最后，在暂停段凸轮继续暂停与连杆机构接触，使连杆机构再次停止。
二、凸轮机构的应用领域凸轮机构广泛应用于机械设计中的各个领域。
以下是几个常见的应用领域：1. 发动机：凸轮机构用于气门控制，通过凸轮来控制气门的开闭，实现燃烧室内的气体进出，从而实现发动机的工作。
2. 压力机：凸轮机构用于控制压力机的上下运动，实现工件的压制或切割。
3. 包装机械：凸轮机构用于控制包装机械的送料、密封和分切等工作，实现自动化包装的功能。
4. 自动化流水线：凸轮机构用于控制流水线上的传送带、工作台等部件的运动，实现产品的加工和组装。
5. 机床：凸轮机构用于控制机床上的工作台、进给机构等部件的运动，实现加工工件的精确定位和运动控制。
三、凸轮机构的设计要点在设计凸轮机构时，需要注意以下几个要点：1. 凸轮的轮廓形状：根据实际需求选择合适的凸轮轮廓形状，确保连杆机构的运动规律符合设计要求。
2. 凸轮与连杆机构的配合方式：凸轮与连杆机构之间应具有良好的配合性能，避免偏差和间隙过大导致机构失效或运动不稳定。
3. 连杆机构的设计：根据实际应用需求设计连杆机构，包括长度、角度和材料等参数的选择，确保机构的工作性能满足要求。
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
机械设计基础 第六章 凸轮机构
6.2.1 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
术语： 基圆 偏距 近休程 近休止角 推程 推程运动角 远休程 远休止角 回程 回程运动角 行程 推杆运动规律
6.2.2 几种常用的推杆运动规律
等速运动规律：
s h / 0 h 1 / 0 a0
凸轮廓线设计步骤： （1）划分位移曲线；
（2）取长度比例尺，绘出凸轮基圆，偏心距圆；
（3）获取基圆上的等分点； （4）绘出反转过程中的导路位置线；
（5）计算推杆的预期位移；
（6）将从动件尖顶点连成光滑曲线，即为凸轮轮廓。
理论轮廓线 实际轮廓线
尖顶从动件
滚子从动件
滚子半径的选择
滚子从动件作用： 1、化滑动摩擦为滚动摩擦； 2、降低凸轮与从动件之间的局 部接触应力。
6.3.2 压力角与凸轮机构尺寸的关系
tan
OC e
PC OP OC BC BC
BC s r02 e 2
P为凸轮和从动件的速度瞬心，故：
v OP
即： OP
v
ds d
于是：
tan
ds e d s r02 e 2
增大基圆半径或设置偏置均可减小压力角，
存在速度突变，加速 度及惯性力理论上将无穷 大，称为刚性冲击。用于 低速轻载场合。
等加速等减速运动规律：
s 2h 2 / 02 4h1 / 02 2 a 4h1 / 02
s h 2h( 0 ) 2 / 02 4h1 ( 0 ) / 02 2 a 4h1 / 02
机械基础凸轮机构教案
机械基础凸轮机构教案第一章：凸轮机构概述1.1 凸轮机构的定义凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的机械传动机构。
凸轮是具有曲线轮廓或凹槽的旋转构件，用于转换转动运动为线性或其他形式的运动。
1.2 凸轮的分类按形状分类：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮等。
按工作原理分类：正凸轮、逆凸轮、复合凸轮等。
1.3 凸轮机构的特点和应用特点：简单、紧凑、易于控制和调节。
应用：印刷机械、包装机械、机床、汽车等。
第二章：凸轮的轮廓设计2.1 凸轮轮廓的基本参数基圆半径：凸轮与从动件接触点的圆的半径。
顶圆半径：凸轮最高点或最低点的圆的半径。
工作圆半径：凸轮轮廓的最小圆的半径。
2.2 凸轮轮廓的计算按运动规律计算：正弦、余弦、直线等运动规律。
按压力角计算：凸轮轮廓的压力角与基圆压力角的关系。
2.3 凸轮轮廓的设计方法按运动要求设计：确定凸轮的升程、降程和回程。
按力学要求设计：计算凸轮的强度和刚度。
按加工要求设计：选择合适的加工方法和刀具。
第三章：凸轮机构的从动件设计3.1 从动件的分类和特点按形状分类：摆动从动件、直线从动件、滚子从动件等。
按驱动方式分类：曲柄摇杆机构、摆线机构、蜗轮蜗杆机构等。
3.2 从动件的设计要点确定从动件的运动规律和运动要求。
选择合适的从动件形状和尺寸，满足力学和运动要求。
考虑从动件与凸轮的接触条件和磨损情况。
3.3 从动件的设计实例以摆动从动件为例，介绍其设计步骤和注意事项。
分析不同形状和尺寸的从动件对凸轮机构性能的影响。
第四章：凸轮机构的动力特性4.1 凸轮机构的压力角和啮合角压力角：凸轮和从动件接触点处的压力角。
啮合角：凸轮和从动件啮合点处的啮合角。
4.2 凸轮机构的动态特性冲击和振动：凸轮和从动件的接触冲击和振动。
传动误差：凸轮和从动件的啮合误差。
4.3 凸轮机构的动力分析和优化分析凸轮机构的动力特性对整个机械系统的影响。
优化凸轮的形状和参数，减小冲击和振动，提高传动效率。
第五章：凸轮机构的应用实例5.1 印刷机械中的凸轮机构介绍印刷机械中凸轮机构的作用和应用。
机械基础 第八章 凸轮机构
滚子 从动
图8-5 内燃机的配气机构
凸轮机构概述
凸轮机构是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。这种直动或摆动的运动规律决定了所需凸轮的轮廓形状。
图8-5 内燃机的配气机构
如图8-5所示，为内燃机的配气 机构。当主动件凸轮回转时，使得 气门杆按照一定的要求作上下往复 运动，控制气门的开启与关闭，保 证发动机在工作中定时将可燃混合 气充入气缸，并及时将燃烧后的废 气排出气缸。
式分
滚子 从动
件
平底 从动
件
表8-1
图例
凸轮机构的类型
特点
（续表）
从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接 触，从而使从动件实现任意的运动规律。
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）。
为减小摩擦磨损，在从动件端部安装一个滚轮， 把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦。因此 ，摩擦磨损较小，可用来传递较大的动力，故这种形 式的从动件应用很广。
1.凸轮
图8-1 自动送料凸轮机构
这种自动送料凸轮 机构，能够完成输送毛 坯到达预期位置的功能， 但对毛坯在移动过程中 的运动没有特殊的要求。
凸轮机构概述
4.线轴
3.线
2.从动件
图8-2 绕线机构
1.凸轮
这种凸轮机构，在运 动中能够推动摆动从动 件2实现均匀缠绕线绳的 运动学要求。
凸轮机构概述
凸轮机构概述
如图8-6所示，为自动车床走刀机构，当具有曲线凹槽的 凸轮回转时，其曲线凹槽的侧面与从动件末端的滚子接触并驱 使从动件绕O点摆动，从动件另一端的扇形齿轮与刀架下的齿条 相啮合，使刀架实现进刀运动和退刀运动。
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
机械基础——凸轮机构
凸轮机构学习内容
一、凸轮机构的工作原理、组成及特点 二、凸轮机构的应用 三、凸轮机构的类型 四、凸轮机构的相关参数
学习目标：
掌握凸轮机构的工作原理及组成 熟悉凸轮机构的分类及应用 了解凸轮机构的相关参数
学习重点：
凸轮机构的工作原理 凸轮机构的分类及应用
一、凸轮机构的工作原理、组成及特点
（1）尖顶式从动杆凸轮机构
图8
（2）滚子式从动杆凸轮机构
图10
（3）平底式从动杆凸轮机构
图11
四、凸轮机构的相关参数
1、基圆半径
从动件在最低位置 时，顶尖在a点，以 r 凸轮的最小半径 所作的圆称为基圆，r 称为基圆半径。
b
Oa
b
图12
2、行程和转角 从动件的最大升距称为行程，凸轮 转动的角度称为转角。
（1）盘形凸轮
又称为圆盘凸轮，它 是凸轮的最基本形式。 特点及应用：结构简单, 应用广泛，但从动杆的 行程不能太大。多用于 行程较短的场合。
图5 盘形凸轮机构
（2）移动凸轮
又称板状凸轮， 盘形凸轮的回转中 心趋于无穷远时就 变成移动凸轮，相 对机架作往复直线 运动。动画\尖顶式 从动杆移动凸轮.rm
图6 移动凸轮机构
（3）圆柱凸轮
a.在圆柱端面上作 出曲线轮廓（参照课
本图6-21c）
b.在圆柱面上开有 曲线凹槽动画\圆 形凸轮.wmv
图7 圆柱凸轮机构
圆柱凸轮机构的特点及应用：
这种凸轮与从动件的运动不在同一平面上 ，是一种空间凸轮，可以使从动件得到较大的 行程。主要应用于行程较大的机械。
（4）圆锥凸轮
扇：车床仿形机构动画\仿形车削凸轮机构.rm 应用例4：绕线机凸轮机构
最新中职机械类专业机械基础教案：第八章凸轮机构
第八章凸轮机构（6课时）教学目标1、理解凸轮机构的工作过程2、掌握凸轮机构的分类与特点3、掌握凸轮机构的从动件运动规律。
教学重点难点1、凸轮机构的分类与特点。
2、从动件运动规律。
第一节凸轮机构概述凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成（图1）。
凸轮是主动件，从动件的运动规律由凸轮轮廓决定。
凸轮机构是机械工程中广泛应用的一种高副机构。
图1 凸轮机构图2 汽车内燃机配汽机构图3 自动车床的走刀机构凸轮机构常用于低速、轻载的自动机或自动机的控制机构。
图2所示为汽车内燃机的配气机构，当凸轮1转动时，依靠凸轮的轮廓，可以迫使从动件气阀2向下移动打开气门(借助弹簧的作用力关闭)，这样就可以按预定时间，打开或关闭气门，以完成内燃机的配气动作。
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第二节凸轮机构的分类与特点一、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。
中职机械基础课件凸轮机构
中职《机械基础》课件凸轮机构pptxx年xx月xx日contents •凸轮机构概述•凸轮机构的工作原理•凸轮机构的基本参数•凸轮机构的常见故障与排除•凸轮机构的设计方法•凸轮机构的案例分析目录01凸轮机构概述由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成，通过凸轮的轮廓曲线对从动件产生一定的运动规律的机构。
凸轮机构的定义结构简单、紧凑，能够实现多种复杂的运动规律，因此在机械系统中得到广泛应用。
凸轮机构的特点凸轮机构的定义与特点凸轮机构的应用在各种机械中，凸轮机构主要用于改变运动形式、传递动力和实现预定运动规律。
例如，内燃机中的进气和排气阀、汽车的变速器、洗衣机中的进水和排水装置等。
凸轮机构的分类根据凸轮的形状和从动件的运动形式，凸轮机构可分为盘形凸轮机构、圆柱形凸轮机构、圆锥形凸轮机构等。
凸轮机构的应用与分类1凸轮机构的基本组成23凸轮的轮廓曲线控制着从动件的运动轨迹，是凸轮机构的核心构件。
凸轮从动件受到凸轮轮廓的控制，实现一定的运动规律。
从动件机架是凸轮机构的支撑框架，确定凸轮和从动件的位置关系。
机架02凸轮机构的工作原理凸轮机构的运动规律主要涉及凸轮机构中从动件的运动规律，即从动件在运动过程中跟随凸轮的轮廓曲线做出的运动。
凸轮机构的运动规律通常分为三种类型：等速运动规律、等加速等减速运动规律和简谐运动规律。
这些运动规律的特点和应用范围各不相同。
凸轮机构的运动规律凸轮机构的压力角与传动角01凸轮机构的压力角是指凸轮与从动件接触点处的法线与从动件运动方向之间的夹角。
02凸轮机构的压力角大小直接影响到凸轮机构的传动性能和使用寿命。
一般情况下，较小的压力角可以减小凸轮机构的动力学性能，而较大的压力角则会导致凸轮机构的使用寿命下降。
03传动角是指从动件的运动方向与凸轮的基圆切线之间的夹角。
传动角的大小直接影响到凸轮机构的传动效率和刚度。
凸轮机构的滑动摩擦是指凸轮与从动件接触表面之间的摩擦现象。
这种摩擦不仅会消耗能量，还会加速零件表面的磨损和疲劳。
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
机械设计基础-凸轮机构设计
(2)取长度比例尺μl,在纵坐标轴上作出从动件的行程h。 (3)这些平行线与上述各对应的垂直线分别交于点1″、 2″、…、6″,将这些交点连成光 滑的曲线,即为余弦加速度运 动的位移线图。
凸轮机构设计
③ 等径凸轮:如图3-5(c)所示,从动件上装有两个滚子,其 中心线通过凸轮轴心,凸轮 与这两个滚子同时保持接触。这 种凸轮理论轮廓线上两异向半径之和恒等于两滚子的中心距 离,因此等径凸轮只能在180°范围内设计轮廓线,其余部分的 凸轮廓线需要按等径原则确定。
凸轮机构设计
④ 主回凸轮:如图3-5(d)所示,用两个固结在一起的盘形 凸轮分别与同一个从动件 上的两个滚子接触,形成结构封闭。 其中一个凸轮(主凸轮)驱使从动件向某一方向运动, 而另一 个凸轮(回凸轮)驱使从动件反向运动。主凸轮轮廓线可在 360°范围内按给定运动规 律设计,而回凸轮轮廓线必须根据 主凸轮轮廓线和从动件的位置确定。主回凸轮可用于高 精 度传动。
凸轮机构设计
二、 凸轮的分类 1.按凸轮的形状分类 (1)盘形凸轮。如图3-1所示,这种凸轮是绕固定轴转动并
且具有变化向径的盘形构 件,它是凸轮的基本形式。 (2)移动凸轮。这种凸轮外形通常呈平板状,如图3-2所示
的凸轮,可视作回转中心位于无穷远时的盘形凸轮,它相对于 机架作直线移动。
凸轮机构设计
凸轮机构设计
(6)远休止:从动件离转轴O 最远处静止不动。凸轮转过 角度Φs 称为远休止角。
(7)回程运动:从动件在弹簧力或重力作用下回到初始位 置,位移由Smax→0,凸轮转 过角度Φ'称为回程运动角。
机械设计基础——凸轮机构
3.余弦加速度（简谐运动）规律：
从动件加速度在起点和终点存在有限值O
v
突变，故有柔性冲击;
若从动件作无停歇的升－降－升连续往
0/2 p h /20
复运动，加速度曲线变为连续曲线，可
O
以避免柔性冲击;
a
可适用于高速的场合。
O
0/2 p22 h /202
0/2
机械设计基础
-p22 h /202
0
机械设计基础
直动平底从动件盘形凸轮轮廓的绘制
机械设计基础
直动平底从动件盘形凸轮轮廓的绘制
-
机械设计基础
实际廓线
3.6 凸轮机构设计中应注意的几个问题
（1）滚子半径的选择
设计滚子从动件时若从强度和耐用性考虑，滚子 的半径应取大些。滚子半径取大时，对凸轮的实际轮 廓曲线影响很大，有时甚至使从动件不能完成预期的 运动规律。
机械设计基础
1、图解法的原理 -
-
B1
s
rb
B0 B
e
假想给整个凸轮机构加上 一个与凸轮角速度大小相等 、方向相反的角速度（- ）， 凸轮将处于静止状态；机架则 以（ - ）的角速度围绕凸轮 原来的转动轴线转动；而从动 件一方面随机架转动，另一方 面又按照给定的运动规律相对 机架作往复运动。 ——反转法
机械设计基础
机械设计基础
第三章 凸轮机构
• 学习重点：
1.了解凸轮机构的组成、特点、分类及应用 2.掌握从动件的常用运动规律；了解其冲击特性及应 用
学习难点
凸轮机构运动的实现
机械设计基础
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
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。
中职机械基础教案：凸轮机构的组成和分类
中等专业学校2022-2023-2教案编号：
教
学
内
容
结论：从动杆的运动规律取决于凸轮轮廓曲线或凹槽
曲线的形状。
二、凸轮机构的分类
(一)按凸轮的形状分
1．盘形凸轮(盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转)
特点：结构简单，但是从动件行程不能太大，否则凸
轮运转沉重。
教学内容2．移动凸轮(移动凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动。
)
特点：凸轮和从动件都可作往复移动。
3. 圆柱凸轮
（圆柱凸轮是
一个在圆
柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端
面上作出曲线轮廓的构件，
它可看作是将移动凸轮卷
于圆柱体上形成的。
）
特点：从动件可获得较大的
行程。
(二)按从动杆的端部型式分
1．尖顶从动件凸轮机构
特点：
（1）传动灵敏。
（2）从动杆的构造最简单，但易磨损。
应用：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)。
2．滚子从动件凸轮机构
特点：磨损较小可用来传递较大的动力，但结构复杂。
应用：常用于速度不高、载荷较大的场合。
教学
环节
教学活动内容及组织过程个案补充
教学内容3．平底从动件凸轮机构
特点：传动平稳，润滑较好，传动效率高。
应用：常用于高速传动中。
但平底从动件不能用于具有内凹轮廓曲线的凸轮。
课堂小结：
课后作业：
板
书
设
计
教后札记。
中职教学ppt课件 凸轮机构1
6．6 凸轮机构
凸轮机构通常由原动件凸轮，从动件和机架组成；由于凸轮与从动件组成的是高副， 所以属于高副机构。
凸轮机构的功能是将凸轮的连续转动或移动转换为从动件的连续或不连续的移动或摆 动。与连杆机构相比，凸轮机构便于准确的实现给定的运动规律和轨迹；但由于凸轮与从 动件构成的高副是点或线接触，所以易磨损，凸轮轮廓制造也比较困难。
6．6．1 凸轮机构的应用
图6-35所示为内燃机的配气机构。凸轮1转动时，推动从动阀杆2上下移动，按给定 的配气要求启闭阀门。汽车中的凸轮机构，其从动件末端一般做成平底或附加一滚轮，便 于实现可靠润滑或减少磨损。
图6-35
6．6 凸轮机构
平底从动件，它以平底与凸轮接触，平面与凸轮轮廓间有楔状空隙，便于形成油膜， 可减少摩擦、降低磨损。当不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，受力 比较平稳，传动效率较高，所以常用于高速凸轮机构中。滚子从动件，它以滚子与凸轮 接触，由于是线接触，又是滚动摩擦，磨损较小,所以可用于传递较大的动力。但由于它 的零件较多，重量增加较大，而且滚子轴磨损后有较大的噪声，所以只适用于重载和低 速场合。例如，发动机配气机构中的凸轮传动部分及柴油机喷油泵中的凸轮传动部分就 是采用上述结构。
凸轮转过一周，从动件经历推程、远休止、回程、近休止、四个运动阶段，是典型是升-停-回停的双程h以及各阶段的转角，即 δ o、δ s、、是描述凸轮机构运动的重要参数。
6．6 凸轮机构
6．6．3 位移线图
从动件的运动过程，可用位移线图表示。位移线图以从动件位移s或角位移为纵 坐标，轮转角δ 为横坐标。图6-36b是凸轮机构的位移线图，以01′、1′2′、2′4、 40′，4根位移线，分别表示本机构推程、远休止、回程、近休止4个运动过程。
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凸轮轮廓的加工方法 1、铣、锉削加工 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
2、数控加工
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，效率高，接触面油膜易形成，利于 润滑，可用于高速
二、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。
凸轮机构
1 凸轮机构概述 2 凸轮机构的分类与特点 3 凸轮机构工作过程及从动件运动规律
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件 凸轮机构由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成
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 它由凸轮、从动件和机架组成
机架 从动件
凸轮
1 凸轮机构概述
内燃机配气机构
3 凸轮机构工作过程及从动件运动规律
一、凸轮机构工作过程 二、从动件常用的运动规律
一、凸轮机构工作过程
凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速 回转运动，从动件作往复移动
凸轮回转时，从动件作“升→停→降→停” 的运动循环。
二、从动件常用运动规律
位移线图
1．等速运动规律 从动件上升（或下降）的速度为一常数。
回转半径无限大，凸轮作往 复移动
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
2．等加速等减速运动规律 从动件在行程中先作等加速运动，后作等减
速运动。
等加速等减速运动规律位移曲线画法
本章小结
1．凸轮机构的类型及其应用特点。 2．凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点。
凸轮和滚子的材料
凸轮机构的主要失效形式是磨损和疲劳点蚀，要求 其工作表面硬度高、耐磨并且有足够的表面接触强 度，凸轮芯部有较强的韧性
一般凸轮的材料常采用40Cr钢（经表面淬火，硬度为40 －45HRC），也可采用20Cr、20CrMnTi（经表面渗碳淬 火，表面硬度为56-62HRC）
滚子材料采用20Cr（经渗碳淬火，表面硬度为5662HRC），也有的用滚动轴承作为滚子
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
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。
1－凸轮 2－从动件 3－机架
2 凸轮机构的分类与特点
一、凸轮机构的分类 二、凸轮机构的应用特点
一、凸轮机构的分类
按形状分
盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮
按从动件端 部形状和运 动形式分
尖顶从动件 滚子从动件 平底从动件
盘形凸轮
是凸轮中最基本的形式，为平 面凸轮机构
盘形凸轮 凸轮绕固定轴转动且径向变化的盘
形零件。
移动凸轮
具有曲线轮廓作往复直线移动的 构件。(可以认为当盘形凸轮回 转中心趋于无穷大时，凸轮相对 机架作直线运动。)
为平面凸轮机构
移动凸轮