机械基础凸轮机构培训课件.pptx
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电子课件-《机械基础(第六版)》-A02-3658 8第八章 凸轮机构
§8—2 凸轮机构的类型
3．平底从动件
4．曲面从动件
易于形成楔形 油膜，润滑较好
可避免因安装位置偏 斜或不对中而造成的表 面应力过大和磨损增大
第八章 凸轮机构
§8—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
凸轮回转时，从动件作“升—停—降—停”的运动循环
1．升
2．停
3．降
4．停
§8—1 凸轮机构概述
二、凸轮机构的特点 1．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
2．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，只适用于传力不大的场合
第八章 凸轮机构
§8—2 凸轮机构的类型
一、凸轮的类型
1．盘形凸轮
2．移动凸轮
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
Hale Waihona Puke §8—1 凸轮机构概述自动车床走刀机构
当凸轮回转时，其曲线凹槽驱使从动件绕
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，使刀架实现进刀和退刀
§8—1 凸轮机构概述
靠模车削机构
当工件回转时，刀架向左运动，并且在凸轮（靠模板）的 推动下作横向运动，从而切削出与靠模板曲线一致的工件
知识链接
凸轮常用材料
在低速、中小载荷等一般场合下，凸轮材料常 采用45钢、40Cr，并进行表面淬火（硬度为40 ～50HRC）。也可采用15钢、20Cr、20CrMnTi ，并进行渗碳淬火（硬度为56～62HRC）
第八章 凸轮机构
制作：王希波
机械基础
第八章 凸轮机构
第八章 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4章-1-凸轮机构
s
30
30
120
120
90
δ
360
七、解析法设计凸轮轮廓曲线
1、偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计
建立凸轮转轴中心的坐标系xOy
根据反转法原理，凸轮以w转过j角；
B点坐标为
x y
(s0 (s0
s) sin j s) cosj
e cosj esinj
上式即为凸轮理论廓线方程
实际廓线与理论廓线在法线上相距
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。
凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传 递动力不大的场合。
示例一 内燃机配气机构
示例二 靠模车削机构
示例 绕线机的凸轮绕线机构
示例 缝纫机的凸轮拉线机构
凸轮机构的主要优点： 使从动件实现预定的运动规律，结接触，容易磨损。 用于传递动力不大的控制机构或调节机构。
2、自D0起，沿-ω方向取δ1-4 角，等分各部分，从D1起以 从动件长度为半径作圆，与基 圆交于C点。
3、C1D1起，分别量取β角， 与2的圆交于B点，连接B0、 B1、B2…，即为凸轮曲线。
例题：设计盘形凸轮机构，已知凸轮角速度ω1逆时针转动， 基圆半径r0=30mm，从动件的行程h=40mm。从动件的 位移线图如下：
第四章 凸轮机构及间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类 §4-2 从动件常用的运动规律 §4-3 盘形凸轮轮廓曲线的设计 §4-4 凸轮机构设计中应注意的问题 §4-5 间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从 动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不 连续的任意预期运动。
当凸轮继续以角速度ω1逆时针 转过角度δ2时，从动件尖顶从 C到D，在最远位置停止不动， 对应的δ2是远休止角。
30
30
120
120
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δ
360
七、解析法设计凸轮轮廓曲线
1、偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计
建立凸轮转轴中心的坐标系xOy
根据反转法原理，凸轮以w转过j角；
B点坐标为
x y
(s0 (s0
s) sin j s) cosj
e cosj esinj
上式即为凸轮理论廓线方程
实际廓线与理论廓线在法线上相距
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。
凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传 递动力不大的场合。
示例一 内燃机配气机构
示例二 靠模车削机构
示例 绕线机的凸轮绕线机构
示例 缝纫机的凸轮拉线机构
凸轮机构的主要优点： 使从动件实现预定的运动规律，结接触，容易磨损。 用于传递动力不大的控制机构或调节机构。
2、自D0起，沿-ω方向取δ1-4 角，等分各部分，从D1起以 从动件长度为半径作圆，与基 圆交于C点。
3、C1D1起，分别量取β角， 与2的圆交于B点，连接B0、 B1、B2…，即为凸轮曲线。
例题：设计盘形凸轮机构，已知凸轮角速度ω1逆时针转动， 基圆半径r0=30mm，从动件的行程h=40mm。从动件的 位移线图如下：
第四章 凸轮机构及间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类 §4-2 从动件常用的运动规律 §4-3 盘形凸轮轮廓曲线的设计 §4-4 凸轮机构设计中应注意的问题 §4-5 间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从 动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不 连续的任意预期运动。
当凸轮继续以角速度ω1逆时针 转过角度δ2时，从动件尖顶从 C到D，在最远位置停止不动， 对应的δ2是远休止角。
机械设计基础第五章凸轮机构
其他应用实例
01
纺织机械
02
包装机械
03
印刷机械
在纺织机械中，凸轮机构被用于控制织 物的引纬、打纬和卷取等运动。通过合 理设计凸轮的形状和尺寸，可以实现织 物的高速、高效织造。
在包装机械中，凸轮机构常用于控制包 装材料的输送、定位、折叠和封口等操 作。通过凸轮的精确控制，可以实现包 装过程的自动化和高效化。
传动比的计算 根据凸轮的轮廓形状和尺寸，以及从动件的运动 规律，可以通过几何关系或解析方法计算出凸轮 机构的传动比。
传动比的影响因素 凸轮机构的传动比受到凸轮轮廓形状、从动件运 动规律、机构中的摩擦和间隙等因素的影响。
凸轮机构的压力角与自锁
压力角的定义
压力角是指从动件受力方向与从动件运动方向之间的夹角。在凸轮机构中，压力角的大小反 映了从动件所受推力的方向与其运动方向之间的关系。
等速运动规律
从动件在推程和回程中均保持匀速运动。
等加速等减速运动规律
从动件在推程和回程中按等加速和等减速规律运动。
简谐运动规律
从动件按简谐运动规律振动。
组合运动规律
根据实际需要，将从动件的运动规律组合成复杂的运动形式。
凸轮机构的尺寸设计
凸轮基圆半径的确定
根据从动件的运动规律和机构的结构要求，确定 凸轮的基圆半径。
03
凸轮机构的类型与特性
盘形凸轮机构
凸轮形状
盘形凸轮是一个具有特定 轮廓的圆盘，其轮廓线决 定了从动件的运动规律。
工作原理
通过凸轮的旋转，驱动从 动件按照预定的运动规律 进行往复直线运动或摆动。
应用范围
广泛应用于内燃机、压缩 机、自动机械等领域。
移动凸轮机构
凸轮形状
移动凸轮是一个在平面上移动的具有特定轮廓的 构件。
机械设计基础第五章凸轮机构
❖ 位移方程： s h / 0 ❖ 速度方程： v h / 0
❖ 加速度方程：a 0
s
h
0 0
v
❖ 运动线图 ❖ 冲击特性：始点、末点刚性冲击 ❖ 适用场合：低速轻载
6/12/2020
机械设计基础
0 a
+
0
-
21
机械设计基础——凸轮机构
等速回程运动（续）
回程(0’0)
s
❖ 运动方程：
❖ 位移方程：s h1 / 0 0
所画出的位移与转角之间的关系曲线。
6/12/2020
O
B'
h
A
δs' D δt
δh δs
w
B
C
s2
BC
h
A
δt
δs
D Aδ1
δh
δs' t
2p
上升—停—降—停
从动件位移线图决定于凸
机轮械设轮计基廓础 曲线的形状。
14
1、推程： AB 2、升程： h 3、 推程运动角： δt 4、 运休止角： δs 5、 回程： CD 6、 回程运动角： δh
❖ 基圆(以凸轮轮廓最小向径所组成的圆)，基圆半径r0 ❖ 推程，推程运动角0 ❖ 远休止，远休止s角01
A’
h
02 D
0’
A
r0 0
01
6/12/2020 C
0
0
推程
01
远休止
0′
回程
t
02
近休止
❖ 回程，回程运动角0′
B ❖
近休止，近休止角02
❖ 行程（升程），h
❖ 运 间机动 t械或线设凸计图轮基:础转从角动j件变的化位关移系、图速度、加速度等随时19
❖ 加速度方程：a 0
s
h
0 0
v
❖ 运动线图 ❖ 冲击特性：始点、末点刚性冲击 ❖ 适用场合：低速轻载
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机械设计基础
0 a
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21
机械设计基础——凸轮机构
等速回程运动（续）
回程(0’0)
s
❖ 运动方程：
❖ 位移方程：s h1 / 0 0
所画出的位移与转角之间的关系曲线。
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O
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A
δs' D δt
δh δs
w
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C
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δt
δs
D Aδ1
δh
δs' t
2p
上升—停—降—停
从动件位移线图决定于凸
机轮械设轮计基廓础 曲线的形状。
14
1、推程： AB 2、升程： h 3、 推程运动角： δt 4、 运休止角： δs 5、 回程： CD 6、 回程运动角： δh
❖ 基圆(以凸轮轮廓最小向径所组成的圆)，基圆半径r0 ❖ 推程，推程运动角0 ❖ 远休止，远休止s角01
A’
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02 D
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0
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推程
01
远休止
0′
回程
t
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近休止
❖ 回程，回程运动角0′
B ❖
近休止，近休止角02
❖ 行程（升程），h
❖ 运 间机动 t械或线设凸计图轮基:础转从角动j件变的化位关移系、图速度、加速度等随时19
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。
B'
h
A Φ Φs′ D
O
r0
Φ′ Φs
ω
BC
s BC
A
D Aψ
Φ Φs Φ′ Φs′ t
2
π 图3-5b
1、等速运动规律 v=常数。
1）运动方程：表3-1
s=hψ/Φ 推程 v=hω/Φ
a=0 s=h-h(ψ-Φ-Φs ) /Φ′ 回程 v= -hω/ Φ′ a=0
注意：回程时，从动件的位移仍由其最低位置算起，所以 s是逐渐减小的。
回程运动角Φ′： 从动件回程时所对应的凸轮转角。
4、近休： 凸轮继续回转时，从动件与凸轮在
基圆DA段圆弧接触，这时从动件在最 近位置静止不动，这一阶段称为近休。
近休止角Φs ′ ： 从动件近休时所对应的凸轮转角。
有的凸轮Φs ′=0 °（无近休）。
▲ 行程h：从动件在推程或回程中所移 动的距离。
最大摆幅ψmax：从动件在推程或回程 中所摆动的角度。 （对摆动推杆而言）
a
ψ
此冲击称为柔性冲击。 4）适用场合：中速运动。
4hω2/Φ 2
m
e
O
ψ
3、余弦加速度（简谐）运动规律 推杆在运动过程中加速度呈余弦曲线规律变化。
汽车机械基础 课件10 凸轮机构
三、凸轮机构传力特性
采用平底从动件
压力角为零
任务1 认识凸轮机构
练习题
1.选择题：
⑴ 凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是（ ）
A.移动副 B.转动副
C.高副
⑵（ ）决定从动件预定的运动规律。
A.凸轮转速 B.凸轮轮廓曲线 C.凸轮形状
⑶凸轮机构中，主动件通常作（
）
Ａ．等速转动或移动
Ｂ．变速转动
Ｃ．变速移动
1)基圆rb 2)推程、推程角δ0 3)远停程、远休止角δ01 4)回程：当凸轮继续转过δ0’角时，
从动件由最高位置C回到最 低位置D的运动过程,相应 的凸轮转角δ0’ 称为回程 角
点击图动画演示
三、从动件常用运动规律
3.2 凸轮机构的工作过程分析 1)基圆rb 2)推程、推程角δ0 3)远停程、远休止角δ01 4)回程、回程角δ0’ 5)近休：当凸轮继续转过δ02’ 角时，从动件处于最低位置静 止不动的过程 ，相应的凸轮转 角δ02称为近休止角
相应的凸轮转角δ0称为推程角
点击图动画演示
三、从动件常用运动规律
3.2 凸轮机构的工作过程分析 1)基圆rb 2)推程、推程角δ0
3)远休：当凸轮继续转过δ01角 时，从动 件处于最高 位置静止不动的过程
相应的凸轮转角δ01称为远休止角
点击图动画演示
三、从动件常用运动规律
3.2 凸轮机构的工作过程分析
平底从动件
二、凸轮机构分类
3.按从动件的运动方式分类
对心直动从动件 偏置直动从动件 直动从动件
摆动从动件
二、凸轮机构分类
4.按凸轮与从动件保持接触的方式（锁合方式）分类
力锁合
凹槽凸轮机构
等径凸轮机构
机械基础 第八章 凸轮机构
式分
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。
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。
凸轮机构 课件
机械基础
第七章 凸轮机构（建议6课时）
一、考试要求
了解
理解
掌握
1.了解凸轮机构的分类、特点 和应用。
2.了解压力角、基圆半径、滚 子半径、行程等参数对机 构工作性能的影响。
理解压力角、基 圆半径、滚子半 径、行程等参数 的概念。
掌握从动件具有等速运动 规律和等加速等减速运动 规律凸轮机构的工作特点、 应用场合。
（5）该机构推程时必须满足α__≤__3_0_°。条件才
图6-9
能避免产生自锁现象，若不满足该条件时，
可以适当增大_基__圆__半__径___来满足要求。
【解题思路】 1.回忆凸轮机构应用特点和适用范围。 2.理解相关概念，运用概念和公式来进行有关计算。
【拓展训练】图6-10为组合机构的传动简图。单线蜗杆1的轴线与蜗轮2的轴线在空间
问题二
如图6-6所示的凸轮机构，已知圆盘凸轮逆时针方向转动，其半径r=25mm，凸 轮回转中心“O2”距圆盘几何中心“O1”的距离e=10mm，试解答下列问题：
1.指出实际轮廓线和理论轮廓线，画出基圆； 2.从动件的推程运动角为_1_8_0_度，回程运动角1. 为_1_8_0_度；画出当凸轮由图示位置转过90°后， 从动件的位移s，标出从动件的行程h，并求出 行程h=_____；20mm （3）分别画出在图示位置接触和在D点接触时 的压力角，当凸轮A、B两点与从动件接触时， 压力角为_0_度；
（2）要使该机构的从动件的运动规律为等加
速等减速，则必须改变凸轮的___轮__廓__形__状___，
此时该机构会产生_柔__性__冲击。
（3）该机构逆时针转过45º时，该机构将作
_上_升__（上升、下降）运动，在图中作出此时
的压力角。（略）
第七章 凸轮机构（建议6课时）
一、考试要求
了解
理解
掌握
1.了解凸轮机构的分类、特点 和应用。
2.了解压力角、基圆半径、滚 子半径、行程等参数对机 构工作性能的影响。
理解压力角、基 圆半径、滚子半 径、行程等参数 的概念。
掌握从动件具有等速运动 规律和等加速等减速运动 规律凸轮机构的工作特点、 应用场合。
（5）该机构推程时必须满足α__≤__3_0_°。条件才
图6-9
能避免产生自锁现象，若不满足该条件时，
可以适当增大_基__圆__半__径___来满足要求。
【解题思路】 1.回忆凸轮机构应用特点和适用范围。 2.理解相关概念，运用概念和公式来进行有关计算。
【拓展训练】图6-10为组合机构的传动简图。单线蜗杆1的轴线与蜗轮2的轴线在空间
问题二
如图6-6所示的凸轮机构，已知圆盘凸轮逆时针方向转动，其半径r=25mm，凸 轮回转中心“O2”距圆盘几何中心“O1”的距离e=10mm，试解答下列问题：
1.指出实际轮廓线和理论轮廓线，画出基圆； 2.从动件的推程运动角为_1_8_0_度，回程运动角1. 为_1_8_0_度；画出当凸轮由图示位置转过90°后， 从动件的位移s，标出从动件的行程h，并求出 行程h=_____；20mm （3）分别画出在图示位置接触和在D点接触时 的压力角，当凸轮A、B两点与从动件接触时， 压力角为_0_度；
（2）要使该机构的从动件的运动规律为等加
速等减速，则必须改变凸轮的___轮__廓__形__状___，
此时该机构会产生_柔__性__冲击。
（3）该机构逆时针转过45º时，该机构将作
_上_升__（上升、下降）运动，在图中作出此时
的压力角。（略）
机械设计基础课件!凸轮机构H
凸轮
推杆
机架
2015-4-22
编制：吕亚清
5
三、分类及应用
1. 按凸轮的形状分
凸轮
2. 按从动件的形状分
3. 按从动件的运动形式分 4. 按从动件的布置形式分 5. 按凸轮与从动件维持高副接触的方
机架 推杆
法分
6. 小结
2015-4-22
编制：吕亚清
6
1 . 按凸轮的形状分 圆柱凸轮cylindrical, 应用 盘形凸轮plate, 应用 空间凸轮机构 凸轮呈向径变化的盘形 凸轮轮廓做在圆柱 结构简单, 应用最广泛 体上 移动凸轮traslating, 应用 空间运动 凸轮呈板型, 直线移动
a
4
5
d0 0 8 V 1 2 3 4 5 6 7 d
7 4
6 5
特点： 加速度变化连续. amax 最大.
2Hw d0
3
2 1 0 8
6
7
d0 0 1 S 2 3 4 5 6 7 8
H
d
d0
H 5 4 3 6 7 0 1
0 1
2
3
4
5
6
7
8 d
19
2015-4-22
p
编制：吕亚清
2
§3－3 图解法设计凸轮轮廓Graphical Synthesis of the cam Contour 一、凸轮廓线设计的基本原理 此时，凸轮保持不动 解析法、作图法 相 对 运 动 原 理 法 : ( 也 称 反 转 推杆作复合运动=反转运 法):principle of inversion 动(- ) +预期运动(s) 对整个系统施加-ω 运动
a
ｎ
Q
推杆
机架
2015-4-22
编制：吕亚清
5
三、分类及应用
1. 按凸轮的形状分
凸轮
2. 按从动件的形状分
3. 按从动件的运动形式分 4. 按从动件的布置形式分 5. 按凸轮与从动件维持高副接触的方
机架 推杆
法分
6. 小结
2015-4-22
编制：吕亚清
6
1 . 按凸轮的形状分 圆柱凸轮cylindrical, 应用 盘形凸轮plate, 应用 空间凸轮机构 凸轮呈向径变化的盘形 凸轮轮廓做在圆柱 结构简单, 应用最广泛 体上 移动凸轮traslating, 应用 空间运动 凸轮呈板型, 直线移动
a
4
5
d0 0 8 V 1 2 3 4 5 6 7 d
7 4
6 5
特点： 加速度变化连续. amax 最大.
2Hw d0
3
2 1 0 8
6
7
d0 0 1 S 2 3 4 5 6 7 8
H
d
d0
H 5 4 3 6 7 0 1
0 1
2
3
4
5
6
7
8 d
19
2015-4-22
p
编制：吕亚清
2
§3－3 图解法设计凸轮轮廓Graphical Synthesis of the cam Contour 一、凸轮廓线设计的基本原理 此时，凸轮保持不动 解析法、作图法 相 对 运 动 原 理 法 : ( 也 称 反 转 推杆作复合运动=反转运 法):principle of inversion 动(- ) +预期运动(s) 对整个系统施加-ω 运动
a
ｎ
Q
机械设计基础课件 第六章 凸轮机构
这个是我的小伙伴画的，我的找不到了， 有一点点小错误，推杆的位置画错了
凸轮机构基本尺寸的确定
一、压力角 从动件，F与V所夹锐角 αmax≤［α］ 直动推杆［α］ =30° 二、基圆半径r0和α成反比 α ↑ → r0 ↓ α ↓ → r0 ↑ 三、滚子半径rR 外凸凸轮ρ0= ρ-rR 内凹凸轮ρ0= ρ+rR （1）ρ实=0，则出现尖点，磨损严重 （2）ρ实﹤0，则出现运动失真 经验公式rR=（0.1-0.5）r0
与理论轮廓曲线相交的近点，O到近
点距离为半径画圆，为基圆
3.S:连接滚子中心和O，理论轮廓曲
线到基圆的距离
4. α：力与速度的夹角
S
（法向线）与（滚子中心与回转中
心连线）
这点与几何中心连线，
这点与转动中心连线，
δ
这两条线的夹角
OA
5. δ：最低位置到图示位置，沿-ω的 转角
已知凸轮机构，（1）Smax（2）D点处的δ，α，S
导路和偏心圆相切
3. Smax OA反向延长线与理论轮廓曲线 的交点处
凸轮机构小结：
1.推杆的运动规律 等速运动规律（刚性冲击）起点，终点
等加速等减速运动规律（柔性冲击）起点中间点终点
余弦加速度运动规律（柔性冲击）起点，终点
正弦加速度运动规律（最理想）
2.基圆半径r0和α成反比 α ↑ → r0 ↓ α ↓ → r0 ↑ 3.出现尖点，运动失真是所采取的办法： 增大基圆半径 减小滚子半径
对心尖底直动从动件盘状凸轮机构 轮廓设计 （1）分角度（在偏心圆分角度） （2）做导路 （3）取位移 （4）连线
这章大概谁都会有一个大作业， 应该是设计一个 偏心滚子直动从动件盘状凸轮机构
先根据运动规律计算距离（ 公式在书上查，但是我的这 版书上，有一个公式打印的 是错的），推程，远休止段， 回程，近休止段的s，（右边 这个图就能画出来了） 先画基圆，基圆半径是已知 从OA开始分角度，大概10° 一份， 根据对应的角度，量取对应 的s值，描点，s是基圆到轮廓 的距离到这，就把1’,2’,3’。。 都确定出来了 最后把所有的点连起来就行了, 完工
凸轮机构基本尺寸的确定
一、压力角 从动件，F与V所夹锐角 αmax≤［α］ 直动推杆［α］ =30° 二、基圆半径r0和α成反比 α ↑ → r0 ↓ α ↓ → r0 ↑ 三、滚子半径rR 外凸凸轮ρ0= ρ-rR 内凹凸轮ρ0= ρ+rR （1）ρ实=0，则出现尖点，磨损严重 （2）ρ实﹤0，则出现运动失真 经验公式rR=（0.1-0.5）r0
与理论轮廓曲线相交的近点，O到近
点距离为半径画圆，为基圆
3.S:连接滚子中心和O，理论轮廓曲
线到基圆的距离
4. α：力与速度的夹角
S
（法向线）与（滚子中心与回转中
心连线）
这点与几何中心连线，
这点与转动中心连线，
δ
这两条线的夹角
OA
5. δ：最低位置到图示位置，沿-ω的 转角
已知凸轮机构，（1）Smax（2）D点处的δ，α，S
导路和偏心圆相切
3. Smax OA反向延长线与理论轮廓曲线 的交点处
凸轮机构小结：
1.推杆的运动规律 等速运动规律（刚性冲击）起点，终点
等加速等减速运动规律（柔性冲击）起点中间点终点
余弦加速度运动规律（柔性冲击）起点，终点
正弦加速度运动规律（最理想）
2.基圆半径r0和α成反比 α ↑ → r0 ↓ α ↓ → r0 ↑ 3.出现尖点，运动失真是所采取的办法： 增大基圆半径 减小滚子半径
对心尖底直动从动件盘状凸轮机构 轮廓设计 （1）分角度（在偏心圆分角度） （2）做导路 （3）取位移 （4）连线
这章大概谁都会有一个大作业， 应该是设计一个 偏心滚子直动从动件盘状凸轮机构
先根据运动规律计算距离（ 公式在书上查，但是我的这 版书上，有一个公式打印的 是错的），推程，远休止段， 回程，近休止段的s，（右边 这个图就能画出来了） 先画基圆，基圆半径是已知 从OA开始分角度，大概10° 一份， 根据对应的角度，量取对应 的s值，描点，s是基圆到轮廓 的距离到这，就把1’,2’,3’。。 都确定出来了 最后把所有的点连起来就行了, 完工
凸轮机构设计注意的问题(课件)《机械基础》
许用压力角:[α]
机
实际最大压角αmax ≤ [α]
械
基 础
推程
摆动从动件[α] 取45°
回程 [α] 取70°~80°
凸轮机构的压力角和自锁
校验压力角
机
取点 —法线 —量角器
械
基
础
若超过[α]
修改设计
增大凸轮基圆半径r0
凸轮机构的压力角和自锁
总结
机
1、 压力角，自锁
械 基
2、压力角的影响
础
3、校验及改善压力角
进行凸轮轮廓设计和压力角检验
基
础
满足αmax≤[α]为止
基圆半径与滚子半径的确定
工程实际
按经验来确定基圆半径r0
机
械 基
凸轮与轴一体，凸轮半径r0略大于轴的半径
础
凸轮与轴分开制造 r0＝（1.6～2）r
基圆半径与滚子半径的确定
2、滚子半径的确定
理论廓线曲率半径：min
机
理论廓线曲率半径：a
械
程廓线越陡峭
(磨损加剧，甚至引起机构自锁)
h h
基圆半径与滚子半径的确定 根据公式
基圆半径
机
械
带入[α]值，
基 础
求出凸轮许用的最小基圆半径[r0]
按结构条件：取基圆半径r0≤[r0]
这一方法确定的基圆半径比较小 方法繁琐
基圆半径与滚子半径的确定
实际设计
由整个机构的结构条件初步定出基圆半径
机
械
滚子半径： rr
基 础
内凹凸轮廓线
理论廓线最小
a= min+rT
结论：无论滚子半径多大，总能由理论 廓线得到实际廓线
理论 rr
凸轮机构及其设计PPT课件
间的函数关系。 刚性冲击——由于加速度发生突变，其值在理论上达到无穷大，导致从动件
产生非常大的惯性力。 柔性冲击——由于加速度发生有限值的突变，导致从动件产生有限值的惯性
力突变而产生有限的冲击。
压力角、许用压力角 ——从动件在高副接触点所受的法向力与从动件该 点的速度方向所夹锐角α 。压力角过大时，会使机 构的传力性能恶化。工程上规定其临界值为许用压 力角[α]。不同的机器的许用压力角要求不同，凸轮 机构设计时要求 α ≤ [α]。
2) 摆动从动件的压力角
如下图所示， ω1和ω2同向，P点是瞬心点，过 P作垂直于AB延长线得D。由ΔBDP得
tanα =BD/PD
（2）
由ΔADP得
BD =AD-AB= APcos(ψ0 +ψ)-l
P
PD= APsin(ψ0 +ψ)
n
由瞬心性质有 AP ω2 =OP ω1 = (AP-a) ω1
解得
s＝h[1-φ/Φ’ +sin(2πφ/Φ’)/2π] v＝hω[cos(2πφ/Φ’)-1]/Φ’ a＝-2πhω2 sin(2πφ/Φ’)/Φ’2
特点：无冲击，适于高速凸轮。
s
Φ v a
.
h φ
Φ’
φ
φ
21
改进型运动规律
单一基本运动规律不能满足工程要求时，
分别取一、二、五次项，就得到相应幂次的运动规律。
基本边界条件
凸轮转过推程运动角Φ ——从动件上升h 凸轮转过回程运动角Φ’——从动件下降h
将不同的边界条件代入以上方程组，可.求得待定系数Cபைடு நூலகம் 。
16
1） 一次多项式（等速运动）运动规律 边界条件
在推程起始点： φ =0， s=0 在推程终止点： φ =δ0 ，s=h 代入得：C0＝0， C1＝h/Φ
产生非常大的惯性力。 柔性冲击——由于加速度发生有限值的突变，导致从动件产生有限值的惯性
力突变而产生有限的冲击。
压力角、许用压力角 ——从动件在高副接触点所受的法向力与从动件该 点的速度方向所夹锐角α 。压力角过大时，会使机 构的传力性能恶化。工程上规定其临界值为许用压 力角[α]。不同的机器的许用压力角要求不同，凸轮 机构设计时要求 α ≤ [α]。
2) 摆动从动件的压力角
如下图所示， ω1和ω2同向，P点是瞬心点，过 P作垂直于AB延长线得D。由ΔBDP得
tanα =BD/PD
（2）
由ΔADP得
BD =AD-AB= APcos(ψ0 +ψ)-l
P
PD= APsin(ψ0 +ψ)
n
由瞬心性质有 AP ω2 =OP ω1 = (AP-a) ω1
解得
s＝h[1-φ/Φ’ +sin(2πφ/Φ’)/2π] v＝hω[cos(2πφ/Φ’)-1]/Φ’ a＝-2πhω2 sin(2πφ/Φ’)/Φ’2
特点：无冲击，适于高速凸轮。
s
Φ v a
.
h φ
Φ’
φ
φ
21
改进型运动规律
单一基本运动规律不能满足工程要求时，
分别取一、二、五次项，就得到相应幂次的运动规律。
基本边界条件
凸轮转过推程运动角Φ ——从动件上升h 凸轮转过回程运动角Φ’——从动件下降h
将不同的边界条件代入以上方程组，可.求得待定系数Cபைடு நூலகம் 。
16
1） 一次多项式（等速运动）运动规律 边界条件
在推程起始点： φ =0， s=0 在推程终止点： φ =δ0 ，s=h 代入得：C0＝0， C1＝h/Φ
机械设计基础第4版教学课件第4章 凸轮机构
等加速等减速运动规律的 位移线图由两段抛物线组成， 而速度线图由两段斜直线组 成。
柔性冲击
1 23 4 5
δ0
v
2hω/δ0
h/2
6δ
δ
a 4hω2/δ02
δ
第4章 凸轮机构
图4-14 等加速等减速运动规律线图
5 6s
4
3
h
3.简谐运动规律
质点在圆周上作等速运 动时，它在该圆直径上的投 影所构成的运动称为简谐运 动。按简谐运动的定义可作 出其位移线图如图4-15所 示。
b）空间凸轮机构
图4-2 凸轮机构运动简图
第4章 凸轮机构
图图4配-44-气3靠的用模凸于车轮内削机燃加构机工机构 第4章 凸轮机构
点击播放1 点击播放2
绕线轴
引线杆
A 盘形凸轮
图4-5 绕线机的引线机构 第4章 凸轮机构
点击播放
刀架
扇形齿轮
圆柱凸轮
点击播放 图4-6 机床自动进给机构 第4章 凸轮机构
机械设计基础
（第4版）
柴鹏飞 万丽雯 主编
第4章 凸轮机构
第4章 凸轮机构
4.1 凸轮机构的应用及类型 4.2 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 4.3 图解法设计盘形凸轮轮廓 4.4* 凸轮机构设计中的几个问题 4.5* 凸轮的结构与材料
实例分析
第4章 凸轮机构
教学要求
能力目标
1.凸轮机构工作原理分析的能力。 2.图解法绘制凸轮轮廓的能力。
知识要素
1.凸轮机构的结构、特点、应用及分类。 2.从动件常用运动规律及其选择。 3.反转法原理、滚子半径的选择、压力角、基 圆半径的确定。 4．图解法绘制凸轮轮廓曲线的方法。
第4章 凸轮机构
柔性冲击
1 23 4 5
δ0
v
2hω/δ0
h/2
6δ
δ
a 4hω2/δ02
δ
第4章 凸轮机构
图4-14 等加速等减速运动规律线图
5 6s
4
3
h
3.简谐运动规律
质点在圆周上作等速运 动时，它在该圆直径上的投 影所构成的运动称为简谐运 动。按简谐运动的定义可作 出其位移线图如图4-15所 示。
b）空间凸轮机构
图4-2 凸轮机构运动简图
第4章 凸轮机构
图图4配-44-气3靠的用模凸于车轮内削机燃加构机工机构 第4章 凸轮机构
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绕线轴
引线杆
A 盘形凸轮
图4-5 绕线机的引线机构 第4章 凸轮机构
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扇形齿轮
圆柱凸轮
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机械设计基础
（第4版）
柴鹏飞 万丽雯 主编
第4章 凸轮机构
第4章 凸轮机构
4.1 凸轮机构的应用及类型 4.2 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 4.3 图解法设计盘形凸轮轮廓 4.4* 凸轮机构设计中的几个问题 4.5* 凸轮的结构与材料
实例分析
第4章 凸轮机构
教学要求
能力目标
1.凸轮机构工作原理分析的能力。 2.图解法绘制凸轮轮廓的能力。
知识要素
1.凸轮机构的结构、特点、应用及分类。 2.从动件常用运动规律及其选择。 3.反转法原理、滚子半径的选择、压力角、基 圆半径的确定。 4．图解法绘制凸轮轮廓曲线的方法。
第4章 凸轮机构
机械基础之设计凸轮介绍课件
子、滑块等
03
机架：支撑凸轮 和从动件的构件， 通常为刚性结构
04
驱动装置：为凸 轮提供动力的装 置，如电动机、
液压泵等
05
导向装置：保证 从动件在运动过 程中保持正确的
方向和位置
06
锁紧装置：防止 从动件在运动过 程中松动或脱落
07
安全保护装置： 防止凸轮机构在 运行过程中出现
故障或损坏
08
润滑系统：为凸 轮机构提供润滑， 减少磨损，提高
机械基础之设计凸轮介 绍课件
ห้องสมุดไป่ตู้演讲人
目录
01. 凸轮的基本概念 02. 凸轮的设计原理 03. 凸轮的应用实例 04. 凸轮设计的发展趋势
凸轮的基本概念
凸轮的定义
01
凸轮是一种机械 零件，用于将旋 转运动转换为线
性运动
02
凸轮通常由一个 圆柱体和一个或 多个凸起部分组
成
03
凸轮通过与从动 件的接触，使从 动件产生预期的
凸轮的应用实例
凸轮在机械设备中的应用
凸轮在汽车发动机中 的应用：控制气门开 闭，实现进气和排气
凸轮在食品加工设备 中的应用：控制食品
的切割和包装
凸轮在印刷机中的应 用：控制纸张的输送
和印刷
凸轮在机器人中的应 用：控制机器人的运
动和操作
凸轮在纺织机中的应 用：控制纱线的输送
和织造
凸轮在医疗器械中的 应用：控制医疗器械
轻量化设计
材料选择：使用轻质材料，如铝 合金、复合材料等
结构优化：采用优化设计方法， 减少不必要的材料和结构
制造工艺：采用先进的制造工艺， 如3D打印、激光切割等
集成化设计：将多个功能集成到一 个部件中，减少部件数量和重量
03
机架：支撑凸轮 和从动件的构件， 通常为刚性结构
04
驱动装置：为凸 轮提供动力的装 置，如电动机、
液压泵等
05
导向装置：保证 从动件在运动过 程中保持正确的
方向和位置
06
锁紧装置：防止 从动件在运动过 程中松动或脱落
07
安全保护装置： 防止凸轮机构在 运行过程中出现
故障或损坏
08
润滑系统：为凸 轮机构提供润滑， 减少磨损，提高
机械基础之设计凸轮介 绍课件
ห้องสมุดไป่ตู้演讲人
目录
01. 凸轮的基本概念 02. 凸轮的设计原理 03. 凸轮的应用实例 04. 凸轮设计的发展趋势
凸轮的基本概念
凸轮的定义
01
凸轮是一种机械 零件，用于将旋 转运动转换为线
性运动
02
凸轮通常由一个 圆柱体和一个或 多个凸起部分组
成
03
凸轮通过与从动 件的接触，使从 动件产生预期的
凸轮的应用实例
凸轮在机械设备中的应用
凸轮在汽车发动机中 的应用：控制气门开 闭，实现进气和排气
凸轮在食品加工设备 中的应用：控制食品
的切割和包装
凸轮在印刷机中的应 用：控制纸张的输送
和印刷
凸轮在机器人中的应 用：控制机器人的运
动和操作
凸轮在纺织机中的应 用：控制纱线的输送
和织造
凸轮在医疗器械中的 应用：控制医疗器械
轻量化设计
材料选择：使用轻质材料，如铝 合金、复合材料等
结构优化：采用优化设计方法， 减少不必要的材料和结构
制造工艺：采用先进的制造工艺， 如3D打印、激光切割等
集成化设计：将多个功能集成到一 个部件中，减少部件数量和重量
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机械基础—凸轮机构
Copyright 机械工业出版社
案例导入
凸轮机构是机械中的一种常用机构，常用于将主动件 的连续转动转变为从动件的往复移动或摆动，能使从动件 获得预先给定的运动规律，因而广泛用于自动化和半自动 化机械中。
自动车床中的转塔式自动换刀装置
机械工业出版社
案例导入
问题： （1）凸轮的类型有几种，可以实现何种运动？ （2）如何设计凸轮的轮廓以实现从动件预期的运动规律？ （3）如何设计可以保证机构具有良好的传动性能？
3
熟练掌握用图解法设计对心 直动从动件盘形凸轮轮廓
机械工业出版社
学习重点、难点
1
凸轮机构的工作原理、类 型和特点
凸轮从动件常用的运动规
2 律和运动特性
3
图解法设计尖顶对心直动 从动件凸轮轮廓
机械工业出版社
11.1 凸轮机构的特点、应用和分类
凸轮机构的工作原理：借助凸轮的轮廓实现从动件预期 的运动规律。
ω转动时，从动件在推程或回程中 ，前半程为等加速运动，后半程为 等减速运动，且加速度的绝对值相 等的运动规律，称之为等加速等减 速运动规律。
机械工业出版社
11.2 从动件的常用运动规律
(2)运动方程 位移方程:
s=(2h/ Φ0 2 )φ2——加速段 (0 ≤φ≤Φ 0 /2) s=h-2h /Φ 0 2 （Φ0 –φ）2 —减速段 (Φ /2 ≤φ ≤Φ0)
速度方程：
v=4hωφ / Φ0 2——加速段 (0 ≤φ≤Φ0 /2)
v=4h ω /Φ0 2 （Φ0–φ） —减速段
(Φ0 /2 ≤φ ≤Φ0)
机械工业出版社
11.2 从动件的常用运动规律
(2)运动方程 加速度方程:
a=4hω/Φ02 ——加速段 (0 ≤φ≤ Φ0 /2) a=-4hω / Φ02—减速段 (Φ0 /2 ≤φ≤Φ0)
机械工业出版社
11.1 凸轮机构的应用和分类
1.凸轮机构的应用
经分析可知：凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成
机械工业出版社
11.1 凸轮机构的应用和分类
2.凸轮机构的特点
优点：（1）与连杆机构相比，其结构简单、紧凑、设计方便。 （2）从动件便于准确地实现预期的运动规律和轨迹。
缺点：凸轮与从动件为点线接触、压强大、易磨损，所以常用于 传力不大的机械、仪表及控制机构中。
远休止：当凸轮连续转动时，从动件尖端被在最高点位 置不动的过程。
机械工业出版社
11.2 从动件的常用运动规律
远程休止角Φ s：在远休止时，当凸轮继续转动，凸轮所转过的角 度，用Φ s 表示。
回程：当凸轮连续转动时，从动件尖端由最高点回到最低点的过程。
回程运动角Φ 0 ′：在回程中，凸轮所转过的角度，用Φ 0 ′ 表示。
机械工业出版社
11.2 从动件的常用运动规律
（2）运动方程
位移方程:s=hφ /Φ0 (0≤ φ ≤ Φ0 )
速度方程:v=hω/Φ0 (0 ≤φ ≤ Φ0)
加速度方程:a=0
(0 ≤φ ≤ Φ0)
（3） 运动线图
位移线图－斜直线
速度线图－水平线
加速度线图－与水平坐标轴重合
机械工业出版社
11.2 从动件的常用运动规律
机械工业出版社
11.2 从动件的常用运动规律
推程：当凸轮连续转动时，从动件尖端被凸轮轮廓由最 低点推至最高点的过程。
行程（h）:从动件由最低点上升到最高点的距离称为行 程，用h表示。
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11.2 从动件的常用运动规律
推程运动角Φ0 ：在推程中，凸轮相应的转角称为推程 运动角，用Φ0表示。
自动车床中的转塔式自动换刀装的特点、应用和分类 2 从动件常用的运动规律 3 凸轮轮廓曲线的设计 4 凸轮工作轮廓的校核 5 凸轮机构的结构和材料 6 综合案例分析 7 课堂练习
机械工业出版社
学习目标
1
了解凸轮机构的工作原理、 分类和应用
2
掌握从动件常用的运动规律 和运动特性
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
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11.1 凸轮机构的应用和分类
此外，为了使凸轮与从动件始终保持接触，还可以利 用重力、弹簧力或依靠凸轮上不凹槽来实现。
力锁合
形锁合
机械工业出版社
11.2 从动件的常用运动规律
11.2.1 凸轮机构的运动过程及有关名称 1.凸轮机构的运动过程 基圆（r0）：以凸轮最小向径作的圆称为基圆，其半径 称为基圆半径，用表示r0。
答案：基圆半径r0=15mm; 从动件的行程h=50mm。
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11.2 从动件的常用运动规律
11.2.2 从动件常用的运动规律 从动件的运动规律：是指从动件位移s、速度v、加速度
a随凸轮转角φ的变化规律。
机械工业出版社
11.2 从动件的常用运动规律
1.等速运动规律 （1）概念：当凸轮以等角速度ω转动时，从动件在推程 或回程中的速度保持不变的运动规律，称之为等速运动规律。
（4）运动特性分析 刚性冲击：从动件的瞬时加速度 趋于无穷大时，惯性力也趋于无穷大 ，致使机构产生强烈的冲击，这种 冲击称为刚性冲击。 （5）适用范围：由于产生刚性冲 击，故只适用低速、轻载的凸轮机构。
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11.2 从动件的常用运动规律
2.等加速等减速运动规律 (1)概念：当凸轮以等角速度
自动车床靠模机构
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11.1 凸轮机构的应用和分类
11.1.2 凸轮机构的分类 1.按凸轮形状分类 （1）盘形凸轮 （2）移动凸轮 （3）圆柱凸轮
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
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11.1 凸轮机构的应用和分类
2.按从动件结构形状分类 （1）尖顶从动件 （2）滚子从动件 （3）平底从动件
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11.2 从动件的常用运动规律
近休止：当凸轮连续转动时，从动件尖端被在最低点 位置不动的过程。
近休止角Φ sˊ：在近休止时，凸轮所转过的角度，用
Φ
ˊ s
表示。
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11.2 从动件的常用运动规律
想一想 练一练 如图11-5所示凸轮机构运动简图，凸轮的实际轮廓线
为一圆，其圆心为A点，半径R=40mm， LOA=25mm。试 确定凸轮的基圆半径和从动件的行程。
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11.2 从动件的常用运动规律
（3）运动特性分析： 柔性冲击：从动件的瞬时加速
度发生有限值变化，惯性力也发生 有限值变化，机构由此受到的冲击 称为柔性冲击。
（４）适用范围：由于存在柔性冲 击，故仅适用中、低速场合。
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案例导入
凸轮机构是机械中的一种常用机构，常用于将主动件 的连续转动转变为从动件的往复移动或摆动，能使从动件 获得预先给定的运动规律，因而广泛用于自动化和半自动 化机械中。
自动车床中的转塔式自动换刀装置
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案例导入
问题： （1）凸轮的类型有几种，可以实现何种运动？ （2）如何设计凸轮的轮廓以实现从动件预期的运动规律？ （3）如何设计可以保证机构具有良好的传动性能？
3
熟练掌握用图解法设计对心 直动从动件盘形凸轮轮廓
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学习重点、难点
1
凸轮机构的工作原理、类 型和特点
凸轮从动件常用的运动规
2 律和运动特性
3
图解法设计尖顶对心直动 从动件凸轮轮廓
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11.1 凸轮机构的特点、应用和分类
凸轮机构的工作原理：借助凸轮的轮廓实现从动件预期 的运动规律。
ω转动时，从动件在推程或回程中 ，前半程为等加速运动，后半程为 等减速运动，且加速度的绝对值相 等的运动规律，称之为等加速等减 速运动规律。
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11.2 从动件的常用运动规律
(2)运动方程 位移方程:
s=(2h/ Φ0 2 )φ2——加速段 (0 ≤φ≤Φ 0 /2) s=h-2h /Φ 0 2 （Φ0 –φ）2 —减速段 (Φ /2 ≤φ ≤Φ0)
速度方程：
v=4hωφ / Φ0 2——加速段 (0 ≤φ≤Φ0 /2)
v=4h ω /Φ0 2 （Φ0–φ） —减速段
(Φ0 /2 ≤φ ≤Φ0)
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11.2 从动件的常用运动规律
(2)运动方程 加速度方程:
a=4hω/Φ02 ——加速段 (0 ≤φ≤ Φ0 /2) a=-4hω / Φ02—减速段 (Φ0 /2 ≤φ≤Φ0)
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11.1 凸轮机构的应用和分类
1.凸轮机构的应用
经分析可知：凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成
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11.1 凸轮机构的应用和分类
2.凸轮机构的特点
优点：（1）与连杆机构相比，其结构简单、紧凑、设计方便。 （2）从动件便于准确地实现预期的运动规律和轨迹。
缺点：凸轮与从动件为点线接触、压强大、易磨损，所以常用于 传力不大的机械、仪表及控制机构中。
远休止：当凸轮连续转动时，从动件尖端被在最高点位 置不动的过程。
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11.2 从动件的常用运动规律
远程休止角Φ s：在远休止时，当凸轮继续转动，凸轮所转过的角 度，用Φ s 表示。
回程：当凸轮连续转动时，从动件尖端由最高点回到最低点的过程。
回程运动角Φ 0 ′：在回程中，凸轮所转过的角度，用Φ 0 ′ 表示。
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11.2 从动件的常用运动规律
（2）运动方程
位移方程:s=hφ /Φ0 (0≤ φ ≤ Φ0 )
速度方程:v=hω/Φ0 (0 ≤φ ≤ Φ0)
加速度方程:a=0
(0 ≤φ ≤ Φ0)
（3） 运动线图
位移线图－斜直线
速度线图－水平线
加速度线图－与水平坐标轴重合
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11.2 从动件的常用运动规律
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11.2 从动件的常用运动规律
推程：当凸轮连续转动时，从动件尖端被凸轮轮廓由最 低点推至最高点的过程。
行程（h）:从动件由最低点上升到最高点的距离称为行 程，用h表示。
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11.2 从动件的常用运动规律
推程运动角Φ0 ：在推程中，凸轮相应的转角称为推程 运动角，用Φ0表示。
自动车床中的转塔式自动换刀装的特点、应用和分类 2 从动件常用的运动规律 3 凸轮轮廓曲线的设计 4 凸轮工作轮廓的校核 5 凸轮机构的结构和材料 6 综合案例分析 7 课堂练习
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学习目标
1
了解凸轮机构的工作原理、 分类和应用
2
掌握从动件常用的运动规律 和运动特性
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
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11.1 凸轮机构的应用和分类
此外，为了使凸轮与从动件始终保持接触，还可以利 用重力、弹簧力或依靠凸轮上不凹槽来实现。
力锁合
形锁合
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11.2 从动件的常用运动规律
11.2.1 凸轮机构的运动过程及有关名称 1.凸轮机构的运动过程 基圆（r0）：以凸轮最小向径作的圆称为基圆，其半径 称为基圆半径，用表示r0。
答案：基圆半径r0=15mm; 从动件的行程h=50mm。
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11.2 从动件的常用运动规律
11.2.2 从动件常用的运动规律 从动件的运动规律：是指从动件位移s、速度v、加速度
a随凸轮转角φ的变化规律。
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11.2 从动件的常用运动规律
1.等速运动规律 （1）概念：当凸轮以等角速度ω转动时，从动件在推程 或回程中的速度保持不变的运动规律，称之为等速运动规律。
（4）运动特性分析 刚性冲击：从动件的瞬时加速度 趋于无穷大时，惯性力也趋于无穷大 ，致使机构产生强烈的冲击，这种 冲击称为刚性冲击。 （5）适用范围：由于产生刚性冲 击，故只适用低速、轻载的凸轮机构。
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11.2 从动件的常用运动规律
2.等加速等减速运动规律 (1)概念：当凸轮以等角速度
自动车床靠模机构
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11.1 凸轮机构的应用和分类
11.1.2 凸轮机构的分类 1.按凸轮形状分类 （1）盘形凸轮 （2）移动凸轮 （3）圆柱凸轮
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
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11.1 凸轮机构的应用和分类
2.按从动件结构形状分类 （1）尖顶从动件 （2）滚子从动件 （3）平底从动件
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11.2 从动件的常用运动规律
近休止：当凸轮连续转动时，从动件尖端被在最低点 位置不动的过程。
近休止角Φ sˊ：在近休止时，凸轮所转过的角度，用
Φ
ˊ s
表示。
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11.2 从动件的常用运动规律
想一想 练一练 如图11-5所示凸轮机构运动简图，凸轮的实际轮廓线
为一圆，其圆心为A点，半径R=40mm， LOA=25mm。试 确定凸轮的基圆半径和从动件的行程。
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11.2 从动件的常用运动规律
（3）运动特性分析： 柔性冲击：从动件的瞬时加速
度发生有限值变化，惯性力也发生 有限值变化，机构由此受到的冲击 称为柔性冲击。
（４）适用范围：由于存在柔性冲 击，故仅适用中、低速场合。