课件4：凸轮机构
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《凸轮机构设计新》课件
可实现复杂的运动规律，满足各种不同 的工作需求。
凸轮与从动件之间的接触为点或线，因 此具有较高的传动效率和可靠性。
特点 结构简单，紧凑，设计方便。
凸轮机构的应用领域
01
02
03
04
汽车工业
用于控制气门开启和关闭，以 及汽油机的喷油和点火。
自动化生产线
用于实现各种自动化操作，如 装配、检测、包装等。
廓。
反求设计法适用于对现有设备进 行改造或修复的情况，可以通过 测量实物模型快速准确地设计出
所需的凸轮轮廓。
反求设计法需要使用测量设备和 相关软件进行操作，对测量精度
和数据处理能力要求较高。来自01新型凸轮机构研究
非圆凸轮机构
总结词
非圆凸轮机构是一种新型的凸轮机构，其工作原理与传统的圆形凸轮机构不同 。
01
凸轮机构设计基础
凸轮机构的基本类型
盘形凸轮机构
由凸轮、从动件和机架组 成，凸轮轮廓与从动件之 间形成运动副。
移动凸轮机构
凸轮做直线往复运动，从 动件根据需要设计成各种 运动形式。
圆柱凸轮机构
凸轮做旋转运动，从动件 做复杂的空间曲线运动。
凸轮机构的运动规律
等速运动规律
凸轮以等角速度转动，从动件以 等速度运动，适用于低速轻载场
总结词
汽车发动机配气机构是凸轮机构的重要应用之一，通过凸轮的转动来控制气门的开启和关闭，实现发动机的进气 和排气过程。
详细描述
汽车发动机配气机构中的凸轮设计需要精确控制气门的开启和关闭时间，以确保发动机的正常运转。凸轮的形状 和尺寸对气门的运动轨迹和速度有直接影响，进而影响发动机的性能和效率。
自动化机械手
《凸轮机构设计新》 ppt课件
凸轮机构(机械原理)ppt课件
(1) 尖顶移动从动件盘形凸轮机构的设计
S y
-
S
B1
2
S
rb B0
B
S0
O e C0 C
x
xBcos()xB1sin()yB1 yBsin()xB1cos()yB1
尖顶移动从动件盘形凸轮机构
y
B1
-
平面旋转矩阵
xB yB
R
xB1 yB1
S0 S
rb B0
B
cos() sin()
R
AB
O
C F D E
改进型等速运动规律
梯形加速度运动规律
三、从动件运动规律设计：
1、从动件的最大速度vmax要尽量小； 2、从动件的最大加速度amax要尽量小； 3、从动件的最大跃动度jmax要尽量小。
从动件常用基本运动规律特性
运动规律
Vmax
amax
(h /) (h 2/2)
冲击特 性
3）凸轮机构曲线轮廓的设计
4）绘rb制凸e轮机构工作图 rb
§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
运动循环的类型
S ()
S ()
ΦΦ S Φ '
2π
Φ' S
升-停-回-停型 (RDRD)
S ()
Φ Φ'
2π
Φ' S
升-回-停型 (RRD)
S ()
j=3(6c3 + 24c4 + ……+n(n-1)(n-2)cnn-3)
式中，为凸轮的转角（rad）； c0，c1，c2，… ， 为n+1个待定系数。
1、n=1的运动规律 等速运动规律
第4章凸轮机构课件
s=R-R cosθ
在此图中R=h/2， 当凸轮转角φ=Φ时，θ＝π，则θ/π=φ/Φ。 将R, θ代入上式并对φ求一阶和二阶导数，可得从动件在推程中 作简谐运动时的运动方程为
s
h 2
1
c
os
v
h
2
sin
(4-4)
a
2h
22
2
cos
当从动件按简谐运动规律运动时，如图4-1１所示，其加速 度曲线为余弦曲线，故又称为余弦加速度运动规律。由加速度 线图可知，这种运动规律在开始和终止两点处加速度有突变， 也会产生柔性冲击，只适用于中速场合。只有当加速度曲线保 持连续(如图4-1１中的虚线所示)时， 才能避免柔性冲击。
可以作出从动件的速度线图(v—φ线图)和从动件的加速度线图
(a—φ线图)， 它们统称为从动件的运动线图。
图4-7 尖顶移动从动件凸轮机构
4.2.1
1.
从动件在推程作等速运动时，其位移、速度和加速度的运 动线图如图4-8所示。在此阶段，经过时间t0(相应的凸轮转角为
Φ)，从动件完成升程h，所以从动件的速度v0＝h／t0为常数， 速
(2) 对从动件的运动规律有特殊要求，而凸轮转速又不高 时，应首先从满足工作需要出发来选择从动件的运动规律，其 次考虑其动力特性和是否便于加工。例如，对于图4-3所示的自 动机床上控制刀架进给的凸轮机构，为了使被加工的零件具有 较好的表面质量，同时使机床载荷稳定，一般要求刀具进刀时 作等速运动。在设计这一凸轮机构时，对应于进刀过程的从动 件的运动规律应选取等速运动规律。但考虑到全推程等速运动 规律在运动起始和终止位置时有刚性冲击，动力学特性较差， 可在这两处作适当改进，以保证在满足刀具等速进刀的前提下， 又具有较好的动力学特性。
在此图中R=h/2， 当凸轮转角φ=Φ时，θ＝π，则θ/π=φ/Φ。 将R, θ代入上式并对φ求一阶和二阶导数，可得从动件在推程中 作简谐运动时的运动方程为
s
h 2
1
c
os
v
h
2
sin
(4-4)
a
2h
22
2
cos
当从动件按简谐运动规律运动时，如图4-1１所示，其加速 度曲线为余弦曲线，故又称为余弦加速度运动规律。由加速度 线图可知，这种运动规律在开始和终止两点处加速度有突变， 也会产生柔性冲击，只适用于中速场合。只有当加速度曲线保 持连续(如图4-1１中的虚线所示)时， 才能避免柔性冲击。
可以作出从动件的速度线图(v—φ线图)和从动件的加速度线图
(a—φ线图)， 它们统称为从动件的运动线图。
图4-7 尖顶移动从动件凸轮机构
4.2.1
1.
从动件在推程作等速运动时，其位移、速度和加速度的运 动线图如图4-8所示。在此阶段，经过时间t0(相应的凸轮转角为
Φ)，从动件完成升程h，所以从动件的速度v0＝h／t0为常数， 速
(2) 对从动件的运动规律有特殊要求，而凸轮转速又不高 时，应首先从满足工作需要出发来选择从动件的运动规律，其 次考虑其动力特性和是否便于加工。例如，对于图4-3所示的自 动机床上控制刀架进给的凸轮机构，为了使被加工的零件具有 较好的表面质量，同时使机床载荷稳定，一般要求刀具进刀时 作等速运动。在设计这一凸轮机构时，对应于进刀过程的从动 件的运动规律应选取等速运动规律。但考虑到全推程等速运动 规律在运动起始和终止位置时有刚性冲击，动力学特性较差， 可在这两处作适当改进，以保证在满足刀具等速进刀的前提下， 又具有较好的动力学特性。
凸轮机构ppt课件
得到任意预定的运动规律。
缺点
1）凸轮为高副接触（点或 线）压力较大，点、线接触 易磨损； 2）凸轮轮廓加工困难，费 用较高； 3）行程不大
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8
应用范围
机器的操纵控制机构、自动 机械、仪器、汽车发动机中 控制气门启闭的配合机构。 木质玩具、内燃机、纺织机、 印刷机
ห้องสมุดไป่ตู้
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9
THANKS
移动凸轮
4
曲面凸轮
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5
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圆柱凸轮
6
动杆的端部形状分类
尖顶：构造简单，易磨损——作用力不大，速度低——如仪表机构中 滚子：磨损小——传递较大的动力——应用广 平顶：凸轮与评定接触面间易形成油膜，润滑较好——用于高速传动
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7
优点与缺点
优点
结构简单、紧凑、设计方便， 因此在机床、纺织机械、轻工 机械、印刷机械、机电一体化 装配中大量应用。只要做出适 当的凸轮轮廓，就能使从动杆
往复运动
凸轮机构
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1
凸轮机构
构成：凸轮、从动件和机架组成
与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预 定的运动规律的构件，一般做往复直线 运动或摆动，称为从动件。
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2
凸轮机构
原理：由凸轮的回转运动或往复运动
推动从动件作规定往复移动或摆动的机 构。
尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意 运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。
为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。 具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的 一种。
一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数
缺点
1）凸轮为高副接触（点或 线）压力较大，点、线接触 易磨损； 2）凸轮轮廓加工困难，费 用较高； 3）行程不大
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应用范围
机器的操纵控制机构、自动 机械、仪器、汽车发动机中 控制气门启闭的配合机构。 木质玩具、内燃机、纺织机、 印刷机
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移动凸轮
4
曲面凸轮
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圆柱凸轮
6
动杆的端部形状分类
尖顶：构造简单，易磨损——作用力不大，速度低——如仪表机构中 滚子：磨损小——传递较大的动力——应用广 平顶：凸轮与评定接触面间易形成油膜，润滑较好——用于高速传动
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7
优点与缺点
优点
结构简单、紧凑、设计方便， 因此在机床、纺织机械、轻工 机械、印刷机械、机电一体化 装配中大量应用。只要做出适 当的凸轮轮廓，就能使从动杆
往复运动
凸轮机构
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1
凸轮机构
构成：凸轮、从动件和机架组成
与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预 定的运动规律的构件，一般做往复直线 运动或摆动，称为从动件。
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2
凸轮机构
原理：由凸轮的回转运动或往复运动
推动从动件作规定往复移动或摆动的机 构。
尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意 运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。
为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。 具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的 一种。
一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数
4矿山机电设备-凸轮机构(共32张)
e
120 ° 90 ° 90 ° 60 °
2.求内等距线
第18页，共32页。
第三节 图解法设计凸轮轮廓
3.对心直动平底从动件盘形凸轮(tūlún)轮廓的绘制
第19页，共32页。
第三节 图解法设计凸轮轮廓
-
1.按中心等 分运动(yùndòng) 规律
第20页，共32页。
第三节 图解法设计凸轮轮廓
第二节 从动件的运动规律
三、简谐运动(jiǎn xié yùn dònɡ)规律
s2
0
v2
位移 H
1(t)
速度
a2
1(t)
加速度
1(t)
始点和终点有柔性 冲击
适用范围：高速凸轮机构
第10页，共32页。
第二节 从动件的运动规律
四、其他(qítā)运动规律
位移 S2 1(t) 曲线：
改进的等加速等减速运动规律
子 可画出正常的
(ɡǔn 实际廓线
zǐ)
半
径
ρ =ρ min-rR
rR
的
确
rR min
实际廓线变尖
定
rR 0.8min, 取（0.1 0.5)r0
rR min
实际廓线干涉， 导致运动失真
第28页，共32页。
第四节 凸轮机构基本参数的确定
三
压力角的许用值
v2
从
直动从动件：
动 件
Fn
Fr
α
[ ] 30 ~ 38
f — 回程运动角
s — 近休止角
第5页，共32页。
第二节 从动件的运动 规律 (yùndòng)
s2
BC
H A r0 A
D 1(t)
凸轮机构解析精选课件PPT
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感谢聆听 批评指导
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感谢您的观看！本教学内容具有更强的时代性和丰富性，更适合学习需要和特点。为了 方便学习和使用，本文档的下载后可以随意修改，调整和打印。欢迎下载！
2021/3/2
22
1 放音键
5
3
摩擦轮
录音机卷带机构
4 皮带轮
2021/3/2
15
自动车床凸轮机构
此自动车床在加工有台阶的销套时，其送料、夹
紧、车外圆与钻孔及切断四道工序的运动及其时序配
合要求，均由凸轮机构来实现。
2021/3/2
16
四、凸轮机构的有关参数
·1、基圆、基圆半径 2、行程 3、转角（运动角）
s
B’
h
应用： 适用于低速、传力小和动作灵敏的场合，如仪表机构中。
2021/3/2
8
2、滚子式从动杆
特点：
滚子和凸轮间为滚动摩擦，摩擦阻力小，可用 来传递较大的动力。
2021/3/2
9
3、平底式从动杆
特点：
凸轮对推杆的作用力始终垂直 于推杆的底边，故受力比较平稳， 且凸轮与底面接触面较大，容易形 成油膜，减少了摩擦。但灵敏性差。
A
D δ's
r0
t
o δ0 δs δ’0 δ's δ
δ0
δ’0
δs
ω
B
C
2021/3/2
17
凸轮机构运动过程
2021/3/2
18
五、从动件运动规律 1、等速运动规律
特点：速度有突变，加速度理 论上由零至无穷大，而使从动 件产生巨大惯性力，机构受强 烈冲击——刚性冲击
凸轮机构完整ppt课件
精品
36
滚子从动件凸轮轮廓曲线的设计步骤：
（1）画出滚子中心的轨
迹（称为理论轮廓曲线）
（2）以理论轮廓上的点为
圆心，滚子半径rT为半径作 一系列的滚子圆，再画滚子
圆的内包络线，则为从动件
β′
凸轮的实际轮廓曲线。
理论轮廓曲线
注意：
n
rT r0
B C
n
实际轮廓曲线
β
（1）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；
44
（2）压力角的校核
凸轮对从动件的作用力F的方向与从动件上力作用点的速度方
向之间所夹的锐角a称为压力角。
F1Fcoas
F2Fsina
自锁：当α增大到一定程度后，以
至于导路的摩擦阻力大于有效分力 时，无论凸轮给予从动件多大的力， 从动件都不能运动。
精品
45
4.4.2 压力角的校核
推荐压力角数值 移动从动件[a]=30°
精品
0
0 0
∞
26
1.等速运动规律
从动件在起始和终止点速度有突变，使瞬时加 速度趋于无穷大，从而产生无限值惯性力，并 由此对凸轮产生冲击 —— 刚性冲击
因此只适用于低速、轻载的场合。
精品
27
s h
1.等加速-等减速运动规律
h/2
从动件在一个行程h中，前 半行程做等加速运动，后半 行程作等减速运动的运动规 律。
对心移动从动件
偏置移动从动件
精品
13
（一）凸轮机构的应用及分类
3）按从动件的运动形式分： 摆动从动件
精品
14
（一）凸轮机构的应用及分类
4）按凸轮高副的锁合方式分：力锁合
精品
15
凸轮机构解说PPT课件
1.滚子半径的选择 2.凸轮机构的压力角 3.凸轮基圆半径的确定
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32
4.5.1 凸轮机构的压力角
压力角：不计摩擦时，凸轮对 从动件的作用力（法向力）与从 动件上受力点速度方向所夹的锐 角。
将从动件所受力F分解为两个 力：
F2 F cos
F1
F
sin
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33
§ 凸轮机构设计中的几个问题
αmax≤［α］(许用压力角)。 凸轮机构的许用压力角［α］可取如下数值:
推程时，移动从动件 ［α］=30°～40°,
摆动从动件 ［α］=45°～50°；
回程时，通常取 ［α］=70°～80°。
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35
4.5.2 凸轮基圆半径的确定
基圆半径愈小，压力角愈大；反之，压力角则愈小。 因此，在选取基圆半径时应注意：
凸轮机构的从动件的常用运动规律及凸轮轮 廓曲线的设计。
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2
4.1 概述
4.1.1 凸轮机构的应用
1. 组成
凸轮机构由凸轮1、从动件2、机 架3三个基本构件组成，是一种高 副机构。其中凸轮是一个具有曲线 轮廓或凹槽的构件，通常作连续等 速转动，从动件则在凸轮轮廓的控 制下按预定的运动规律作往复移动 或摆动。
有等速运动规律、等加速-等减速运动规律、余弦加速度 运动规律、正弦加速度运动规律等。
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14
1.等速运动规律：
从动件在推 程或回程过程 中的运动速度 为常数的运动 规律。
s
v
h 0
h 0
a 0
从动件在推程始末两处，速度
有突变，瞬时加速度理论上为无
穷大，因而产生理论上无穷大的
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32
4.5.1 凸轮机构的压力角
压力角：不计摩擦时，凸轮对 从动件的作用力（法向力）与从 动件上受力点速度方向所夹的锐 角。
将从动件所受力F分解为两个 力：
F2 F cos
F1
F
sin
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§ 凸轮机构设计中的几个问题
αmax≤［α］(许用压力角)。 凸轮机构的许用压力角［α］可取如下数值:
推程时，移动从动件 ［α］=30°～40°,
摆动从动件 ［α］=45°～50°；
回程时，通常取 ［α］=70°～80°。
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4.5.2 凸轮基圆半径的确定
基圆半径愈小，压力角愈大；反之，压力角则愈小。 因此，在选取基圆半径时应注意：
凸轮机构的从动件的常用运动规律及凸轮轮 廓曲线的设计。
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2
4.1 概述
4.1.1 凸轮机构的应用
1. 组成
凸轮机构由凸轮1、从动件2、机 架3三个基本构件组成，是一种高 副机构。其中凸轮是一个具有曲线 轮廓或凹槽的构件，通常作连续等 速转动，从动件则在凸轮轮廓的控 制下按预定的运动规律作往复移动 或摆动。
有等速运动规律、等加速-等减速运动规律、余弦加速度 运动规律、正弦加速度运动规律等。
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1.等速运动规律：
从动件在推 程或回程过程 中的运动速度 为常数的运动 规律。
s
v
h 0
h 0
a 0
从动件在推程始末两处，速度
有突变，瞬时加速度理论上为无
穷大，因而产生理论上无穷大的
凸轮机构及其他常用机构ppt课件
11
4.1.2 凸轮机构的分类
3.按从动件的运动方式分类 (1)移动从动件，从动件做往复直线移动。 (2)摆动从动件，从动件做往复摆动。 4.按锁合方式分类 使从动件与凸轮轮廓始终保持接触的特性称为 锁合。 (1)力锁合 利用重力、弹簧力或其他力锁合。 凸轮机构利用弹簧力锁合。 (2)形锁合 利用凸轮和从动件的特殊几何形状 锁合。
从动件的端部结构精选形pp式t
10
4.1.2 凸轮机构的分类
(2)滚子从动件
从动件端部装有可以自由转动的滚子， 滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，借以减小 与凸轮轮廓接触表面的磨损。
(3)平底从动件
从动件的端部是一平底，这种从动件与
凸轮轮廓接触处在一定条件下易形成油膜，
利于润滑，能传动较大的作用力。
精选ppt
滚子半径的精选选pp择t
23
4.4.1 滚子半径的选择
1.凸轮理论轮廓的内凹部分
由图(a)可得
ρa=ρmin+rT
实际轮廓曲线曲率半径总大于理论轮廓曲 线曲率半径。因此，不论选择多大的滚子，都 能作出实际轮廓曲线。
由图(b)～图(d)可得
ρa=ρmin-rT
精选ppt
24
4.4.1 滚子半径的选择
凸轮加给从动件
的作用力F沿凸轮轮 廓的法线n-n方向传
递。从动件上受到
的力F的方向与该力 作用点的线速度v的
方向之间所夹锐角
α称为凸轮机构在
该位置的压力角。
精选ppt 凸轮机构压力角
27
4.4.3 基圆半径的确定
基圆半径一般可根据经验公式选择
即
r0≥0.9ds+（7～9）mm
依据选定的r0设计出凸轮轮廓后，应进行
《凸轮机构》课件
凸轮机构的检测与测量技术
常用检测方法
• 摄像测量 • 激光测量 • 经验法
测量技术的应用
• 凸轮运动参数测量 • 凸轮副尺寸测量 • 凸轮轴和轨迹测量
实验室检测和在 线监测
探索常见的凸轮机构检测 方法，以及在线监测在工 业生产中的应用。
凸轮机构的损坏和未来发展
凸轮机构的损坏模式分析 凸轮机构在自动化生产中的应用 凸轮机构的未来发展趋势
3
热处理和凸轮机构
介绍凸轮机构热处理的重要性以及常用的热处理方法。
凸轮机构的分析和优化
1 凸轮机构的转动力学分析
通过转动力学分析，研究凸轮机构的转动行为和相关参数。
2 凸轮机构的运动优化
了解如何通过设计和优化凸轮机构来提高其性能和工作效率。
3 凸轮机构的失效分析
探讨凸轮机构中可能出现的失效模式和如何进行失效分析。
解析工程师是如何优化凸轮机构以满足特定需 求和性能要求的。
凸轮机构的未来发展
展望凸轮机构在自动化生产和科技进步推动下 的前景和趋势。
凸轮机构的设计和分析
凸轮机构设计原则
探索凸轮机构设计的基本原则和步骤，以 确保其功能和性能的最佳表现。
凸轮运动曲线及特点
研究常见凸轮运动曲线的特点，如简谐曲 线、抛物线曲线和椭圆曲线。
凸轮机构的运动学分析
通过运动学分析，了解凸轮机构的运动特 性和关键参数。
举例：汽车凸轮轴设计
以汽车领域为例，深入分析和解释凸轮轴 在发动机中的设计和优化。
凸轮机构的制造和材料选择
1
凸轮机构的制造方法
介绍凸轮机构常见的制造方法，如车削、磨削和电火花加工。
2
凸轮机构中的材料选择
探讨在设计凸轮机构时，如何选择适当的材料以满足强度和耐磨性要求。
凸轮机构ppt课件
容易磨损，为延长使用寿命，传递动力不 宜过大。 • (5)凸轮轮廓曲线不易加工。
凸轮机构的类型
按凸轮形式分
• 凸轮机构按凸轮的形状与从动件形式可分为不同类型。
• 1．按凸轮形状分
• （1）盘形凸轮 凸轮的基本形式，应用最广。但从动件的行程不能 太大，否则凸轮变化过大，对凸轮机构的工作不利，所以一般应用于 行程较短的场合。
• （2）移动凸轮（板状凸轮） 可视为回转中心趋向于无穷远的盘形 凸轮，它相对于机架作直线往复移动。图1中用以车制手柄的靠模就 是采用移动凸轮
• 机构。移动凸轮机构在靠模仿形机械中应用较广。上述两种凸轮组成 机构时，凸轮与从动件的相对运动是平面运动，因此，上述两种凸轮 机构称为平面凸轮机构，其凸轮称为平面凸轮。
• （3）圆柱凸轮 在圆柱面上开有曲线凹槽，或在圆柱端面上制出 曲线轮廓，可使从动件得到较大的行程。属于空间凸轮机构（图2)。
凸轮机构的类型 (按照凸轮形式分)
图2
图3
凸轮结构
凸轮结构
凸轮结构
滚子结构
滚子结构
滚子结构
凸轮和从动件接触端的材质
构ppt课件
Uintage style
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凸轮机构的特点
• 凸轮机构的应用特点有： • (1)便于准确地实现给定的运动规律。 • （2）结构简单紧凑，易于设计； • (3)凸轮机构可以高速起动，动作准确可靠。 • (4)凸轮与从动件为高副接触，不便润滑，
凸轮机构的类型
按凸轮形式分
• 凸轮机构按凸轮的形状与从动件形式可分为不同类型。
• 1．按凸轮形状分
• （1）盘形凸轮 凸轮的基本形式，应用最广。但从动件的行程不能 太大，否则凸轮变化过大，对凸轮机构的工作不利，所以一般应用于 行程较短的场合。
• （2）移动凸轮（板状凸轮） 可视为回转中心趋向于无穷远的盘形 凸轮，它相对于机架作直线往复移动。图1中用以车制手柄的靠模就 是采用移动凸轮
• 机构。移动凸轮机构在靠模仿形机械中应用较广。上述两种凸轮组成 机构时，凸轮与从动件的相对运动是平面运动，因此，上述两种凸轮 机构称为平面凸轮机构，其凸轮称为平面凸轮。
• （3）圆柱凸轮 在圆柱面上开有曲线凹槽，或在圆柱端面上制出 曲线轮廓，可使从动件得到较大的行程。属于空间凸轮机构（图2)。
凸轮机构的类型 (按照凸轮形式分)
图2
图3
凸轮结构
凸轮结构
凸轮结构
滚子结构
滚子结构
滚子结构
凸轮和从动件接触端的材质
构ppt课件
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凸轮机构的特点
• 凸轮机构的应用特点有： • (1)便于准确地实现给定的运动规律。 • （2）结构简单紧凑，易于设计； • (3)凸轮机构可以高速起动，动作准确可靠。 • (4)凸轮与从动件为高副接触，不便润滑，
第4讲凸轮机构设计
轮
元素形状分类
机
构
分 类
3. 按从动件的运动
形式分类
尖顶从动件
滚子从动件 平底从动件 直动从动件
对心直动从动件 偏置直动从动件
摆动从动件
4. 按凸轮高副的锁 合方式分类
力锁合 形锁合
§4－2 从动件的常用运动规律
凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式； 2)推杆运动规律； 3)合理确定结构尺寸； 4)设计轮廓曲线。
2、按从动件运动副元素形状分类
1）尖顶从动件：从动件的端部呈尖点，特点是能与 任何形状的凸轮轮廓上各点相接触，因而理论上可实 现任意预期的运动规律。
特点： 是研究其他型式从动件凸轮机构的基础。构造简单， 尖顶易磨损，只能用于轻载低速的场合，多用于仪 表机构。
对心直动尖顶从动件
偏置直动尖顶从动件
2）滚子从动件：从动件的端部装有滚子。
3、根据从动件的运动形式分类
1）直动从动件：按其从动件导路是否通过凸轮回转中 心分为对心直动从动件和偏置直动从 动件凸轮机构。
对心直动尖顶从动件
偏置直动尖顶从动件
2）摆动从动件：从动件的运动为绕固定轴的摆动。
摆动尖顶从动件
摆动滚子从动件
4、按凸轮高副的锁合方式分类 所谓的锁合是指保持从动件与凸轮之间的高副接触。
o
回程：
a2
s2＝h[1＋cos(πδ1/δh)]/2
v2＝-πhω1sin(πδ1/δh)δ1/2δh
o
a2＝-π2hω12 cos(πδ1/δh)/2δh2
在起始和终止处理论上a2为有限值，产生柔性冲击。
应用：存在柔性冲击，应用于中速的场合。
作图步骤：
s2
机械原理凸轮机构精品ppt课件
38
二、从动件运动规律的选择
1.机器的工作过程只要求凸轮转过一角度时，推杆完成 一行程h或φ，对运动规律并无严格要求。
则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲 线。如夹紧凸轮。
φ ω
工件
39
2. 机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作 要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮。
设计：凸轮轮廓曲线。
ω
r0
o
44
μs＝（ ）mm/mm
8’ 9’
7’
11’
5’ 3’
1’
12’
13’ 14’
12 345 67 8 9 11 13 15
μφ＝（ ）°/mm
取适当的比例尺μl＝μs
-ω ω
15
o
45
设计步骤：
① 按给定从动件的运动规律绘制从动件的位移线图。 ② 确定从动件尖底的初始位置。 ③ 确定导路在反转过程中的一系列位置。 ④ 确定尖底在反转过程中的一系列位置。 ⑤ 绘制凸轮廓线。
偏置尖底直动从动件盘形
凸轮机构
20
9.从动件的运动线图
从动件的运动规律——从动件 的位移、速度和加速度与时间 或凸轮转角间的关系。
位移方程 s = f(φ)
速度方程
v
ds dt
ds d
d dt
ds d
加速度方程
a
d
2 s
dt 2
dv dt
dv d
d dt
2
d
2 s
d 2
21
M s1 M1
M’ s1
第一节 凸轮机构的类型
一、凸轮机构的组成
内 燃 机 的 配 气 凸 轮 机 构
1
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等加速等减速运动规律:是指从动件在一个行程中，前半
行程作等加速运动，后半行程作等减速运动的运动规律。
运动线图如图所示。其位移曲线为两段光滑相连开口相反的 抛物线，速度曲线为斜直线，加速度曲线为平直线。作图方 法如图所示。
由图可见，在推程的始末 点和前、后半程的交接处， 加速度有突变，因而惯性力 也产生突变，但它们的大小 及突变量均为有限值，由此 将对机构造成有限大小的冲 击，这种冲击称为“柔性冲 击”或“软冲”。在高速情 况下，柔性冲击仍会引起相 当严重的振动、噪声和磨损， 因此这种运动规律只适用于 中速、中载的场合。
链接：摆动从动杆凸轮机构
摆动从动杆凸轮机构
链接：移动从动杆凸轮机构
凸轮的分类
3 、 按 从 动 杆 的 尖顶式 接触形式分类
（1）尖顶式从 动件；
凸轮的分类
（2）滚子式从 动件；
滚子式
凸轮的分类
（3）平底式从 动杆。
平底式
链接：尖顶式从动杆
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
凸轮的应用
常数的运动规律。凸轮以等角速度转动，从动件在推程中 的行程为h。从动件作等速运动规律的运动线图如图所示。 其位移曲线为斜直线，速度曲线为平直线，加速度曲线为 零线。
由图可见，从动件在推程始末两点、处，速度有 突变，瞬时加速度理论上为无穷大，因而产生理 论上亦为无穷大的惯性力。而实际上，由于构件 材料的弹性变形，加速度和惯性力不至于达到无 穷大，但仍会对机构造成强烈的冲击，这种冲击 称为“刚性冲击”或“硬冲”。因此，单独采用 这种运动规律时，只能用于凸轮转速很低以及轻 载的场合。
余弦加速度运动规律:是指从动件加速度按余弦规律
变化的运动规律。这种运动规律的运动线图如图所示。 其位移曲线为简谐曲线，故又称为简谐运动规律，速度 曲线为正弦曲线，加速度曲线为余弦曲线。作图方法如 图所示。
由图可见，在推程始末 点处仍有加速度的有限 值的突变，即存在“软 冲”，因此只适用于中、 低速。但若从动件作无 停歇的升—降—升型连 续运动，则加速度曲线 为光滑连续的余弦曲线， 消除了“软冲”，故可 用于高速。
合装置使其保持接触。
凸轮的分类
1、 按凸轮的形状分类 （1）盘形凸轮（又叫平板凸轮）； （2）移动凸轮（双叫靠模）； （3）圆柱凸轮（双叫环槽凸轮）； （4）圆锥凸轮。
链接：盘形凸轮机构
盘形凸轮机构
盘形凸轮机构
移动凸轮：卸料机构
圆柱凸轮（双叫环槽凸轮）
凸轮的分类
2、 按从动杆的运动方式分类 （1）移动从动杆凸轮机构； （2）摆动从动杆凸轮机构。
凸轮的主要参数
3、 滚子半径 滚子半径愈大，强度、耐磨性愈 好， 但滚子半径增大对凸轮轮廓曲线 影响很大，所以滚子半径选择要适 当。
从动杆运动规律
1、 凸轮轮廓与从动件的运动关系 基圆；推程；推程角；远停程；
远停程角；回程角；近停程、近 停程角。
从动杆运动规律
2、从动件的运动规律 是指其位移、速度和加速度随
反转法设计凸轮轮廓曲 线的方法和步骤
1.对心尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计
2.对心滚子移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计
3.偏置尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计
对心尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计
已知，如图
1.选与位移线图一致的比 例作凸轮的基圆 ；
基圆半径R b
从动件的运动规律是指其位移s、速度v和加速度a等随凸
轮转角而变化的规律。
这种规律可用方程表示，亦可用线图表示。
s s(t) v v(t) a a(t)
推程、远休止、回程、近休止 当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。
从动件的常用运动规律
2.从动件的常用运动规律 等速运动规律：是指从动件在推程或回程的运动速度为
时间变化的规律。 （1）等速运动规律 从动杆上升或下降的速度为常 数的运动规律。
从动杆运动规律
t
等速运动规律
t t
0
从动杆运动规律
（2）等加速等减速运动规律 从动杆前半行程为等加速，
后半行程为等减速运动的运动规。
0 1 4
等加速—等减速度运动
9
4
1
0 12 34 5 6
t
t t
从动杆运动规律
1、内燃机气门机构； 2、自动车床横刀进给机构； 3、车床仿形机构； 4、绕线机。
内燃机气门启闭机构
绕线机构
自动机床进刀机构
靠模车削机构
移动凸轮
仿形车削机构
送料机构
凸轮的主要参数
1、压力角（α） 接触点法线与从动杆运动 方向线之间的所夹锐角α称 为压力角。
凸轮的主要参数
2、基圆半径和行程 以凸轮的最小半径所作的圆 称为基圆。 当 凸 轮 转 过 δ0 时 ， 从 动 件 的 最大升距称为行程。
移动从动件盘形凸轮 轮廓曲线的图解设计
设计方法：
1.图解法 2.解析法
设计一般精度凸轮时常被采用图解法。而设计高精度 凸轮，则必须用解析法，但计算复杂。本节主要讨论 图解法。
基本原理：
反转法原理
移动从动件盘形凸轮 轮廓曲线的图解设计
反转法原理 ：
反转法原理 ：
设想给凸轮机构加上一个绕凸轮轴心并与凸轮角速度等值 反向的角速度。根据相对运动原理，机构中各构件间的相对 运动并不改变，但凸轮已视为静止，而从动件则被看成随同 导路以角速度绕点转动，同时沿导路按预定运动规律作往复 移动。从动件尖顶的运动轨迹即为凸轮的轮廓。这就是图解 法绘制凸轮轮廓曲线的原理，称为“反转法”。
凸轮机构
一、凸轮机构的组成、特点 1、 凸轮机构的组成
由凸轮（主动件） 从动件
和机架三部分组成。
链接：凸轮机构
凸轮机构
2、 凸轮机构的特点 优点：
可以使从动件实现严格的预 先给定的运动规律；
其结构紧凑、易于设计。
凸轮机构
缺点： 凸轮轮廓曲线加工较复杂； 高副以点接触，易磨损； 主从动件之间需有运动副锁
6 5 4
3
余弦加速度运动
2
1
01
2
3
4
56
t
t
t
凸轮机构的运动过程
s
B
BC
A
rO
A
B
C
D
2
(t)
D
从动件的常用运动规律
1.凸轮轮廓曲线与从动件运动规律的关系
生产中对从动件运动的要求是多种多样的。 凸轮机构中，凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动规律， 反之，从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同形状的轮 廓。因此，设计凸轮机构时，应首先根据工作要求确定从 动件的运动规律，再据此来设计凸轮的轮廓曲线。