从动件运动规律(一)
常用从动件的运动规律标准版文档
（三）滚子半径的选择
5、凸轮机构的从动件运动规律与凸轮的（ ）有关。
从动件的运动规律：是指其位移s、速度v和加速度a等 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惯性力，对机构造成强烈的冲击，这种
冲击称为“刚性冲击”。
随凸轮转角 已知基圆半径、凸轮转向、从动件位移曲线
（a）r0越大α越大 （b）r0越大α越小 （二）凸轮基圆半径的确定 滚子材料用合金钢材料，经滲碳淬火，达到较大表面硬度。
3、凸轮轮廓曲线的设计。 12、工程上设计凸轮机构时，其基圆半径一般如何选取？
实际轮廓相交而造成从动件运动失真 二、常用的从动件运动规律
4、凸轮机构基本尺寸的确定。
复习思考题
1.从动件运动规律相同，基圆半径越大，压力角 （ ）。
偏置尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计已知偏距e基圆半径凸轮转向从动件位移曲线四凸轮机构基本尺寸的确定设计凸轮机构不仅要保证从动件能实现预定的运动规律还须使设计的机构传力性能良好结构紧凑满足强度和安装等要求
项目三 凸轮机构
➢概述 ➢常用从动件的运动规律 ➢盘形凸轮轮廓的设计与加工方法 ➢凸轮机构基本尺寸的确定
2、凸轮机构在从动件运动规律不变的情况下，如果 （ ）基圆半径，最大压力角减小。
3、为改善凸轮机构的传力性能，应减小凸轮轮廓的 压力角，为此设计凸轮时应（ ）基圆半径。
4、滚子从动件盘形凸轮的理论廓线最小曲率半径 （ ）滚子半径时，会发生运动失真现象。
5、凸轮机构的从动件运动规律与凸轮的（ ）有关。
二（、2）常形用锁的合从凸动轮件机度运构动凸规依律靠轮凸轮，和从则动件必几何须形状用来锁解合。析法，但计算复杂。本节主要讨论 图解法。 4、熟悉凸轮机构基本尺寸的确定。
从动件的常用运动规律
h
s＝R－Rsin =2 /
R=rh=/2hπ/2π
当从动件按摆线运动规律运动时，θ其=2π加δ速/δ度0 曲线Ф为正弦曲线
正弦加速度运动规律
推程：
s
h
1
2
sin
2
R=h/2π
v
h
1
c
os
2
a
h 2
2 2
sin
2
回程：
s
h 1
1
2
sin
2
v
h
1
c os
2
φ Φ
φ,t
vmax=2hω / Φ
Φ
φ,t
2hω / Φ φ,t
等加速 上升段
s 2h 2 2
等减速 上升段
s h 2h
2
( )2
4hω2 / Φ2 4hω2 / Φ2
φ,t
v
4h 2
v
4h 2
(
)
Φ/2
Φ/2
a 4h 2 2
a 4h 2 2
等减速 下降段
s h 2h 2 2
v 4h 2
a 4h 2 2
等加速 s 2h ( )2
下降段
2
v 4h ( ) 2
a 4h 2 2
速度曲线连续，不会出现刚性冲击。在从动件 起点、中点、终点由于加速度曲线不连续，机构将 产生柔性冲击（加速度发生有限值的突变 ）。
3. 5次多项式运动规律(n=5)
推程：
s
h10
3
15
4
6
5
为零，有冲击 ）。
S
h
2
3 2 1
0
2h2 22
凸轮机构的工作原理和从动件的运动规律
三、从动件的运动规律的选用原则
从动件规律的选用原则： 对于重载凸轮机构，应选择 vmax值较小的运动规律； 对于高速凸轮机构，宜选择 amax值较小的运动规律。
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按从动件形状分
根据运动形式的不同，以上三种从动件还可分为直动从动件，摆动从动件，平面复杂运动从动件。
摆动滚子从动件
摆动尖顶从动件
摆动平底从动件
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按凸轮与从动件保持接触的方式分
（1）几何封闭
几何封闭利用凸轮或从动件本身的特殊几何形状使从动件与凸轮保持接触。( 凹槽、等宽、等径、主回凸轮)
6.1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用
优点：
结构简单、紧凑，通过适当设计凸轮廓线可以使推杆实现各种预期运动规律，同时还可以实现间歇运动。
缺点：
高副，易磨损，多用于传力不大的场合。
6.1 凸轮机构的应用和分类
二、凸轮机构的基本名词术语
δ’0
δ’0
o
t
δ
s
1)基圆(base circle)、基圆半径r0
6.2 从动件的运动规律—多项式运动规律
3、五次多项式运动规律
推程边界条件
运动始点
运动终点：
位移方程式为：
解得待定系数为：
6.2 从动件的运动规律—多项式运动规律
3、五次多项式运动规律
这种运动规律既无刚性冲击，也无柔性冲击，运动平稳性好。 适用于高速场合。
6.2 从动件的运动规律—三角函数运动规律
（1）盘形凸轮
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按凸轮形状分
说出凸轮机构从动件常用运动规律
说出凸轮机构从动件常用运动规律1. 引言1.1 概述凸轮机构是一种常见的运动传动装置，通过凸轮和从动件的配合实现不同运动规律的转换。
凸轮机构被广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机、工业机械等领域。
了解凸轮机构从动件的常用运动规律对于理解其工作原理以及设计和优化具有重要意义。
本文将重点介绍凸轮机构从动件常用的三种运动规律，即正圆运动规律、椭圆运动规律和抛物线运动规律。
通过详细讲解每种运动规律的原理和特点，结合相关的应用案例，旨在帮助读者全面了解这些常见的凸轮机构从动件运动规律。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行阐述。
首先，在引言部分对凸轮机构进行了概述，并说明了文章内容和结构。
接下来，在第二部分中简要介绍了凸轮机构的定义与分类以及基本组成部分，同时列举了该装置在各个应用领域中的实际应用。
然后，在第三部分中简要描述了凸轮机构从动件常用的三种运动规律，即正圆运动规律、椭圆运动规律和抛物线运动规律。
在第四部分中，将分别对这些从动件的常用运动规律进行详细解析，并通过实际应用案例加深理解。
最后，在结论与展望部分总结文章的主要内容，并对未来凸轮机构研究方向进行展望。
1.3 目的本文旨在介绍凸轮机构从动件常用的运动规律，包括正圆、椭圆和抛物线三种类型。
通过阐述每一种运动规律的原理和特点，读者能够对凸轮机构从动件的工作原理有更深入的理解，并能够应用于具体的工程设计和优化中。
同时，通过引入实际案例，希望读者能够更好地理解这些运动规律在实际中的应用价值。
2. 凸轮机构简介:2.1 定义与分类:凸轮机构是一种常见的机械传动装置，由凸轮和从动件组成。
凸轮是一个具有非圆周运动的特殊零件，通过转动或移动凸轮使得从动件产生特定的运动规律。
根据凸轮曲线形状和运动规律的不同，凸轮机构可以分为三类主要类型：正圆轨迹型、椭圆轨迹型和抛物线轨迹型。
2.2 基本组成部分:典型的凸轮机构包括凸轮、滑块、连接杆、曲柄等组成部分。
其中，凸轮为核心部件，其曲线形状决定了从动件的运动规律。
从动件的常用运动规律
1
8
1
8
从动件的常用运动规律
2.等加速等减速运动规律
1 2 s2 a 0 t 2 ds2 a0 t v2 d1 2 d s2 2 a0 a2 d 1
s2
h
ds 2 d 1
t
1
1
d 2s 2 d 1 2
1
这种运动规律在运动的始末和中点位臵 加速度存在有限值的突变,会导致柔性冲击 .
1
凸轮轮廓曲线的设计
反转法原理
加角速度-(与凸轮角速度大小相等、方向相反) 凸轮静止不动 从动件与导路以角速度-绕凸轮转动 从动件相对导路移动 从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线
对于滚子从动件，则滚子中心可看作是从动件的尖顶， 其运动轨迹就是凸轮的理论轮廓曲线，凸轮的实际轮廓曲 线是与理论轮廓曲线相距滚子半径rT的一条等距曲线。
凸轮轮廓
从动件运动规律
从动件的常用运动规律
二、常用运动规律:
1、等速运动规律
v 2 v 0 dv 0 a 2 dt s 2 vdt v 0t
此种运动规律在运动 开始和终了点速度有突变 ，存在刚性冲击。
0
S2
h
ds 2
t
d 1
1
0 0
h t
d 2s 2 d 1 2
凸轮机构的应用和类型
二、应用:
凸轮机构是 高副机构，易 于磨损，但可 实现各种复杂 的运动规律,因 此常用于传递 动力不大的场 合。
凸轮机构的应用和类型
内燃机配气机构
凸轮机构的应用和类型
缝纫机的圆柱凸轮挑线机构
凸轮机构的应用和类型
分度转位机构
凸轮机构的应用和类型
1 凸轮机构的工作原理和从动件的运动规律
s C0 C1 ds v C1 dt dv a 0 dt
ROAD ENERGY
回程运动角
推杆在运动起 始和终止点会 产生刚性冲击。 因此等速运动 规律，只宜用 于低速轻载的 场合。
边界条件
运动始点
0, s h
录音机卷带机构
5 3 3
作者：潘存云教授
4 4 皮带轮 皮带轮
摩擦轮
ROAD ENERGY
6.1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用
盘形凸 轮机构 在印刷 机中的 应用 利用 分度 凸轮 机构 实现 转位 等径凸 轮机构 在 机械加 工中的 应用 圆柱凸 轮机构 在 机械加 工中的 应用
ROAD ENERGY
6.1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用
特点：
凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，当它运动时，通 过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触，使从动件获
得预期的运动。
一般情况下，凸轮是原动件且作等速转动，从动件 则按预定的运动作直线移动或摆动。
ROAD ENERGY
6.1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用
6.2 从动件的运动规律—多项式运动规律
运动始点 0, s 0, v 0 0 h , s 运动终点： 2 2
s 2h 2 / 02 2 v 4h / 0 2 2 a 4 h / 0
ROAD ENERGY
2、二次多项式运动规律—等加速/等减速运动规律
三、凸轮机构的分类—按从动件形状分
根据运动形式的不同，以上三种从动件还可分为直动 从动件，摆动从动件，平面复杂运动从动件。
摆动尖顶从动件
凸轮机构中从动件计算公式
凸轮机构中从动件计算公式在机械设计中，凸轮机构是一种常用的传动机构，它通过凸轮的运动来驱动从动件进行运动。
凸轮机构的设计涉及到很多参数的计算，其中包括从动件的运动规律和计算公式。
本文将从动件的计算公式作为标题，详细介绍凸轮机构中从动件的计算方法。
1. 从动件的运动规律。
在凸轮机构中，从动件的运动规律可以通过凸轮的运动规律来确定。
通常情况下，凸轮的运动规律可以用曲线来描述，而从动件的运动规律则可以通过凸轮曲线的参数方程来确定。
假设凸轮的曲线方程为x=f(θ)，y=g(θ)，其中θ为凸轮的转动角度，x和y分别为凸轮曲线上点的坐标。
则从动件的运动规律可以通过以下步骤确定：1）确定从动件的起始位置和终止位置；2）根据凸轮的曲线方程，确定从动件在整个运动过程中的位置；3）根据从动件的位置，确定从动件的运动规律。
2. 从动件的计算公式。
在确定了从动件的运动规律后，就可以通过计算公式来确定从动件的运动参数。
常见的从动件运动参数包括位移、速度和加速度。
下面将分别介绍这些参数的计算公式。
2.1 位移。
从动件的位移可以通过凸轮曲线的参数方程来确定。
假设从动件在运动过程中的位置为(x,y)，则从动件的位移可以通过以下公式计算：s=∫√(dx^2+dy^2)。
其中s为从动件的位移，dx和dy分别为从动件在x和y方向上的位移。
通过对位移的积分，可以得到从动件在整个运动过程中的位移。
2.2 速度。
从动件的速度可以通过位移对时间的导数来确定。
假设从动件的位移为s(t)，则从动件的速度可以通过以下公式计算：v=ds/dt。
其中v为从动件的速度，ds/dt为从动件位移对时间的导数。
通过对速度的计算，可以确定从动件在不同时间点的速度大小。
2.3 加速度。
从动件的加速度可以通过速度对时间的导数来确定。
假设从动件的速度为v(t)，则从动件的加速度可以通过以下公式计算：a=dv/dt。
其中a为从动件的加速度，dv/dt为从动件速度对时间的导数。
凸轮从动件运动规律-职高
机械设计基础——凸轮机构
一、凸轮廓线设计的基本原理
• 解析法、作图法 • 对整个系统施加-运动
• 此时，凸轮保持不动
• 推杆作复合运动=反转运动 (-) +预期运动(s)
AA AA AAAA
r
0
-
A r0
机械设计基础——凸轮机构
二、作图法设计凸轮廓线
• 作图步骤：
1 根据从动件的运动规律：作出位移
– 直动推杆：推杆在反转前后两位置线的夹角应等于凸轮的转角 – 摆动推杆：反转前后推杆摆动中心和凸轮轴心的两连线之间的夹角
应等于凸轮的转角
• 正确确定推杆的位移或摆角
– 直动推杆：位移等于推杆所在位置与理论廓线的交点和与基圆交点 之间的距离
– 摆动推杆：角位移等于推杆所在位置与推杆起始位置之间的夹角
从动件的运动形式
偏置 直动
从动件的形状
滚子从动件
凸轮的形状
盘形凸轮 机构
问题：（2）画出凸轮的基圆。 基圆是理论廓线上的最小内切圆。
理论廓线
基圆
问题：（3）画出从推程开始到图示位置时从动件的位移S, 相应的凸轮转角。
沿着导路位置线，从基圆到理论廓 线之间的线段长度
位移
转角
问题：（4）画出推程开始时和图示位置时机构的压力角。
机械设计基础——凸轮机构
4-4 凸轮机构基本尺寸的确定
一、压力角 二、基圆半径的选择 三、滚子半径的确定 四、凸轮和滚子的材料 五、凸轮的加工方法
一、 压力角
定义：推杆上接触点B的运 动方向与其受力方向之间所 夹的锐角称为压力角。
压力角越大，则F的损失越 大。当压力角大到某个值时， 结构出现死锁。此为临界压 力角。
h
2-2从动件常用运动规律
等速运动
等加速—等减速运动
2.刚性冲击和柔性冲击 刚性冲击和柔性冲击
等速运动中速度线图，在推程的始末处，从 动件速度有突变，与凸轮间产生很大的冲击力， 为刚性冲击。故只适用于转速低的场合。 等加速等减速运动，在推程的始末和前后半 程交接处，冲击有限，为柔性冲击。只适用于 中速场合。
δ2
600
δ3
1200
3000
δ4
3600
600
δ
δ1——推程角；δ2——远停程角 δ3——回程角；δ4——近停程角
凸轮机构的工作过程：
对主动件凸轮而言 对从动件而言 推程运动角δ1 远停程角δ2 回程运动角δ3 近停程角δ4 推程 行程h 远停程 回程 近停程
二、从动件常用运动规律 1.两种运动规律 两种运动规律
重点、 重点、难点
重点： 重点：凸轮机构的分析工作过程 难点：分析凸轮机构的工作过程 难点：
复习导入： 复习导入：
• 1.凸轮机构常用的分类形式？ • 2.按凸轮的形状分为哪几种？
一、凸轮机构的工作过程 和有关参数
对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构
基圆（r0）——凸轮轮廓最小向径
D
δ4 A 600 r0 1200 600 δ2 C
2-2 从动件常用运动规律
教学目标
知识目标： （1）知 构的工作过程. 构的工作过程
（2）能力目标： 能力目标：
• 培养学生的主观能动性和思维的积极性 培养学生的主观能动性和思维的积极性. • 提高其分析问题和解决问题的能力 提高其分析问题和解决问题的能力.
3.等加速等减速规律位移曲线作图方 等加速等减速规律位移曲线作图方 法
凸轮从动件运动规律-职高
推程
• 运动方程：
s
h 0
1 2p
sin
2p 0
v
h 0
1
cos
2p 0
a
2ph 2
2 0
sin
2p 0
• 运动线图
• 冲击特性：无冲击
• 适用场合：高速轻 载
s
h
h
2p
A 01
v
j0 2345678
加工 • 转速较高时，兼顾运动规律和动力特性，采用组合运动
机械设计基础——凸轮机构
4-3 凸轮轮廓曲线的设计
一、凸轮轮廓线设计的基本原理 二、作图法设计凸轮廓线
机械设计基础——凸轮机构
一、凸轮廓线设计的基本原理
• 解析法、作图法 • 对整个系统施加-运动
• 此时，凸轮保持不动
• 推杆作复合运动=反转运 动(-) +预期运动(s)
– 直动推杆：推杆在反转前后两位置线的夹角应等于凸轮的转角 – 摆动推杆：反转前后推杆摆动中心和凸轮轴心的两连线之间的夹角
应等于凸轮的转角
• 正确确定推杆的位移或摆角
– 直动推杆：位移等于推杆所在位置与理论廓线的交点和与基圆交点 之间的距离
– 摆动推杆：角位移等于推杆所在位置与推杆起始位置之间的夹角
6 将各位置点联接成光滑的曲线 7 在理论轮廓上再作出凸轮的实际轮
廓
1 对心直动尖顶推杆盘形 凸轮机构
2 对心直动滚子推杆盘形 凸轮机构
机械设计基础——凸轮机构
1 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构
已知：r0，推杆运动规律，凸轮逆时针方向转
动
s
设计：凸轮廓线
凸轮机构的工作过程及运动规律
C
升程：从动件的最大位移 h 。
凸轮机构的工作过程
2、远停程：从动件处于最高位置 而静止不动时的过程。
远休止角(远停程角) Φs 。 3、回程：从动件由最高位置回 到最低位置的过程。回程角 Φ, 。 4、近停程：从动件在最低位 置不动的这一过程。
近休止角（近停程角）Φs, 。
凸轮机构的工作过程
凸轮连续等速转动，从动件经
5 6
5 6
4
4
h
3
简谐运动：质点在圆周上做
3 2
2 1
δ
匀速运动时，该质点在这个圆
1 o 1 2 3 4 5 6
t
δt
的直径上的投影的运动。
v
在始、末位置加速度有的有限
δ
突变，会引起柔性冲击，用于中速 o
t
中载场合。若无间歇，则得连续余 a
弦曲线，消除了柔性冲击，则可用
22
a
a
v at a c
v=0
柔性冲击 ：加速度发生有限值 o
δ
t
的突变而引起的冲击。 适用：中速、轻载。
从动件常见的运动规律
2、等加速等减速运动规律：
从动件在回程的前半个行程 作等加速运动，后半个行程作 等减速运动。
s
6
5
4
h/2 h/2
h
3
2
1
δ
o 1 2 34 5 6
t
δ /2
δt
v
∣加速度∣=∣减速度∣
δ
δs'
再按此运动规律设
计凸轮轮廓曲线
从动件常见的运动规律
1、等速运动规律： (推程段)
s
h
从动件在推程或回程的速度
从动件的常用运动规律
7 4）将B0,B1,… 1 8 B11各点连成 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
光滑曲线，便 3) 过 C1,C2,C3 2) 将位移线 设计步骤： 得到所求的凸 解：选 l ...C11 各点作 图与基圆分 轮的理论廓线 1）画出基圆， 画出从动 自基圆起量取 别等分成相 再以 rmin 以B0(C 0)为半 为从 从动件位移量 对应的 12 径，以理论廓 件运动规 动件尖顶的起 即： CiBi=ii, 等份， C 0,C1, 线上各点为圆 得反转后的 始点。 C 2...C11。 律。 心画圆包络实 Bi(i=1,2,3... 际廓线。 11)
第五讲凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构是高副机构易于磨损但可实现各种复杂的运动规律因此常用于传递动力不大的场凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型几何锁合凸轮机构的应用和类型凸轮机构的应用和类型min332maxttss从动件的常用运动规律从动件的常用运动规律图为对心尖顶从动件盘形凸轮机构凸轮回转时从动件重复的运动循环
作图设计题 一凸轮从动件运动规律如下表，试绘制从 动件位移线图。
凸轮转角
0 ~ 180
180 ~ 270
270 ~ 330
330 ~ 360
按等速运动 从动件位移 规律上升
S
h 40mm
静止
按等速运动 规律下降 40mm
静止
解：
s
40 30 20 10 90° 180° 270° 360°
4-5从动件的常用运动规律讲解
从动件的常用运动规律
（3）余弦加速运动规律（简 谐运动）： 运动过程中加速度按余 弦曲线变化。 在开始和终止两点处加 速度有有限值突变，产生柔 性冲击，适用于中低速中载 或重载的场合。
从动件的常用运动规律 小结：
运动规律 等速运动规律 等加速等减速运动 余弦加速度运动规律 运动特性 有刚性冲击 柔性冲击 柔性冲击 适用场合 低速轻载 中速轻载 中低速中载或重载
从动件的常用运动规律
作业： 一、单项选择题 1.在凸轮机构中，（ ）存在于按等速运动规律运 动时。 A.刚性冲击 B.柔性冲击 C. 刚性冲击及柔性冲击 D.无冲击 2. 在凸轮机构中，从动件按等加速等减速运动规律运动 时，在运动的开始点、中间点和终止点，将产生 （ ）。 A. 刚性冲击 B.柔性冲击 C. 刚性冲击及柔性冲击 D.无冲击 二、填空题 1、凸轮机构在运动过程中产生刚性冲击的运动规律 有 ；产生柔性冲击的运动规律 有 、 。 2、最典型的运动循环形式是哪种 。
从动件的常用运动规律
作者：韦志钢 单位：浙江工贸职业技术学院
所属学科：工科 课程：激光设备机械设计基础
专业：光机电应用技术 适用对象：光机电应用技术专业的学生
从动件的常用运动规律
教学目标：
1、了解从动件的常用运动规律和运动循环的过程; 2、初步学会从动件常用运动规律的选择。
从动件的常用运动规律从Fra bibliotek件的运动规律——当凸轮以等角速度转动 时，从动件在推程或回程时，其位移s、速度v 及加速度a随时间或凸轮转角变化的规律。
从动件的常用运动规律
运动循环的类型
S ( )
S ( )
Φ ΦS Φ'
S ( )
Φ
' S
第一讲 凸轮机构的应用和分类及从动件常用运动规律
形状锁合
22
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
滚子移动式圆柱凸轮机构
23
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
凸轮机构
内燃机
力锁合
24
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
三. 凸轮机构的应用和特点
应用：广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动
第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律19凸轮机构分类示例尖顶从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律20凸轮机构分类示例滚子从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律21凸轮机构分类示例平底从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律22凸轮机构分类示例滚子摆动式圆柱凸轮机构形状锁合第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律23凸轮机构分类示例滚子移动式圆柱凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律24凸轮机构分类示例内燃机力锁合凸轮机构力锁合凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律25三
3
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
§11-1 凸轮机构的应用和分类
4
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
上次课教学内容复习
解答学生问题，提出问题：
1. 平面四杆机构的演化机构基本型式有哪些 ？ 2. 为什么说导杆机构有较好的传力性能 ？
5
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
新课导入：
2. 按从动件的形状分类
(3) 平底从动件： 从动件与凸轮轮廓的接触一端为一平面。若不考虑摩 擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于端平面，传动效率 高，且接触面间容易形成油膜，利于润滑，故常用于高速 凸轮机构。它的缺点是不能用于凸轮轮廓有凹曲线的凸轮 机构中。 (4) 曲面从动件：
凸轮从动件运动规律-职高
（1）绘制基本的凸轮机构。凸轮用基圆表示，推杆与凸轮接触。
（2）把基圆按照推程运动角，远休止角，回程运动角，近休止角进行划分。
（3）确定转折点处的凸轮轮廓线点。圆弧连接远休止曲线和近休止曲线。
（4）对于推程和回程，先对推杆的位移曲线均分为几段， 再在凸轮上绘制出对应的点。
例4.试设计一偏置直动滚 子盘形凸轮机构的轮廓曲 线，已知凸轮基圆半径 35mm,偏距为10mm,滚子 半径为5mm,从动件行程 40mm,其位移曲线如图。
作图 思路
主体同例3. 把滚子中心作为尖顶推杆的尖顶即可。
1.按照尖顶推杆绘制理论廓 线
2.以理论廓线上的点为圆心， 以滚子半径做一系列圆。
从动件的运动形式
偏置 直动
从动件的形状
滚子从动件
凸轮的形状
盘形凸轮 机构
问题：（2）画出凸轮的基圆。 基圆是理论廓线上的最小内切圆。
理论廓线
基圆
问题：（3）画出从推程开始到图示位置时从动件的位移S, 相应的凸轮转角。
沿着导路位置线，从基圆到理论廓 线之间的线段长度
位移
转角
问题：（4）画出推程开始时和图示位置时机构的压力角。
• 5. 推杆高副元素族
• 6. 推杆高副元素的包络线
900
机械设计基础——凸轮机构
2 对心直动滚子推杆盘形凸轮机构
已知：r0，推杆运动规律，滚子半径rr, 凸轮逆时针方向
转动
s
设计：凸轮廓线 解： 1. 定比例尺l • 2. 初始位置及推杆位移曲线 0 • 注：两条廓线，理论／实际廓
线 • 实际廓线基圆rmin • 理论廓线基圆r0 • 3. 确定推杆反转运动占据的各
凸轮机从动件的运动规律
《运动规律与凸轮机从动件》一、凸轮机从动件的运动规律凸轮机从动件是一种特殊的机械传动系统，它的运动规律是：当凸轮机主动件的轮齿在从动件的轮齿上产生接触时，从动件就会被带动旋转，而当凸轮机主动件的轮齿离开从动件的轮齿时，从动件就会停止旋转。
凸轮机从动件的运动规律就像一首曲子，有节奏、有变化，它不断地在主动件和从动件之间接触、分离，形成一种有规律的循环，使其从动件不断旋转，从而达到传动的目的。
就像一首曲子，它的节拍一拍一拍地敲击着心灵，让人不禁跟着节奏起舞，而凸轮机从动件也是如此，主动件和从动件紧紧地接触，让从动件不断旋转，从而达到传动的效果。
凸轮机从动件的运动规律就像一个古老的舞蹈，有着节奏和变化，它们之间的接触、分离，形成了一种有规律的循环，使从动件不断旋转，让它们在拥有节奏的舞蹈中，一直轮番上演，从而达到传动的目的。
就像古老的舞蹈，它们有着节奏和变化，让人不禁跟着节奏起舞，而凸轮机从动件也是如此，主动件和从动件紧紧地接触，让从动件不断旋转，从而达到传动的效果。
总之，凸轮机从动件的运动规律就像一首曲子和一支舞蹈，它们有着节奏和变化，主动件和从动件之间的接触、分离，形成了一种有规律的循环，使从动件不断旋转，从而达到传动的目的。
二、凸轮机从动件的结构特点凸轮机从动件是一种非常重要的机械元件，它的结构特点十分独特，在很多机械设备中都有其重要的作用。
它的特点主要有：首先，凸轮机从动件的结构设计十分精巧，它的结构由凸轮、轴承、螺母和定位螺栓等组成，凸轮和轴承之间采用滚珠轴承，可以增加凸轮机从动件的转动灵活性。
此外，凸轮机从动件的轴承采用滚珠轴承，可以减少摩擦，使凸轮机从动件的使用寿命大大增加。
其次，凸轮机从动件的结构设计十分紧凑，它可以有效地减少机械装置的体积，节省空间，并且可以实现大范围的转动角度，可以满足不同的机械设备的要求。
例如，凸轮机从动件可以用于数控机床、钻床和车床等机械设备，可以有效地满足不同机械设备的需求。
凸轮机构工作过程和从动件运动规律
凸轮机构工作过程和从动件运动规律凸轮机构是一种常见的传动装置，主要用于将转动的轴向运动转变为具有特定规律的径向或直线运动。
它由凸轮、从动件和固定件组成。
在凸轮机构中，凸轮是主动件，从动件是被动件。
凸轮可以是一个圆柱体、椭圆体或者一个不规则形状。
在工作过程中，凸轮通过旋转或者来回运动，驱动从动件进行规律的运动。
凸轮的外形决定了从动件运动的规律，可以实现各种复杂的运动轨迹。
从动件通常是由连杆、滑块等组成的。
其运动规律受到凸轮形状、连接件长度等因素的影响。
常见的凸轮运动规律有以下几种：1.简谐运动：当凸轮的形状为圆形或者椭圆形时，从动件的运动规律呈现出简谐振动的特点，运动轨迹为直线或者椭圆。
2.往复运动：当凸轮的形状为沿轴向的不规则形状时，从动件的运动呈现出往复运动的特点。
这种往复运动可以是直线运动，也可以是曲线运动，具体取决于凸轮的形状。
3.非往复运动：有些凸轮机构的从动件的运动规律是非往复的，从动件的运动轨迹可以是圆弧、摆线等。
这种运动规律可以实现复杂的曲线运动，并广泛应用于工业生产中的各种机械装置中。
凸轮机构的工作过程一般可以分为以下几个步骤：1.凸轮旋转或者运动：凸轮通过外力的作用，开始旋转或者运动。
2.凸轮对从动件的驱动：当凸轮旋转或者运动时，凸轮表面的凸点或者凹槽与从动件的连接件接触，通过摩擦力或者其他力的作用，将动力传递给从动件。
3.从动件的运动：从动件根据凸轮的形状和运动轨迹，进行规律的运动。
从动件可以是连杆、滑块等，在凸轮的作用下，完成各种不同的运动方式。
4.固定件的作用：固定件用于支撑和固定凸轮和从动件，保证凸轮机构的稳定运行。
固定件可以是机架、底座等。
凸轮机构的工作过程和从动件的运动规律是通过优化凸轮形状和连接件长度来实现的。
只有在合理设计和优化的情况下，凸轮机构才能实现稳定可靠的工作，并满足特定的运动要求。
总之，凸轮机构的工作过程主要包括凸轮的运动和从动件的运动，依靠凸轮的形状和运动规律来实现不同的运动效果。
机械基础-从动件运动规律
一、从动件运动规律
凸轮的形状取决于从动件的运动规律。
从动件的运动规律：当凸轮以等角速度ω转动时，从动件位移s、速度v、加速度a随 凸轮转角φ的变化规律。
位移图
速度图
加速度图
刚性冲击 低速轻载
等速运动规律（直线运动规律）
一、从动件运动规律
位移图 速度图
加速度图
等加速等减速运动规律
柔性冲击 中速轻载
二、总结
从动件 运动规律
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
THANKS
一、从动件运动规律
位移图 速度图 加速度图
(t) (t)
h 2(t)
h 2 2 2(t)
(t)
柔性冲击 中速场合
(t)
余弦加速度运动规律（简谐）
一、从动件运动规律
位移图
(t) (t)ຫໍສະໝຸດ 速度图 加速度图h (t)
(t)
2h 22 (t)2
无冲击 高速场合
(t)
正弦加速度运动规律（摆线）
从动件的常用运动规律
O2(9)
30
凸轮轮廓曲线的设计
小结：
理论廓线:滚子中心的轨迹线. 实际廓线:凸轮的可见轮廓线.
尖顶从动件:理论廓线与实际廓线重合。 滚子从动件:理论廓线与实际廓线在法
线方向上互为等距曲线.
31
凸轮轮廓曲线的设计
凸轮设计时应注意：
1、滚子半径选
1择)内凹凸轮廓线:
a = ＋rT
rT a
12
凸轮机构的应用和类型
3、按接触形式分:
a)
b)
c)
ab))力.c)封几闭何(封锁闭合()几:利何用锁弹合簧)力:靠或从自动重件保几 持何凸从形轮动状始件或终与利接凸用触轮凸. 始轮终上接的触凹.槽使从动件与
13
凸轮机构的应用和类型
力锁合
几何锁合
14
§ 3-2 从动件的常用运动规律
h
t rmin s s’ 1h拻
3 2 B rT
0
偏心圆的圆心A和凸轮转动中心
1
O，并延长使其与理论轮廓线
rb
0相交c点，则即为理论轮廓线 O
A
上的 最0 小向径，它即为凸轮的 C
基圆半径 。 r b
rblAClAO(RrT)lAO40102525mm
37
2.从动件的升程h
从动件上升的最大距离h称为
从动件的升程。它等于理论廓 3
凸轮静止不动
从动件与导路以角速度-绕凸轮转动
从动件相对导路移动
从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线
对于滚子从动件，则滚子中心可看作是从动件的尖顶， 其运动轨迹就是凸轮的理论轮廓曲线，凸轮的实际轮廓曲
线是与理论轮廓曲线相距滚子半径rT的一条等距曲线。
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课题从动件的常用运动规律（一）课型新授
授课日期授课
时数
总课
时数
教具
使用
课件
教学
目标
了解从动件的常用运动规律
教学重点和难点重点：常用运动规律特点和应用难点：运动曲线的绘制
学情分析本课教学有一定的难度，学生对空间实物向平面图形的转换有所欠缺，有待再度帮助理解。
板
书设计一、基本概念
二、凸轮与从动件的关系
教学后记
第1页课前提问: 1、凸轮机构的组成和应用
2、凸轮机构的分类
新授：
一、基本概念
1、基圆：以凸轮轮廓最小半径 r
b
所作的圆
2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置
3、推程角：角δ
0，这个行程称为，δ
2
称为
4、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置；
5、回程角：角δ
2
6、远停程角：角δ
1
7、近停程角：角δ
3
第2页二、凸轮与从动件的关系
凸轮的轮廓机构取决于从动件的运动规律，从动件的运动规律取决于工作要求。
课间小结：
1、凸轮的基本概念；
2、凸轮与从动件的关系；
课后作业：见练习册。