从动件的常用运动规律
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。
第4章 4-2 从动件常用运动规律
5、量取各个位移量， A1A'1=11'、 A2A'2=22' A3A'3=33'、 …，得反转后尖顶的 一系列位置A1 、A2 、A3 、 …。 6、将A0、A1、A2 、A3 、 …，连 成光滑曲线，便得到所求的凸轮轮 廓。
3、滚子直动从动件盘形凸轮
对于滚子从动件的凸轮 轮廓，是认为滚子中心就是 尖顶，求得的轮廓曲线是理 论轮廓，用0表示；以理论 轮廓为中心，以滚子半径为 半径作出的一系列圆的包络 线，为实际的凸轮轮廓，用 表示。
二、压力角与凸轮机构尺寸的关系
直动从动件盘形凸轮压力角为：
n F α F" v 2 B O C S2 n 3
公式说明：
在其它条件不变的情况 下，基圆半径越小，压力角 越大，机构越紧凑。
F' 1
e
P
压力角及基圆半径 基圆半径较大的凸轮对应点的压力角较小，传力性能好 些，但结构尺寸较大；基圆半径小时，压力角较大，容易 引自锁，但凸轮的结构比较紧凑。
1、对心尖顶直动从动件盘状凸轮 （ e ＝0） 已知：从动件位移线图、 rmin、 凸轮 ω转向。
用作图法设计凸轮轮廓
1、在位移曲线上将升程、回程角 和远、近休止角分别进行等分。 过等分点1、2.……做纵坐标的平 行线，交从动件位移线图，分别 为11'，22'……
2、以rmin为半径作基圆，基圆与 导路的交点A0，就是从动件尖顶 的起始位置 3、在基圆中，根据从动件运 动规律作出对应升程角δt 、 回程角δh、远休止角δs 和近休 止角δs' 4、根据从动件各对应角的等分 数等分基圆的角度，连接基圆圆 心与等分点A1'、 A2'……并延长O A1'、 OA2'、……
凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点
凸轮机构是机械传动中常用的一种机构，它通过凸轮的不规则形状来带动从动件做复杂的运动。
在凸轮机构中，从动件的运动规律受到凸轮形状和工作特点的影响，下面我们就来深入探讨凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点。
一、凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点1. 节流运动在凸轮机构中，从动件常常表现出节流运动的特点。
所谓节流运动，即从动件在运动过程中，速度逐渐增大、达到最大值后再逐渐减小的运动规律。
这种运动特点能够保证从动件在与其他零部件接触时的平稳性，降低运动过程中的冲击力，有利于提高机械设备的稳定性和使用寿命。
2. 可逆运动凸轮机构中的从动件常常具有可逆运动的特点。
所谓可逆运动，即从动件在运动过程中可以根据输入信号的变化而实现正向或反向的运动。
这种特点使得凸轮机构能够根据不同的工作需求来实现灵活的运动控制，提高了机械设备的适用范围和灵活性。
3. 多样化运动凸轮机构中的从动件常常展现出多样化的运动形式。
凸轮的不规则形状和不同的工作参数可以使得从动件实现多种不同的运动规律，如往复运动、旋转运动、摆动运动等。
这种多样化的运动特点能够满足不同工作场景下的运动需求，提高了机械设备的适用性和通用性。
二、个人观点和理解在我看来，凸轮机构从动件的常用运动规律，是凸轮机构能够实现复杂、精准、稳定运动的重要基础。
它的工作特点保证了从动件在运动过程中的平稳性和灵活性，使得凸轮机构能够广泛应用于各个领域的机械设备中。
而随着科技的不断发展和创新，我相信凸轮机构从动件的运动规律和工作特点还会不断完善和拓展，为机械传动领域带来更多的可能性和发展空间。
总结回顾通过本文对凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点的深入探讨，我们了解到了节流运动、可逆运动和多样化运动等特点，这些特点保证了凸轮机构从动件能够实现复杂、精准、稳定的运动。
我也共享了个人对这一主题的理解和观点，希望能够为读者提供启发和思考。
随着机械传动技术的不断发展，凸轮机构从动件的工作特点还有很大的发展空间，相信在未来会有更多的创新和突破。
凸轮机构从动件的等速运动规律(“规律”相关文档)共7张
二、等速运动规律概念：
当凸轮作等角速度旋转时，
等速
运动
从动件上升或下降的速度为一常
规律
数，这种运动规律称为等速运动
规律。
等速运动凸轮机构的工作特点 等速运动凸轮机构的工作特点 当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。 等速运动凸轮机构的工作特点 凸轮机构从动件的等速运动规律 等速运动凸轮机构的工作特点 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 凸轮机构从动件的等速运动规律 凸轮机构从动件的等速运动规律 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 凸轮机构从动件的等速运动规律 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 凸轮机构从动件的等速运动规律 当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。
凸轮机构从动件的等速运动规律
凸轮机构从动件的等速运动规律
1ห้องสมุดไป่ตู้
简介从动件运动规律
2
等速运动规律概念
3
等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图
4
等速运动凸轮机构的工作特点
等速运动凸轮机构的工作特点 凸轮机构从动件的等速运动规律 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动凸轮机构的工作特点 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动凸轮机构的工作特点 等速运动凸轮机构的工作特点 二、等速运动规律概念： 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图
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
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。
从动件常用运动规律
从动件常用运动规律嘿，咱今儿来聊聊从动件常用运动规律这档子事儿哈！你说这从动件啊，就像是一场精彩表演里的配角，但可别小瞧了它，没它这戏可就没法唱啦！它的运动规律那可是相当重要呢。
就好比咱走路，一步一步有节奏吧，这从动件的运动也得有它自己的节奏和规律呀。
比如说等速运动，那就是稳稳当当、不紧不慢地进行着，就像咱平时慢悠悠地散步，一步一个脚印，稳稳当当的。
还有等加速等减速运动呢，这就好像坐过山车，一会儿加速冲上去，一会儿又减速慢下来，起起伏伏的，多刺激呀！这种运动规律下的从动件那也是有它的独特魅力呢。
再说说余弦加速度运动，哎呀，这就好像是音乐里的一段优美旋律，起承转合，有缓有急，多有意思啊！咱想想看，要是没有这些个特定的运动规律，那机器还不得乱套呀！就好像跳舞没有节奏，那不就成了乱扭啦？你说这从动件的运动规律是不是特别神奇？它能让机器精准地运转，发挥出各种各样的作用。
咱生活中的好多东西可都离不开它呢！像那些个钟表啊，里面的齿轮不就是按照特定的运动规律在转动嘛，才能准确地给咱报时。
还有那些个大机器，要是从动件的运动没个准头，那还怎么干活呀！所以说呀，咱可别小看了这从动件常用运动规律，它就像是隐藏在机器背后的魔法，让一切都变得有序、高效。
咱得好好研究研究它，才能让机器更好地为咱服务呀，你说是不是这个理儿？这从动件常用运动规律啊，其实就跟咱过日子一样，得有规律、有节奏，才能过得顺顺当当的。
要是乱了套，那可就麻烦啦！它就像是机器世界里的小指挥家，指挥着一切有条不紊地进行着。
咱得重视它，了解它，才能让咱的生活变得更加美好，更加便利呀！怎么样，现在你对从动件常用运动规律是不是有了更深的认识啦？原创不易，请尊重原创，谢谢!。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
直动滚子从动件 盘形凸轮机构
摆动滚子从动件 圆柱凸轮机构
4.凸轮机构的特点
凸轮机构 的特点
运动特点 连续回转 → 往复运动
优点
可精确实现任意运动规律， 简单紧凑。
缺点 高副，线接触，易磨损。
学习任务
理解凸轮机构的工作过程 掌握从动件常用运动规律
一.凸轮机构的工作过程
以凸轮回转中心为圆心， 以凸轮轮廓上的点至其回转中心
1.预习：凸轮轮廓的 设计方法
2.练习册P7
课堂练习3
直动推杆盘形凸轮机构的从动杆做等速运动，图中是其 推程的速度线图。请绘制它一个周期的速度、加速度和位移 线图。
s
v
0 s
0’
s’
a
(t )
(t )
从动件距凸轮回转中心最
近点到最远点的距离h
行程
课堂练习1
凸轮的工作过程
运动过程 升/降/停
推程
远停程 回程 近停程
角度名称
二.从动件常用运动规律
s 1.等速运动
s vt v v0 a 0
v
●特点：有刚性冲击。 a
●刚性冲击： 加速度无穷大突变引起的冲击。+
●应用：低速、轻载。 0
h
(t )
(t )
(t )
-
2.等加等减速运动
s
1 at 2
2
v
at
a a0
●特点：有柔性冲击 ●柔性冲击： 加速度有限值突变引起的冲击。
●应用：中速、轻载。
s
1 23 4 5 δ0
v
h 2
h 2
6δ
δ a
δ
课堂练习2
常用的从动件运动规律
从动件在前半推程（回程）作等加速 运动，在后半推程（回程）作等减速 运动，通常等加速度和等减速度的绝 对值相等。
前半推程：
后半推程：
在起始点及等加等减的交结点加速 度发生突变，产生柔性冲击，适宜 于中、低速，轻载场合。
3.简谐(余弦加速度)运动规律 (Law of Cosine Acceleration Motion)
三、从动件运动规律的选择
考虑因素：刚性冲击和柔性冲击， vmax 和 amax ，见表3-1。
质点在圆周上作匀速运动，它在该
圆直径上的投影所构成的运动称为
简谐运动
(1
cos )
代入初始条件，得运动方程为：
行程始末会引起柔性冲击，只适于中速场合，此外，还有 其它的加速度运动规律。为了获得更好的运动特性，可以 把各种运动规律组合起来应用，组合时应保证加速度线图 始终保持连续。
s2
h
0
v2
h
0
1
a2 0
开始时，
a2
lim
t 0
C1 0 t
停止时，
a2
lim
t 0
0 C1 t
开始、停止时加速度无穷大，惯性力也无穷大， 我们把加速度无穷大引起的冲击称为刚性冲击。 只适用于低速和从动件质量较小的凸轮机构。
2.等加速等减速运动规律 (Law of Constant Acceleration and Deceleration Motion)
二、从动件运动规律(Law of Motion of Follower ) 以推程为例进行分析
1. 等速运动规律(Law of Constant Velocity Motion)
从动件的运动速度为常数时，称为等速运动规律，有：
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
最新机械基础——5 从动件的常用运动规律
章节名称从动件的常用运动规律授课形式讲授课时2班级06机电1、2教学目的了解从动件的常用运动规律教学重点常用运动规律特点和应用教学难点运动曲线的绘制辅助手段课外作业课后体会一、基本概念1、基圆：以凸轮轮廓最小半径 rb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δ0，这个行程称为，δ2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δ26、远停程角：角δ17、近停程角：角δ3二、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。
三、从动件的运动规律1．等速运动规律当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。
（1）位移曲线(S—δ曲线)若从动件在整个升程中的总位移为 h，凸轮上对应的升程角为δ，那么由运图7—8 等加速等减速运动规律位移曲线 动学可知，在等速运动中，从动件的位移S 与时间t 的关系为：S ＝v ·t凸轮转角δ与时间t 的关系为：δ＝ω·t则从动件的位移S 与凸轮转角δ之间的关系为:v 和ω都是常数，所以位移和转角成正比关系。
因此，从动件作等速运动的位移曲线是一条向上的斜直线。
从动件在回程时的位移曲线则与下图相反，是一条向下的斜直线。
（2）等速运动凸轮机构的工作特点由于从动件在推程和回程中的速度不变，加速度为零，故运动平稳；但在运动开始和终止时；从动件的速度从零突然增大到v 或由v 突然减为零，此时，理论上的加速度为无穷大，从动件将产生很大的惯性力，使凸轮机构受到很大冲击，这种冲击称刚性冲击。
随着凸轮的不断转动，从动件对凸轮机构将产生连续的周期性冲击，引起强烈振动，对凸轮机构的工作十分不利。
因此，这种凸轮机构一般只适用于低速转动和从动件质量不大的场合。
2．等加速、等减速运动规律当凸轮作等角速度旋转时，从动件在升程(或回程)的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动。
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
机械原理A-第五章2
0
1
2
δt
3
4
5
6
ds dδ
d s dδ2
2
δ
变, 所以也有柔 性冲击, 性冲击, 但可避 免。
δ
4、正弦加速度运动(摆线运动) 正弦加速度运动(摆线运动) 这种运动规律的加速度方程是整周 期的正弦曲线。 期的正弦曲线。
边界条件: 边界条件 d2s 2π 从动件运动 θ = c sin δ 2 = c1 sin 1 ds dδ δ 最高点= 0 s = 0 δ0 , , dδ = 0 ; 2 ds d δ δ = s 0 , s = δ0 h cos 2π δ + c h = ∫ 2 dδ = −c1 2 dδ dδ 2πh 2π h δ0 从动件运动 2 ∴c 最低点ds = 2 , c2 = 2π , c3 = 0 δ0 1 s = ∫ dδ = −c1 2 sinδ0 δ + c2δ + c3 δ0 dδ δ0 4π S
§ 5-2 从动件的常用运动规律
(Motion laws of cam follower) 一.名词概念: 名词概念:
h
ω1 δs δ0 ro
δs
δ0
1.基圆 基圆: 理论 1.升程(行程,推程): 基圆 2.升程 行程,推程 2.升程(: 以理论 ): 3.推程运动角 4.远休止角 δ : o 3.推程运动角 4.远休止角 δ s δ s: : 5.回程运动角 6.近休止角 5.回程运动角 6.近休止角 从动件从最低位置到 廓线上最小向径 最高位置沿导路方向 从动件从最低 从动件在最高位 从动件从最高 从动件在最低 为半径所画的圆 h 的距离称为升程, 的距离称为升程,用 位置移到最高位置 位置移到最低位置 置静止不动, 置静止不动, 对应凸 位置静止不动时, 位置静止不动时, 即为基圆. 即为基圆 表示。 . 表示。摆动从动件即 时, 对应凸轮的转 为最大摆角用 。 轮的转角。 轮的转角。 。ψmax表 凸轮的转角。 凸轮的转角 表示。 半径用ro表示 示。 角。
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
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
止不动的过程
近停程
近停程 角
s
h
S'
0
rb
0' S
ω
0 S 0' S'
T( 360º )
从动件位移线图
(t )
从动件距凸轮回转中心最
近点到最远点的距离h
行程
课堂练习1
凸轮的工作过程
运动过程 升/降/停
推程
远停程 回程 近停程
角度名称
二.从动件常用运动规律
s 1.等速运动
s vt v v0 a 0
直动从动件凸轮机构
摆动从动件凸轮机构
3.凸轮机构的命名规则
名称=“从动件的运动形式+ 从动件形状 + 凸轮形状 +机构”
实例：
直动滚子从动件 盘形凸轮机构
摆动滚子从动件 圆柱凸轮机构
4.凸轮机构的特点
凸轮机构 的特点
运动特点 连续回转 → 往复运动
优点
可精确实现任意运动规律， 简单紧凑。
缺点 高副，线接触，易磨损。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
学习任务
理解凸轮机构的工作过程 掌握从动件常用运动规律
一.凸轮机构的工作过程
以凸轮回转中心为圆心， 以凸轮轮廓上的点至其回转中心
最小向径为半径所画的圆
rb
基圆
ω
基圆半径 标题
s h
0
ω
(t )
0
凸轮匀速旋转时， 从动件从距凸轮中心最近 点向最远点的运动过程
推程
v
●特点：有刚性冲击。 a
●刚性冲击： 加速度无穷大突变引起的冲击。+
●应用：低速、轻载。 0
h
(t )
第4.2节(从动件运动规律的设计)
第二节 从动件运动规律的设计一、平面凸轮机构的结构和主要参数图4-6 平面凸轮机构的结构图4-6a 所示为一尖端移动从动件盘形凸轮机构。
其中以凸轮轮廓的最小向径b r 为半径的圆称为凸轮的基圆。
图4-6b 所示是对应于凸轮转动一周从动件的位移线图。
横坐标代表凸轮的转角ϕ，纵坐标代表从动件的位移s 。
在该位移线图上，可以找到从动件上升的那段曲线，与这段曲线相对应的从动件的运动，是远离凸轮轴心的运动，称从动件的这一行程为推程或升程。
从动件上升的最大距离称为升距，用h 表示。
相应的凸轮转角称为推程运动角，用Φ表示。
从动件处于静止不动的阶段称为停歇。
从动件离凸轮轴心最远位置的停歇称为远休止段，相应的凸轮转角为远休止运动角，用'0Φ表示。
从动件离凸轮轴心最近位置的停歇称为近休止段，相应的凸轮转角为近休止运动角，用0Φ表示。
从动件朝着凸轮轴心运动的阶段称为回程，相应的凸轮转角称为回程运动角，用'Φ表示。
从动件的运动规律是指从动件的位移s 、速度v 、加速度a 和跃度j 随时间t 或凸轮转角ϕ变化的情况，这些参数的变化规律反映了从动件的运动学和动力学特性。
一般情况下，从动件运动位移从其近休止位置结束作为起始点，如图4-6a 中所示凸轮机构，B 点为从动件运动位移s 的坐标原点。
推程阶段的凸轮转角为Φ≤≤ϕ0，回程阶段的凸轮转角为'0Φ≤≤ϕ。
从动件在推程或回程过程中，在相同的升距h 和升距时间0t 内，其运动规律可不同，也即上述提及的位移s 、速度v 和加速度a 及跃度j 随时间的变化可以各种各样，可以在推程内从动件以等速运动从最低点运动至最高点，也可以是在升程的前二分之一行程内等加速运动，后二分之一行程内等减速运动，或以其它的运动规律运动。
显然，为使设计的凸轮机构运动平稳，设计的从动件的运动规律应使凸轮机构具有较好的动力学性能，为此，必须优选从动件的运动规律。
为更好地设计从动件的运动规律，下面对一些基本的从动件运动规律的特点进行分析比较，以便选用。
从动件运动规律等速回程运动路程推导
从动件运动规律等速回程运动路程推导等速回程运动是指物体以相同的速度返回到起始位置的运动过程。
在这种运动中，物体在前进和返回的过程中所用的时间相等，而且速度保持不变。
以一个物体沿着一维直线做等速回程运动为例，假设该物体从原点出发，沿着正方向以速度v前进一段距离，然后立即以相同的速度反方向返回原点。
我们要推导出等速回程运动的路程。
设等速回程运动的时间为t，速度为v。
物体在前进的阶段所用的时间为T，总路程为S。
在前进的阶段，物体以速度v前进了一段距离，所用的时间为T。
根据速度等于路程除以时间的公式，可以得到前进的距离为D1 = vT。
在返回的阶段，物体以相同的速度v返回原点，所用的时间也为T。
根据速度等于路程除以时间的公式，可以得到返回的距离为D2 = vT。
根据等速回程运动的定义，物体在前进和返回的过程中所用的总时间为t。
所以，T + T = t，即2T = t。
根据物体在前进和返回的阶段所用的时间相等，可以得到总时间t等于前进阶段和返回阶段所用的时间之和，即t = T + T = 2T。
将2T = t代入前进和返回的距离的公式中，可以得到总路程S为S = D1 + D2 = vT + vT = 2vT。
由于总时间t等于2T，所以T = t/2。
将T = t/2代入总路程的公式中，可以得到总路程S为S = 2vT = 2vt/2 = vt。
综上所述，等速回程运动的总路程S等于速度v乘以总时间t。
这个结论可以推广到三维空间中的运动，并不仅限于一维直线运动。
总结：等速回程运动是物体以相同的速度从起始位置出发，在一段时间内前进一段距离，然后立即以相同的速度返回原点。
在这种运动中，物体在前进和返回的过程中所用的时间相等，速度保持不变。
根据等速回程运动的定义，可以推导出总路程S等于速度v乘以总时间t。
这个推导过程适用于一维直线运动，也可以推广到三维空间中的运动。
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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
三、分类 : a) b) 2
2 1
3 1、按凸轮的形状分：
c) 1
2 1
3 3 a)盘形凸轮:具有变化向径的盘形构件 b)移动凸轮:具有曲线轮廓作往复移动的构件 c)圆柱凸轮:在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆 柱端面上作出曲线轮廓的构件
凸轮机构的应用和类型 2、按从动件的形状分：
a)
b)
c)
b) 滚子从动件：将从动件与凸轮的接触由 c) 平底从动件：凸轮对于这种从动件的作 滑动摩擦变为滚动摩擦 ,磨损较小 ,可用于 用力始终垂直于从动件的平底 , 受力平稳 a) 尖顶从动件：这种从动件结构简单 , 但 传递较大的动力 ,应用较广 . ,可用高速 且接触面间易形成油膜 ,润滑好 易磨损 ,适用于传力不大速度较低的场合 ..
凸轮机构的应用和类型
3、按接触形式分: b) a)
c)
b).c) 几何封闭 (几何锁合 ):靠从动件几 a) 力封闭 (锁合): 利用弹簧力或自重保 何形状或利用凸轮上的凹槽使从动件与 持从动件与凸轮始终接触 . 凸轮始终接触.
凸轮机构的应用和类型
力锁合
几何锁合
§ 3-2 从动件的常用运动规律
一.名词概念:
h
s’ t
rmin
1
s
h拻
1.升程 基圆 以理论 2. (: 行程 , 推程 ): 3. 推程运动角 : 4. 远休止角 : 5. 回程运动角 6. 近休止角 : t s s’ h 从动件从最低位臵到 廓线上最小向径 最高位臵沿导路方向 从动件从最低 从动件在最高位 从动件从最高 从动件在最低 为半径所画的圆 的距离称为升程 ,用h 位臵移到最高位臵 位臵移到最低位臵 臵静止不动 , 对应凸 位臵静止不动时 , 即为基圆 . 表示。摆动从动件即 时 , 对应凸轮的转 max 为最大摆角用 表 轮的转角。 凸轮的转角。 半径用 rmin表示。 示。 角。
§ 3-1 凸轮机构的应用和类型
凸轮机构是一种常用的高副机构,广 泛用于各种和自动控制装臵中。 2
1 3
3
1 2
凸轮机构的应用和类型
2 1
3
一、组成:
1、凸轮: 具有曲线轮廓 或凹槽的构件, 是 主动件, 通常等速 转动。
2、从动件: 由凸轮控制按其运动规 律作移动或摆动运动的构件。 3、机架:支承活动构件的构件。
从动件的常用运动规律
从动件运动形式：
S2
a)升-停-降-停
S2
b)升-停-降
0
S2
1
t
s
h
s'
0
S2
1
t
s
h
c)升-降-停
d)升-降
0
1
t
h
s'
0
1
t
h
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 升—停—降—停 的运动循环。 从动件的位 移s与凸轮转角 的关系可以用从 动件的位移线图 来表示，如右图 所示。
s
此种运动
h
规律加速度曲
ds d
0
0
线没有突变,
因而无冲击。
d 2s d 2
机械设计基础
第六讲
主讲教师：曾平
学时：４８
§
3-3 凸轮轮廓曲线的设计
设计方法：作图法，解析法
(
一、设计方法的基本原理：
1)
作图法：采用反转法 将整个机构加上一 个（ ） 1 ，保证各 构件间的相对运动 不变。
从动件的常用运动规律
3、余弦加速度运动 (简谐运动规律)
4 3 5 6 S2
此种运动规
h
1
律由于加速度在 运动开始和终了
2
1 0
1
2
ds 2 d 1
d s2 d 1 2
2
t
3
4
5 6
存在有限值的突
变, 所以也有柔4、正弦加速度运动(摆线运动)
凸轮轮廓曲线的设计
二.图解设计凸轮廓线：
1.对心（尖顶、滚子）直动从动件盘形凸轮 廓线的设计 已知：从动件运动规律（1如图示）， 基圆半径rmin,滚子半径rT, 顺时针转动。 求满足上述要求的凸轮廓线。
凸轮轮廓曲线的设计
理论廓线
S
2
3
4
5 6
B1 B0 B11 ● ● ● B2 C1 ● (C0● ) B10 C11 ● ● ● C10 1 C 2 B3 0 ● ● C9B9 ● ● C3 rmin ● C8B8 ● ● B4 C4 ● ( ) ● ● C 7 1 C5 ●C6 ● B5 B7 B6 ● ● 实际廓线
机械设计基础
第五讲
主讲教师：曾平
学时：４８
第三章 凸轮机构
学习内容 学习要求
思考题与习题
第三章 凸轮机构
学习内容
凸轮机构的应用和类型 § 3-2 从动件的常用运动规律 § 3-3 凸轮轮廓曲线的设计
§ 3-1
学习要求：
1.了解凸轮机构的组成、类型和 应用； 2.了解各种常用从动件运动规律 及其特点; 3.掌握图解法设计凸轮轮廓的方法; 4.了解凸轮机构的基本尺寸确定。