凸轮机构的组成
第9章_凸轮机构及其设计
ω
V
V
ω
ω
2、按推杆末端(the follower end)形状分：（如图9-5） 1）尖顶(knife-edge)推杆（图a、b）： (a) (a) 结构简单，因是点接触，又是滑动 (d 摩擦，故易磨损。只宜用在受力不 (a)(a) ( (a) 大的低速凸轮机构中，如仪表机构。 图a） 图b）
▲ 注意：
1）所有运动过程的推杆位 移s是从行程的最近位臵 开始度量。回程时，推 杆的位移s是逐渐减小的。 2）凸轮的转角δ是从各个 运动过程的开始来度量。 如：在推程时，δ是从推程开始时进行度量；
在回程时，δ是从回程开始时进行度量。
3）有的凸轮δ01=0° （无远休）,有的δ02=0°（无近休）， 有的同时无远休和无近休。 e
2）运动线图——用于图解法
s = s(δ)—位移线图;如图9-8b所示。 v = v(δ)—速度线图； a = a(δ)—加速度线图。
图9-8
推杆的运动规律可分为基本运动规律和组合运动规律。 e
一）基本(Basic)运动规律
1、等速运动规律（一次多项式运动规律） v=常数。 s 1）方程： s=hδ/δ0 推程 v=hω/δ0 a=0 （9-3a） （δ：0~δ0）
对心直动尖顶 推杆盘形凸轮 机构
偏臵直动尖顶 推杆盘形凸轮 机构
对心直动滚子 直动平底推杆 推杆盘形凸轮 盘形凸轮机构 机构
摆动尖顶推杆 盘形凸轮机构
摆动滚子推杆 盘形凸轮机构
摆动平底推杆 盘形凸轮机构
上面介绍的是一些传统的凸轮机构，目前还研究出了 一些新型的凸轮机触，增加了接触面积， 提高了凸轮机构的承载能力。
凸轮机构
一、滚子半径的选择
滚子半径 rT 过大，导致实际轮 廓线变尖或交叉，如b、c所示。 ' rT , '实际轮廓曲率半径；
理论轮廓曲率半径； rT 滚子半径；
当 rT， ' 0，实际轮廓线为 光滑连续的曲线，没问 题； 当 rT， ' 0，实际轮廓线交叉， ，加工时被切除，导致 从动件运动
§第一节 凸轮机构的基本类型
二、凸轮机构的分类
移动凸轮
1.按凸轮的形状
当盘形构件的回 转中心趋于无穷 大时，绕轴转动 的盘形凸轮就变 成相对于机架作 往复直线移动的 凸轮。
§第一节 凸轮机构的基本类型
二、凸轮机构的分类
圆柱凸轮
1.按凸轮的形状
凸轮的轮廓曲线位于圆柱面上，它可以看作是把移动凸轮 卷成圆柱体而得。
（1）力封闭：利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与 凸轮保持接触，如图6-1所示。 （2）形封闭：依靠凸轮与从动件的特殊结构来保持从动件与凸轮 接触，如图6-2所示。
§第一节 凸轮机构的基本类型
二、凸轮机构的分类 3.按凸轮与从动件保持接触的方式分
（2）形封闭：依靠凸轮与从动件的特殊结构来保持从 动件与凸轮接触，下图是常用的形封闭凸轮机构。
2.对心滚子直动从动件盘形凸轮
已知凸轮的基圆半径rb 、滚子半径rT 、角速度 ω和从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
8’
-ω
ω
7’ 5’ 3’ 1’
9’ 11’ 12’
13’ 14’ 9 11 13 15
理论轮廓η
1 3 5 78
设计步骤小结： 实际轮廓η’ ①选比例尺μ l作基圆rb。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。 ⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线。
凸轮机构的组成及工作原理
凸轮机构的组成及工作原理
凸轮机构是一种常用的机械传动装置，主要由凸轮、从动件和传动件组成。
凸轮是核心部分，通常为圆柱形，轮廓上有一或多个凸起的凸轮面。
从动件是通过凸轮的运动来驱动的零件，例如推动阀门或杆件的运动。
传动件则是连接凸轮和从动件的中间件，通常是凸轮轴、滚子或摆杆。
凸轮机构的工作原理是基于凸轮的运动带动从动件进行一定的运动。
凸轮被旋转，凸起的凸轮面逐渐接触从动件，从而使从动件受到推动。
凸轮的轮廓可以根据需要设计成各种形状，以实现不同的运动要求，例如往复、摆动或旋转运动。
在凸轮机构中，凸轮的运动规律直接影响到从动件的运动特性。
通过改变凸轮轮廓的形状和凸轮的旋转速度，可以实现从动件的不同速度和加速度。
此外，凸轮的运动规律还可以通过调整凸轮轴的位置或改变凸轮的形状来实现从动件的倒转、停留或逆向运动。
凸轮机构具有结构简单、运动可靠、传动效率高的优点。
它广泛应用于各种机械设备中，例如内燃机的进气和排气阀控制、工业机械的动作传动以及自动化生产线的运动控制等领域。
总之，凸轮机构是一种基于凸轮运动的机械传动装置，通过凸轮的运动来驱动从动件的运动。
它的组成部分包括凸轮、从动件和传动件。
凸轮机构的工作原理是通过改变凸轮的形状和运动规律来实现从动件的特定运动要求。
这种机构具有结构简单、运动可靠、传动效率高等优点，在各个领域都有广泛的应用。
凸轮机构介绍
4、根据从动件的运动形式分
移
动 从 动
（ 对 心
件、
凸偏
轮置 机）
构
摆动从动件凸轮机构
0'
第二节 从动件运动规律设计
一、平面凸轮机构的结构和主要参数
S 从动件位移曲线 (,S)
BC B’
S h
基圆
0 O
A
e
0 ’
’
O (A) B
Dh
2π
0 ’ ’
0
推远程休运止动角角回近程休运止动角角
30
.650
Y yB rr sin
dxB d dy B d
2 240 0,2 200 .650
X1 52.81
dxB d (ds d e)sin (s s0)cos
Y1 16.59
dyB d (ds d e)cos (s s0)sin
s1
0,
s2
80 2 3
20
8.49, xB1
[1 cos(1.2
55.39, yB1
3)] 26.18
18.12
实际廓线上点的坐标x:B2
X xB rr cos tg
36
dx B dy B
.03,
yB2 6.95
1 600, 1
dxB d dy B d
b、刀具中心轨迹方程
c
滚子
rr
'
砂轮
rc
rc-rr
滚子
rr
c
'
xC xB rr cos
rr-rc
第三章凸轮机构
第三章凸轮机构§3-1凸轮机构的组成和类型一、凸轮机构的组成1、凸轮：具有曲线轮廓或沟槽的构件，当它运动时，通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触，使从动件取得预期的运动。
2、凸轮机构的组成：由凸轮、从动件、机架这三个大体构件所组成的一种高副机构。
二、凸轮机构的类型1.依照凸轮的形状分：空间凸轮机构：盘形凸轮：凸轮呈盘状，而且具有转变的向径。
它是凸轮最大体的形式，应用最广。
移动（楔形）凸轮：凸轮呈板状，它相关于机架作直线移动。
盘形凸轮转轴位于无穷远处。
空间凸轮机构：圆柱凸轮：凸轮的轮廓曲线做在圆柱体上。
2.依照从动件的形状分：（1）尖端从动件从动件尖端能与任意形状凸轮接触，使从动件实现任意运动规律。
结构简单，但尖端易磨损，适于低速、传力不大场合。
（2）曲面从动件：从动件端部做成曲面，不易磨损，利用普遍。
（3）滚子从动件：滑动摩擦变成转动摩擦，传递较大动力。
（4）平底从动件优势：平底与凸轮之间易形成油膜，润滑状态稳固。
不计摩擦时，凸轮给从动件的力始终垂直于从动件的平底，受力平稳，传动效率高，经常使用于高速。
缺点：凸轮轮廓必需全数是外凸的。
3.依照从动件的运动形式分：4.依照凸轮与从动件维持高副接触的方式分：（1）力封锁型凸轮机构：利用重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮轮廓始终维持接触。
封锁方式简单，对从动件运动规律没有限制。
5、其它反凸轮机构：摆杆为主动件，凸轮为从动件。
应用实例：自动铣槽机应用反凸轮实现料斗翻转§3-2凸轮机构的特点和功能一.凸轮机构的特点一、优势：(1)结构简单、紧凑，具有很少的活动构件，占据空间小。
(2)最大优势是关于任意要求的从动件运动规律都能够毫无困难地设计出凸轮廓线来实现。
2、缺点：由于是高副接触，易磨损，因此多用于传力不大的场合。
二.功能1、实现无特定运动规律要求的工作行程应用实例：车床床头箱中利用凸轮机构实现变速操纵2、实现有特定运动规律要求的工作行程应用实例：自动机床中利用凸轮机构实现进刀、退刀3、实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程应用实例：船用柴油机中利用凸轮机构操纵阀门的启闭4、实现复杂的运动轨迹应用实例：印刷机中利用凸轮机构适当组合实现吸纸吸头的复杂运动轨迹§3-3从动件运动规律设计一.基础知识1、从动件运动规律：从动件的位移、速度、加速度及加速度转变率随时刻或凸轮转角转变的规律。
凸轮机构
机械技术应用基础
(3) 平底从动件 凸轮与从动件间的作用始 终垂直于从动件的平底，因 此传动平稳； 接触面间容易形成油膜， 润滑较好,传动效率高，常用 于高速凸轮机构。 运动规律受到一定的限制。
机械技术应用基础
3、按从动件运动形式 、 （1）移动凸轮机构 ） （2）摆动凸轮机构 ）
机械技术应用基础
B6 B7 e
－ω
B8 B8 ′ B′ 7 B′ 6
B9
B0 B1 B1 ′ K K8 K9 K6 7 K0 K5 K1 K4 K K2
3
B2 B′ 2
B3 ′ B′ 4
B3
B′ 5
ω
B4
B5
机械技术应用基础
二、凸轮机构压力角的校核 凸轮对从动件作用力的方向 与从动件上力作用点的速度方 向之间所夹的锐角，用α表示。 将从动件所受力Ｆ沿接触点 的法线n-n方向和切线t-t方向分 n-n t-t 解为 Ft=Fcosα Fn=Fsinα
机械技术应用基础
（2）作基圆取分点
为圆心， 任取一点O为圆心，以点B为从动件 尖顶的最低点, 尖顶的最低点,由长度比例尺取rb=15 mm作基圆。 点始, mm作基圆。从B点始,按(－ω）方向取 作基圆 推程角、回程角和近停程角， 推程角、回程角和近停程角，并分成 与位移线图对应的相同等分， 与位移线图对应的相同等分，得分点 点重合。 B1、B2、…、B11与B点重合。 、
■ 凸轮机构的运动过程 机械技术应用基础
二、常用从动件的运动规律 推杆的运动规律：是指推杆在运动过程中，其位移、 速度和加速度随时间变化（凸轮转角δ变化）的规律。 常用的从动件运动规律有等速运动规律、 等加速等减速运动规律、 余弦加速度运动规律等。 1. 等速运动规律 从动件推程或回程的运动速度为常数的运动规律。即： 等速上升和等速下降（两个速度不不一定相等）。 其运动方程和运动线图所示。
机械原理-凸轮机构及其设计
第六讲凸轮机构及其设计（一）凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构1．组成：凸轮，推杆，机架。
2．优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。
缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。
二、凸轮机构的分类1．按凸轮的形状分：盘形凸轮圆柱凸轮2．按推杆的形状分尖顶推杆：结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。
易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合滚子推杆：滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
平底推杆：不考虑摩擦时，凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
3．按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。
（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。
4．根据凸轮与推杆接触方法不同分：（1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。
①等宽凸轮机构② 等径凸轮机构③共轭凸轮（二）推杆的运动规律一、基本名词：以凸轮的回转轴心O 为圆心，以凸轮的最小半径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0 称为基圆半径。
推程：当凸轮以角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。
推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。
回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。
休止：推杆处于静止不动的阶段。
推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角二、推杆常用的运动规律1．刚性冲击：推杆在运动开始和终止时，速度突变，加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆产生非常大的惯性力，因而使凸轮受到极大冲击，这种冲击叫刚性冲击。
3 凸轮机构
按偏置尖顶从动件轮廓设计方法绘制，出理论轮廓，再以理论轮廓上 各点为圆心，以滚子半径为半径，作一系列圆，并作这一系列圆的内 包络线，就得到滚子从动件凸轮的实际廓线。
3. 平底直动从动件盘形凸轮
平底式可改善接触处的状况，其凸轮轮廓设计方法 如右图所示。
将导路中心线同平底的交点A假想为尖顶从动件的 尖顶，按尖顶从动件轮廓设计方法求出理论轮廓上 一系列点A0，A1，A2，……，过这 一系列点分别作 导路中心线的垂线（平底），然后作一系列平底位 置的包络线，就得所要设计的凸轮的廓线 。
因此，当ρ′ ≤0时，加工出的实际轮廓将出现变尖或被切去
的现象，凸轮将不能实现预定的运动规律。 结论：外凸的凸轮轮廓曲线, 应使rT<ρmin，通常取 rT≤0.8ρmin，同时ρ′≥1~5mm，另外滚子半径还受强度、结构等 的限制，因而也不能做得太小，通常取滚子半径rT=0.4rmin。
⑵偏置滚子从动件凸轮轮廓曲线设计
类型9
圆锥凸轮、弧面凸轮等也是空间凸轮机构。
应用例子
1. 所示为内燃机气门配气机构 。凸轮1以等角速度回转，驱
动从动件2按预期的运动规律启闭阀门。
2. 如图为弹子锁与钥匙组成的凸轮机构，钥匙是凸轮，插入弹子 锁的锁芯中，凸轮廓线将不同长度的弹子2推到同样的高度，即 每一对弹子（2与7）的分界面与锁芯和锁体的分界面相齐，则通 过锁体可以转动锁芯，拨开琐闩4。
rmin
一、压力角与作用力的关系
力F可分解为沿从动件运动方向的 有用分力F′和使从件紧压导路的 有害分力F″，且F″=F′tgα 上式表明，驱动从动件的有用分 力F′一定时，压力角α 越大， 则有害分力F″越大，机构的效率 越低。
rmi
n
凸轮机构组成
凸轮机构组成凸轮机构是一种用于实现连续运动的机械装置，由凸轮、摇杆（或推杆）、轴、轴承等组成。
凸轮呈现出各种不同形状，通过与摇杆（或推杆）的连动，使物体能够沿固定轨迹做规定的运动。
凸轮是凸轮机构的核心部件，可以是圆柱形、椭圆形、心形、螺旋形等。
圆柱形凸轮最为常见，在凸轮上的一点称为凸轮迹线上的点，而凸轮的中心轴则是凸轮迹线的轴线。
凸轮迹线上相同距离的不同点的运动速度不同，因此可以通过调整凸轮的形状和大小来控制运动的速度和方式。
摇杆（或推杆）是凸轮机构中的执行部件，通过与凸轮的连动来实现所需的运动轨迹。
摇杆可分为单摇杆和双摇杆两种形式。
单摇杆由一个摇杆和一个固定轴组成，而双摇杆则由两个摇杆和一个固定轴组成。
摇杆的运动方式可以是直线运动、旋转运动或复合运动，取决于凸轮的形状和运动要求。
轴是凸轮机构中的支撑部件，用于支撑和固定凸轮和摇杆。
轴通常由金属材料制成，具有足够的强度和刚性。
除了支撑凸轮和摇杆外，轴还需具备良好的耐磨性和耐腐蚀性，以保证凸轮机构的长期稳定运行。
轴承是凸轮机构中起支撑和传动作用的重要部件，用于减少轴和轴承之间的摩擦。
常用的轴承有滚动轴承和滑动轴承两种。
滚动轴承由内圈、外圈和滚动体组成，滚动体之间滚动运动，从而减少摩擦。
滑动轴承则是通过润滑剂形成薄膜，使轴承在轴上滑动，减少摩擦力。
凸轮机构具有广泛的应用，例如在发动机、机械手、打印机等设备中都有使用。
凸轮机构能够实现各种不同的运动形式，如直线运动、旋转运动、复合运动等。
通过调整凸轮的形状和大小，可以实现不同的运动速度和运动轨迹。
同时，凸轮机构还具有很高的精度和稳定性，可以长时间稳定地工作。
总之，凸轮机构是一种实现连续运动的机械装置，由凸轮、摇杆（或推杆）、轴、轴承等组成。
凸轮机构通过凸轮和摇杆的连动来实现运动轨迹的控制，具有多种运动形式和广泛的应用领域。
凸轮机构在工业生产和机械制造中扮演着重要的角色，对提高生产效率和改善产品质量具有积极的促进作用。
凸轮机构的组成与传动特点
凸轮机构的组成与传动特点1. 引言1.1 概述凸轮机构是一种常见的传动机构，由凸轮、摆杆（或滑块）和连接杆组成。
它应用广泛，在各个工业领域以及汽车发动机等领域都有重要的作用。
凸轮机构通过凸轮的不规则形状和运动规律，实现输入输出之间的转动和传递。
1.2 文章结构本文将围绕凸轮机构的组成和传动特点展开讨论，并且给出了应用领域与举例分析。
文章首先介绍了凸轮、摆杆（或滑块）和连接杆三个组成部分，然后详细探讨了凸轮机构的传动特点，包括输入输出关系与速度比例、运动规律和曲线形状以及转矩特性。
接下来，文章将聚焦于凸轮机构在工业领域、汽车发动机中以及其他领域的具体应用案例进行分析。
最后，文章总结观点并强调凸轮机构在未来的发展趋势与应用前景，并提出问题或争议供读者进行探讨。
1.3 目的本文旨在全面介绍凸轮机构的组成和传动特点，使读者对凸轮机构有一个清晰完整的了解。
通过分析凸轮机构在不同领域的应用案例，希望能够展示其广泛应用的实际价值并探讨未来发展趋势。
此外，本文还意在引发读者对凸轮机构相关问题的思考与讨论。
2. 凸轮机构的组成2.1 凸轮凸轮是凸轮机构中最关键的部件之一。
它通常由金属材料制成，具有特殊的外形设计。
凸轮的外轮廓一般被设计成非圆形，以便能够在运动过程中实现不同的加速度和速度变化。
这种设计可以通过激活其他部件来实现所需的传动或操作。
2.2 摆杆或滑块摆杆或滑块是凸轮机构中另一个重要组成部分。
它们通常通过连接到凸轮上的销或指针进行固定。
摆杆在运动过程中沿着固定点旋转，而滑块则在固定路径上前后运动。
摆杆和滑块的相对位置和运动方式取决于凸轮的形状和运动规律。
2.3 连接杆连接杆是将凸轮机构的输出传递给其他设备或系统的关键组件之一。
它通常由金属制成，可弯曲或伸缩以适应不同的传动距离和角度需求。
连接杆有助于将凸轮机构产生的直线运动转换为其他类型（例如旋转或往复）的运动。
以上是凸轮机构的主要组成部分。
凸轮、摆杆或滑块以及连接杆共同工作，使得凸轮机构能够实现所需的传动和操作功能。
凸轮机构介绍
C
D
S ()
S ()
Φ ΦS'0 Φ'
2π
Φ0'S
升—停—回—停型 (RDRD)
S ()
Φ Φ'
2π
Φ'S0
升—回—停型
(RRD) S ()
2π
2π
Φ ΦS'0 Φ'
Φ
Φ'
升—停—回型
升—回型
(RDR)
运动循环的类型
(RR)
从动件的运动规律的数学方程式为
位移
S f()
已知：= （），rb，L，a，
A0
A9 A8 A7
A6
0 B1
B0
C0
0
C11
C2
A1
B2
B9
C9
'
O
C3
B8B7C8C7C6’0 C5 C4
B3
B6
B4 A3
A5
B5
A4
3
3
4
5 6
2
7
1
8
1 2 3 4 56 7 8
’0 '
9
0
A2
P84的弯臂
三、用解析法设计凸轮廓线
类速度
速度 v dS dS d dS
dt d dt d
类加速度
加速度
a
dv dt
dv d
d dt
2
d2S d2
二、基本运动规律
1、 多项式运动规律 s=c0 + c1 + c22 + c33 + ……+ cnn v=( c1 + 2c2 + 3c32 + ……+ncnn-1)
凸轮机构
§ 12.1.2 凸轮机构的应用
自动机床进刀凸轮机构
当圆柱凸轮绕其轴线 转动时，通过其沟槽 与摆杆一端的滚子接 触，并推动摆杆绕固 定轴按特定的规律作 往复摆动，同时通过 摆杆另一端的扇形齿 轮驱动刀架实现进刀 或退刀运动。
1-圆柱凸轮 2-摆杆 3-滚子
绕线机凸轮机构
这种凸轮在运动中能 推动摆动从动件2实 现均匀缠绕线绳的运 动学要求。
为保证凸轮机构在整个运动周期中均 能满足 max [ ] ，应选取计算结果
中的最大值作为凸轮的基圆半径。
2.借助诺模图
4.许用压力角[α]及从动件的运动规律
s
Bmax v D2 K d 2' d 2' d1 δ1 D1 B0 O d2 d 1' d 1'
- [ α2 ] 90 ° 90 ° - [ α2 ] 90 ° -[ α2 ] -[ α 2 ] 90 °
δ2
- [ α1 ] 90 ° -[ α1 ] 90 ° 90 ° - [ α1 ] -[ α1 ] 9 0°
s'
5.滚子半径的选择
为保证滚子及转动轴有足够的强度和寿命, 应选用较 大的滚子半径rT, 然而滚子半径rT的增大受到理论轮廓曲线 上最小曲率半径ρmin的制约, 如图所示。
第十二章 凸轮机构
概 述
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，在运动时可以获得连续或不 连续的任意预期运动。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。 由于凸轮机构具 有多用性和灵活性, 因此广泛应用于机械、 仪器、 操 纵控制装置和自动生产线中, 是自动化生产中主要的驱 动和控制机构。但由于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。
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
凸轮机构组成
凸轮机构组成凸轮机构是一种常见且广泛应用的机械传动装置，由凸轮、摇杆和弹簧等部件组成。
凸轮是一个特殊形状的圆柱体，通常具有斜面或凹槽等结构。
摇杆是一个杠杆状的构件，通过一个端点与凸轮相连，另一个端点与被驱动的部件相连。
而弹簧的作用是提供恢复力和稳定性，对凸轮机构的正常工作至关重要。
凸轮机构的工作原理是凸轮在旋转过程中，使摇杆产生规律性的上下运动，进而带动被驱动部件实现特定的运动。
这种运动可以是线性的，也可以是旋转的，具有广泛的应用领域。
例如，在发动机中，凸轮机构被用来控制气门的开关，以实现正常的气缸工作。
在纺织机械中，凸轮机构被用来控制织机的运动，以实现不同的织造效果。
而在机械手臂中，凸轮机构则可以实现精确的移动和抓取动作。
凸轮机构的设计需要考虑凸轮形状、摇杆长度和弹簧弹性系数等因素。
凸轮形状的选择会直接影响到被驱动部件的运动轨迹和速度，因此需要根据实际需求进行合理设计。
摇杆长度的选择会决定凸轮机构的放大倍数和工作范围，需要根据具体情况进行适当调整。
而弹簧的选择则会影响机构的稳定性和使用寿命，需要根据负载情况和工作环境进行合理匹配。
凸轮机构的应用可以大大提高机械设备的性能和效率。
它可以实现复杂的运动轨迹，对于要求精密控制和定位的工作非常有帮助。
同时，凸轮机构具有结构简单、体积小、重量轻的特点，能够在有限的空间内实现大范围的运动，降低了设备成本和占地面积。
因此，在机械设计中，合理应用凸轮机构可以提高设备的可靠性和稳定性，降低维护成本，提高生产效率。
总之，凸轮机构作为一种重要的机械传动装置，具有广泛的应用前景。
在实际设计中，我们需要充分考虑凸轮形状、摇杆长度和弹簧选择等因素，以确保机构的正常工作和性能要求。
同时，我们也需要不断创新和进步，研发更加高效可靠的凸轮机构，为各行各业的发展提供更好的支持和保障。
凸轮机构组成
凸轮机构组成凸轮机构是一种常见的机械传动装置，由凸轮、摇杆、连杆和小轴等组成，广泛应用于机械设备中的节流阀、运动机构等部件中。
凸轮是凸轮机构的核心部件，它是一种特殊形状的轮轴，在轮轴上凸出一个或多个凸起部分，通过凸起部分与其他相连接组件间的接触或作用力传递提供机械运动变化的机构。
凸轮的形状可以根据具体应用场景的需求进行设计，常见的凸轮形状包括圆形、椭圆形、齿轮形等。
凸轮机构的工作原理是通过凸轮的旋转来带动其他连接组件的运动，实现所需的运动变化。
摇杆是凸轮机构的另一个重要组成部分，它是一种杆状构件，可以旋转或摆动。
摇杆通常与凸轮相连，通过凸轮的轮廓形状和运动来驱动摇杆的动作，进而输出所需的机械运动。
连杆是凸轮机构的一种连接组件，它通常是一根杆状构件，其中一端与凸轮或摇杆连接，另一端与其他部件连接，通过凸轮的运动驱动连杆的运动变化，从而带动其他部件实现所需的运动。
小轴是凸轮机构的一种传动组件，它是一条轴状构件，通常由硬质材料制成，一端通过轴承与机械设备的固定部位相连接，另一端通过轴承与凸轮或摇杆相连接，通过凸轮的旋转或摆动来驱动小轴的转动，达到传递力量和运动的目的。
除了上述常见的组成部分外，凸轮机构还可以通过支架、滑块和撞针等辅助部件来实现更复杂的运动控制。
支架通常用于固定凸轮和摇杆，保证它们的相对位置不发生变化。
滑块是一种近似平行四边形形状的构件，可以沿着凸轮的运动轨迹滑动，通过凸轮的轮廓形状和运动来驱动滑块的运动，实现输出所需的机械运动。
撞针是一种直径较小的杆状构件，通过凸轮的运动来实现复杂的运动控制，例如切割、打孔等。
综上所述，凸轮机构的组成部分包括凸轮、摇杆、连杆和小轴等，并可以通过支架、滑块和撞针等辅助部件进行扩展和改进。
这些组成部分通过凸轮的运动来驱动，实现所需的机械运动。
凸轮机构在机械设备中的应用广泛，具有结构简单、工作可靠、传动效率高等优点，对于实现复杂的运动控制有着重要的作用。
凸轮机构组成
凸轮机构组成一、什么是凸轮机构凸轮机构是一种由凸轮和连杆机构组成的机械装置，用于将旋转运动转换为直线或曲线运动。
凸轮机构由凸轮、从动件（如连杆、滑块等）和基座构成，通过凸轮的形状和运动方式，通过连杆等连接凸轮和从动件，实现各种运动变换。
二、凸轮机构的组成凸轮机构主要由以下组成部分构成：1. 凸轮凸轮是凸轮机构的核心组件，它通常是一个圆柱体或椭圆体。
凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动方式，包括直线运动、旋转运动、摆动运动等。
凸轮可以通过几何学计算或图形设计软件进行设计，以满足特定的运动需求。
2. 连杆连杆是凸轮机构的重要组成部分，它与凸轮和从动件之间建立起连接。
连杆一端通过铰链连接凸轮，另一端则连接从动件，如滑块、摇杆等。
通过连杆的长度和形状设计，可以实现不同的运动变换，如直线运动、往复运动、角度转换等。
3. 从动件从动件是凸轮机构中受到凸轮作用的部件，它可以是滑块、摇杆、推杆等。
从动件在凸轮的作用下，根据凸轮轮廓的运动规律，实现不同的运动变换。
从动件的形状和材料选择需要根据具体的应用场景和运动要求来确定。
4. 基座基座是凸轮机构的支撑结构，用于固定凸轮、连杆和从动件。
基座要具备足够的强度和刚性，以保证凸轮机构的稳定运行。
基座通常由金属材料制成，可以通过铆接、焊接或螺栓连接等方式与其他部件连接在一起。
三、凸轮机构的工作原理凸轮机构的工作原理是通过凸轮的运动带动连杆和从动件进行运动变换。
具体的工作过程如下：1.当凸轮旋转时，凸轮的形状会使得连杆作直线运动、旋转运动或摆动运动；2.连杆的运动将传递给从动件，从动件根据凸轮的形状和运动规律进行相应的运动；3.从动件的运动可以用于驱动其他机械部件，实现各种复杂的运动需求。
凸轮机构通过凸轮的形状和运动方式以及连杆的设计，可以实现非常复杂的运动变换。
凸轮的形状可以根据具体的要求进行设计，使得从动件的运动满足特定的运动路径和速度需求。
四、凸轮机构的应用凸轮机构广泛应用于各个领域，包括机械制造、汽车工业、航空航天等。
凸轮机构的组成
凸轮机构的组成凸轮机构是一种机械传动装置，它通过凸轮和摆动件的相互作用，将旋转运动转化为直线或摆动运动。
凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如发动机、机床、印刷机、纺织机等。
凸轮机构的组成主要包括凸轮、摆动件、轴承、传动机构和固定件等几个部分。
一、凸轮凸轮是凸轮机构的核心部件，它是一种具有特殊形状的轮件，通常是圆形或椭圆形的。
凸轮的轮廓线形状决定了它的运动特性，如曲线的斜率、半径、凸度等。
凸轮的作用是将旋转运动转化为直线或摆动运动，它通过与摆动件的接触，使摆动件做规定的直线或曲线运动。
二、摆动件摆动件是凸轮机构中的工作部件，它通过与凸轮的接触，受到凸轮的作用力而做直线或曲线运动。
摆动件的形状和数量根据具体应用来确定，常见的摆动件有摆杆、摆臂、摆轮等。
摆动件的材料通常选用高强度的合金钢或铸铁等。
三、轴承轴承是凸轮机构的支撑部件，它支撑摆动件的旋转或摆动运动，减小了机件之间的摩擦和磨损，保证了机件的正常运转。
轴承的种类较多，常见的有滚动轴承、滑动轴承、球头轴承等。
四、传动机构传动机构是凸轮机构的传动部分，它将动力从发动机或电机传递给凸轮机构，使凸轮机构得以正常工作。
常见的传动机构有皮带传动、链传动、齿轮传动等。
不同的传动机构有不同的优缺点，应根据具体情况来选择。
五、固定件固定件是凸轮机构的固定部分，它将凸轮机构固定在机器的机身上，保证凸轮机构的稳定性和安全性。
固定件的种类较多，常见的有螺钉、螺母、垫圈等。
综上所述，凸轮机构的组成包括凸轮、摆动件、轴承、传动机构和固定件等几个部分。
这些部件相互协作，使凸轮机构得以正常工作，实现了机械传动的转化。
在实际应用中，应根据具体情况来选择合适的凸轮机构，以满足不同的工作需求。
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学法
看书提问：
凸轮机构的优点：
结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，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。
缺点：
1）点、线接触易磨损；2）凸轮轮廓加工困难；3）行程不大
板书设计：一、三
二图
教后反思：
凸轮机构广泛用于自动化和半自动化机械中作为控制机构。但凸轮轮廓与从动件间为点、线接触而易磨损，所以不宜承受重载或冲击载荷。
三、凸轮机构的分类
凸轮机构的类型很多，通常按凸轮和从动件的形状、运动形式分类。
⒈按凸轮的形状分类
（1）盘形凸轮
它是凸轮的最基本型式。这种凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化半径的盘形零件，如图5-1。
课题
凸轮机构的组成
课型
新授课
备课
时间
05.30
教法
学法
教学重点
1、凸轮机构的组成2、凸轮机构的特点及应用
教学难点
凸轮机构的特点及应用
上课时间
检查人签字
教学过程设计及知识点传授：
引入：
在各种机器中，尤其是自动化机器中，为实现各种复杂的运动要求，常采用凸轮机构，其设计比较简便。只要将凸轮的轮廓曲线按照从动件的运规律设计出来，从动件就能较准确的实现预定的运动规律。
（2）移动凸轮
当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作直线运动，这种凸轮称为移动凸轮。
（3）圆柱凸轮
将移动凸轮卷成圆柱体即成为圆柱凸轮，如图所示。
⒉按从动件形状分类
（1）尖顶从动件
尖顶能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，因而能实现任意预期的运动规律。但因为尖顶磨损快，所以只宜用于受力不大的低速凸轮机构中。
新授内容：
一、概述
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。但另一方面，由于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。
二、凸轮机构的应用
组成：凸轮、从动件、机架。
作用：将凸轮的连续回转转变为从动件直线移动或摆动。
应用：内燃机的配气机构；机床进给机构；绕线机。（图片见课件）
特点：
结构简单、紧凑，设计方便，只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到准确的任意预期运动。但凸轮与从动件间为点或线接触，易于磨损。
1.
一、
图示为内燃机配气凸轮机构。当具有一定曲线轮廓的凸轮1以等角速度回转时，它的轮廓迫使从动作2（阀杆）按内燃机工作循环的要求启闭阀门。
（3）平底从动件
这种从动件与凸轮轮廓表面接触的端面为一平面，所以它不能与凹陷的凸轮轮廓相接触。这种从动件的优点是：当不考虑摩擦是，凸轮与从动件之间的作用力始终与从动件的平底相垂直，传动效率较高，且接触面易于形成油膜，利于润滑，故常用于高速凸轮机构。
⒊按从动件运动形式可分为直动从动件（对心直动从动件和偏置直动从动件）和摆动从动件两种。凸轮机构中，采用重力、弹簧力使从动件端部与凸轮始终相接触的方式称为力锁合；采用特殊几何形状实现从动件端部与凸轮相接触的方式称为形锁合。
教法
学法
凸轮机构的分类：
按凸轮形状分：1、盘形凸轮
2、移动凸轮
3、圆柱凸轮
按从动件型式分：
1、尖底从动件；
2、滚子从动件；
3、平底从动件
按维持高副接触分（锁合）；1）力锁合→弹簧力、重力等
2）几何锁合：等径凸轮；
等
教学过程设计及知识点传授：
（2）滚子从动件
在从动件的尖顶处安装一个滚子从动件，可以克服尖顶从动件易磨损的缺点。滚子从动件耐磨损，可以承受较大载荷，是最常用的一种从动件型式。
按从动件型式分：1）尖底从动件；
2）滚子从动件；
3）平底从动件
小结：1、凸轮机构的分类：
按凸轮形状分：1）盘形凸轮
2）移动凸轮
3）圆柱凸轮
按维持高副接触分（锁合）；1）力锁合→弹簧力、重力等
2）几何锁合：等径凸轮；
等宽凸轮
2、凸轮机构的优点、缺点：
作业思考：凸轮机构1、组成：2、特点3、作用：4、应用：
图为自动机床上控制刀架运动的凸轮机构。当圆柱凸轮1回转时，凸轮凹槽侧面迫使杆2运动，以驱动刀架运动。凹槽的形状将决定刀架的运动规律。
凸轮一般作连续等速转动，从动件可作连续或间歇的往复运动或摆动。
观察：
凸轮：
1、盘形凸轮
2、移动凸轮
3、圆柱子从动件；
3）平底从动件
教学过程设计及知识点传授：