机械原理凸轮课件
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凸轮机械原理ppt
凸轮机构的基本结构
凸轮、从动件和机架是凸轮机构的基本结构，其中凸轮是控制从动件运动的 关键元件。
凸轮机构的分类
根据凸轮和从动件的运动关系，凸轮机构可分为平面凸轮机构和空间凸轮机 构，以及摆动从动件凸轮机构和移动从动件凸轮机构。
凸轮机构的优化目标与方法
凸轮机构的优化目标
主要包括提高凸轮机构的传力性能、减小凸轮和从动件之间的接触应力、降低凸 轮机构的振动和噪声等方面。
凸轮机构的工作过程是凸轮转动时，从动件在凸轮轮 廓控制下沿着一定轨迹进行往复运动。
平面凸轮机构又可以分为尖顶从动件、滚子从动件和 平底从动件三种类型。
从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件的 Βιβλιοθήκη 构形式。凸轮机构的运动规律
凸轮机构的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件 的结构形式。
每种运动规律都有其特点和应用范围，可以根据实际 需要选择合适的运动规律。
解决方法
为了减小冲击，可以在配合部件之间加入阻尼材料，如橡胶 、聚氨酯等，以吸收冲击能量。同时，可以调整配合间隙的 大小，提高配合部件的刚度，以减小冲击。
凸轮机构的疲劳及解决方法
总结词
凸轮机构的疲劳是由于长期承受交变载荷 的作用，使得配合部件表面出现微裂纹并 逐渐扩展，最终导致配合部件破坏。
VS
解决方法
2023
凸轮机械原理
目录
• 凸轮机构概述 • 凸轮机构的工作原理 • 凸轮机构的类型及特点 • 凸轮机构的常见问题及解决策略 • 凸轮机构的设计及优化 • 凸轮机构的应用前景与发展趋势
01
凸轮机构概述
凸轮机构的定义与特点
凸轮机构的定义
凸轮机构是一种广泛应用于各种机械中的高副机构，它由凸 轮、从动件和机架三个基本构件组成，通过凸轮的轮廓控制 从动件的位移和运动规律。
凸轮、从动件和机架是凸轮机构的基本结构，其中凸轮是控制从动件运动的 关键元件。
凸轮机构的分类
根据凸轮和从动件的运动关系，凸轮机构可分为平面凸轮机构和空间凸轮机 构，以及摆动从动件凸轮机构和移动从动件凸轮机构。
凸轮机构的优化目标与方法
凸轮机构的优化目标
主要包括提高凸轮机构的传力性能、减小凸轮和从动件之间的接触应力、降低凸 轮机构的振动和噪声等方面。
凸轮机构的工作过程是凸轮转动时，从动件在凸轮轮 廓控制下沿着一定轨迹进行往复运动。
平面凸轮机构又可以分为尖顶从动件、滚子从动件和 平底从动件三种类型。
从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件的 Βιβλιοθήκη 构形式。凸轮机构的运动规律
凸轮机构的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件 的结构形式。
每种运动规律都有其特点和应用范围，可以根据实际 需要选择合适的运动规律。
解决方法
为了减小冲击，可以在配合部件之间加入阻尼材料，如橡胶 、聚氨酯等，以吸收冲击能量。同时，可以调整配合间隙的 大小，提高配合部件的刚度，以减小冲击。
凸轮机构的疲劳及解决方法
总结词
凸轮机构的疲劳是由于长期承受交变载荷 的作用，使得配合部件表面出现微裂纹并 逐渐扩展，最终导致配合部件破坏。
VS
解决方法
2023
凸轮机械原理
目录
• 凸轮机构概述 • 凸轮机构的工作原理 • 凸轮机构的类型及特点 • 凸轮机构的常见问题及解决策略 • 凸轮机构的设计及优化 • 凸轮机构的应用前景与发展趋势
01
凸轮机构概述
凸轮机构的定义与特点
凸轮机构的定义
凸轮机构是一种广泛应用于各种机械中的高副机构，它由凸 轮、从动件和机架三个基本构件组成，通过凸轮的轮廓控制 从动件的位移和运动规律。
《机械原理》第四章凸轮机构与其设计
标准传动函数介绍
刚性机构的输入参数x转变为输出参数y仅 与机构几何学有关。此关系在数学上理解 为机构的传动函数y=y(x)
标准传动函数f(z)的单位为1,满足定义域 z∈[0,1],值域f(z) ∈[0,1],且满足边界条 件f(0)=0, f(1)=1。
当满足f(z)=1-f(1-z)时为对称标准传动函 数。
基本概念
行程
从动件往复运动的最大 位移，用h表示。
10/16/2020
第四章 凸轮机构及其设计
基本概念
推程
从动件背离凸轮轴心运 动的行程。
推程运动角
与推程对应的凸轮转角。
10/16/2020
第四章 凸轮机构及其设计
基本概念
回程
从动件向着凸轮轴心运 动的行程。
回程运动角
与回程对应的凸轮转角。
Knowledge Points
凸轮机构的组成 凸轮机构的分类 凸轮机构的优点、缺点
10/16/2020
第四章 凸轮机构及其设计
凸轮机构的组成
凸轮是具有曲线轮廓 或凹槽的构件
凸轮机构一般由凸轮、 从动件和机架三个构 件组成。
10/16/2020
第四章 凸轮机构及其设计
凸轮机构的分类
按照凸轮的形状分类 按照从动件的型式分
形锁合
所谓形锁合型，是指 利用高副元素本身的 几何形状使从动件与 凸轮轮廓始终保持接 触。
10/16/2020
第四章 凸轮机构及其设计
凸轮机构的优点
结构简单、紧凑，占据空间较小；具有多 用性和灵活性，从动件的运动规律取决于 凸轮轮廓曲线的形状。对于几乎任意要求 的从动件的运动规律，都可以毫无困难地 设计出凸轮廓线来实现。
10/16/2020
机械原理电子教案凸轮机构-09下1PPT课件
8
(1) 力 锁 合 (force closure)
利用推杆的重力、弹簧力或 其它外力使推杆始终与凸轮
保持接触
槽 凸 轮 机 构
等 宽 凸 轮 机 构
(2)形锁合(pro) 利用凸轮
与推杆构成的高副元素的特
殊几何结构使凸轮与推杆始
终保持接触
等 径 凸 轮 机 构 共 轭 凸 轮 机 构
§9-2 从动件常用运动规律
而引起推杆惯性力的有限值突 O
v
变，并由此对凸轮产生有限值 2h/0
冲击 ——柔性冲击(Soft impulse)
O
✓从动件在运动起始、中点
a
和终止点存在柔性冲击
➢推程运动方程：
等速运动规律
边界条件
运动始点：=0, s=0 运动终点： = 0，s=h
c0=0 c1=h/0
推程运动方程式：s (h0) v (h0)ω
a 0
0,0
➢回程运动方程
s c0 c1
15
v ds dt c1
a dv dt 0
边界条件
运动始点：=0, s=h
c0=h
运动终点： = 0 ，s=0
s
h(1
0
)
v
h
0
ω
0, 0
a 0
c1=h/0
★等速运动规律运动特性
✓从动件在运动起始和终止点存在刚性冲击
✓适用于低速轻载场合
1.2 等加速等减速运动规律亦称为抛物线运动规律
16
s
线图表示法：
h
特点：从动件在起点、中点和
h/2
终点，因加速度有有限值突变
4
盘形凸轮(Plate cam) 移动凸轮(Wedge cam) 圆柱面凸轮(Cylindrical cam) 端面凸轮(Cylindrical cam)
机械原理课件9 凸轮机构
1、凸轮廓线设计的基本原理
• 解析法、作图法 • 相对运动原理法:(也称反转法) • 此时，凸轮保持不动
• 对整个系统施加 -ω
运动
• 而从动件尖顶复合运动的 轨迹即凸轮的轮廓曲线。
-ω
A A A A A A A A
1 2
3’ 2’ 1’
ω
r0
1
O
2 3
3
2.用作图法设计凸轮廓线
1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮
e
对心平底推杆凸轮机构
平底摆杆凸轮机构
从动件与凸轮之间易形成油膜，润滑状况好，受力平稳， 传动效率高，常用于高速场合。但与之相配合的凸轮轮廓 必须全部外凸。
偏心平底推杆凸轮机构
滚子摆杆凸轮机构
e
§9－2 推杆的运动规律
一.推杆常用的运动规律
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。
a
2h 2
02
2 sin 0
R= 2
h
A 0 1 v
2
3 4
5
6
7
8
回程： s＝h[1-δ /δ
0
′)/2π
0
′
+sin(2π δ /δ
0
0
]
v＝hω [cos(2π δ /δ 0’)-1]/δ a＝-2π
hω 2 sin(2π δ /δ
′
FI ma 0
(1).对心直动尖顶从动件盘形凸轮
s
h
对心直动尖顶从动件凸轮机构 中，已知凸轮的基圆半径rmin， 角速度ω和从动件的运动规律， 设计该凸轮轮廓曲线。 设计步骤小结：
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
机械原理-凸轮PPT
第三章 凸轮机构及其设计
第一节 概述
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 选型
度凸 设轮 计机
构 运 动 学 尺
计算从动件位移参数 确定凸轮各个转角 从动件运动规律设计 凸轮机构基本尺寸设计 凸轮轮廓曲线设计
凸轮机构的动力学 分析与设计
刀具中心轨迹 坐标计算
凸轮机构结 构设计
第四节 凸轮机构运动学参数和基本 尺寸的设计
一、工作循环图与凸轮工作转角的确定 凸轮的工作转角应当根据机器中各个执行机构动作之间 的配合关系，由工作循环图(Working cycle diagram)来确 定。
机构刚好发生自锁时的压力角为临界压力角c
c
arctan
(1
2b
1
l ) tan 2
1
凸轮机构能正常工作的重要条件
max [ ] c 推程 移动从动件[ ]30º40º；摆动从动件[ ] 40º45º。 回程 [ ] 70º80º。
第三节 凸轮机构的设计过程
凸轮机构的设计内容
机构运动 分配设计
电阻坯件 电阻送料机构凸轮
电阻帽 送帽压帽机构凸轮
送帽压帽机构凸轮
夹紧机构凸轮
工艺过程
电阻自动压帽机传动系统图
电阻体上料
电阻体夹紧
送帽
压帽
电阻自动压帽机工作循环图
第一节 概述
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 选型
度凸 设轮 计机
构 运 动 学 尺
计算从动件位移参数 确定凸轮各个转角 从动件运动规律设计 凸轮机构基本尺寸设计 凸轮轮廓曲线设计
凸轮机构的动力学 分析与设计
刀具中心轨迹 坐标计算
凸轮机构结 构设计
第四节 凸轮机构运动学参数和基本 尺寸的设计
一、工作循环图与凸轮工作转角的确定 凸轮的工作转角应当根据机器中各个执行机构动作之间 的配合关系，由工作循环图(Working cycle diagram)来确 定。
机构刚好发生自锁时的压力角为临界压力角c
c
arctan
(1
2b
1
l ) tan 2
1
凸轮机构能正常工作的重要条件
max [ ] c 推程 移动从动件[ ]30º40º；摆动从动件[ ] 40º45º。 回程 [ ] 70º80º。
第三节 凸轮机构的设计过程
凸轮机构的设计内容
机构运动 分配设计
电阻坯件 电阻送料机构凸轮
电阻帽 送帽压帽机构凸轮
送帽压帽机构凸轮
夹紧机构凸轮
工艺过程
电阻自动压帽机传动系统图
电阻体上料
电阻体夹紧
送帽
压帽
电阻自动压帽机工作循环图
凸轮机械原理ppt
凸轮轴的传动链
凸轮轴的传动链是将发动机 的动力传递到凸轮轴的装置
。
它通常由一系列齿轮组成， 通过齿轮的啮合将发动机的
动力传递到凸轮轴。
传动链还可以通过改变齿轮 的大小和数量来调整凸轮轴
的转速和扭矩。
03
凸轮机构的分类及优缺点
圆柱凸轮机构
结构简单，制造方便 凸轮轮廓为圆柱曲面，易于加工
可以实现高速运转 适用于中、低速传动系统
缺点
计算机辅助设计需要专业的知识和技能，对设计人员的素质要求较高。同时 ，计算机辅助设计也存在一些局限性，例如无法完全模拟实际情况，需要结 合实际测试进行调整和优化。
06
凸轮机构的发展趋势和展望
凸轮机构的研究现状
01
凸轮机构是一种常见的机械结构，具有高速、高精度、高效率 等优点，被广泛应用于各种机械系统中。
构的三维模型，并进行运动仿真和优化设计。
ANSYS Workbench
03
是一款有限元分析软件，可以用于对凸轮机构进行动力学仿真
和优化设计，提高凸轮机构的性能和稳定性。
计算机辅助设计的优缺点
优点
计算机辅助设计可以大大提高凸轮机构的设计效率和准确性，减少设计成本 和时间成本。同时，通过模拟和分析，可以提前发现和解决潜在的设计问题 ，优化凸轮机构的性能。
凸轮尺寸的确定
总结词
凸轮尺寸的确定是凸轮机构设计的重要环节，需要依据工作要求和机构参数进行 合理选择。
详细描述
凸轮尺寸主要包括基圆直径、凸轮半径、升程、回程等参数。基圆直径应满足机 构要求，凸轮半径应考虑摩擦和间隙等因素，升程和回程则应依据工作需求进行 合理选择。此外，还需要考虑机构的刚度和强度等因素。
未来，凸轮机构的研究将更加深入，机构的设 计、制造和仿真技术将更加成熟，为机械系统 的创新和发展提供更多的可能性。
《机械原理凸轮机构》PPT课件
盘ห้องสมุดไป่ตู้凸轮机 构
盘形凸轮实 物
5.1 凸轮机构的应用及其分类
② 移动凸轮——当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，盘形 凸轮就演化成了移动凸轮。凸轮呈板状，相对机架做直线运 动。
移动凸轮
靠模车削机 构
5.1 凸轮机构的应用及其分类
③ 圆柱凸轮——凸轮是一个具有曲 线凹槽或端面曲线轮廓的圆柱，可 以看成是把移动凸轮卷成圆柱体演 化而成。
一、基本内容： 1.凸轮机构的结构、特点、类型及应用； 2.从动件的常用运动规律及其选择； 3.图解法绘制凸轮轮廓曲线； 4.凸轮机构基本尺寸的确定。
第5章 凸轮机构
二、学习要求： 1.了解凸轮机构的结构、特点、类型及应用； 2.了解从动件的常用运动规律及其选择； 3.掌握图解法绘制从动件位移曲线及凸轮轮廓 曲线； 4.了凸轮机构基本尺寸的确定方法。
5.1 凸轮机构的应用及其分类
二、凸轮机构的分类
1、按凸轮形状分类：
① 盘形凸轮机构——平面凸轮机构 ② 移动凸轮机构——平面凸轮机构 ③ 圆柱凸轮机构——空间凸轮机构
5.1 凸轮机构的应用及其分类
① 盘形凸轮——凸轮为具有变化向径的盘状构件，凸轮绕 定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。
5.1 凸轮机构的应用及其分类 3、绕线机构
5.2 从动件的常用运动规律
一、凸轮机构的运动循环和基本概念
' 0
近休止
推程
远休止
回程
凸轮的实际轮廓为ABCDA。凸轮的最小向径称为基圆半
径，用rb表示。
5.2 从动件的常用运动规律
一、凸轮机构的运动循环和基本概念
凸轮回转一周完成一个工作循环， 从动件经历推程—远休止—回程— 近休止四个阶段。
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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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★采用目的： 避免有些运动规律引起的冲击，改善推杆其运动特性。
★构造原则：
Ⅰ、根据工作要求选择主体运动规律，然后用其它运动规律组合； Ⅱ、保证各段运动规律在衔接点上的运动参数是连续的； Ⅲ、 在运动始点和终点处，运动参数要满足边界条件。
3.行程：h
4.推杆的运动规律：s
B’
基圆
A O e
D
S h
S 远休止角 BC
近休止角
(,S)
O
Dh
(A) S ’
’ S
B
2π
回程运动角
C 推程运动角
二、从动件常用运动规律 （自学）
凸轮一般为等速运动，有 t,
推杆运
动规律常表示为推杆运动参数随凸轮转角δ变化的规律。
◆多项式运动规律 ★一次多项式运动——等速运动 ★二次多项式运动——等加速等减速运动 ★五次多项式运动
★运动方程式一般表达式：
s v
C0 ds
C1 C2 2 / dt C1 2C2
a dv / dt 2C2
★推程运动方程 等加速段
s
2h
2
/
2 0
v
4h
/
2 0
a
4h 2
/
2 0
等减速段：
s v
h 2h( 0 4h ( 0
)2 )/
/
2 0
2 0
a
4h
2
/
第九章 凸轮机构
本章教学目的
◆掌握凸轮机构的概念、组成及类型; ◆了解推杆常用的运动规律； ◆掌握凸轮机构设计的基本知识， 根据选定的运动规律设计出凸轮的轮 廓曲线； ◆了解凸轮机构基本尺寸确定的原则。
§ 9-1凸轮机构的组成、应用和分类
一、凸轮机构的组成与应用
1、组成: 凸轮、从动件（推杆、摆 杆）、机架。
平底推杆
平底接触面间容易形成油膜，润滑较 好，所以常用于高速传动中。
三种推杆形状
尖顶推杆
滚子推杆
平 底 推 杆
3. 按从动件的运动方式分
从动件沿某一导路做往复 移动
从动件绕某一固定轴摆动
直动从动件
摆动从动件
4.按凸轮与从动件保持接触的方法分类 （1）力封闭方法
利用推杆的重力、弹簧力或其它外力使推 杆始终与凸轮保持接触
（2）几何封闭法
利用凸轮与推杆构成的几何结构使二者始终保持接触。
槽
等
凸
径
轮
凸
轮
等宽凸轮
共轭凸轮： 用2个固结 在一起的凸 轮控制同一 推杆。。。
§ 9-2 推杆的运动规律
一、基本概念**
1.基圆：r0 (rb)
以凸轮最小向径r0所作的圆， r0称为凸轮的基圆半径。
2.凸轮转角δ
★推程运动角： δ 0 ★远休止角： 01 ★回程运动角： 0 ★近休止角： 02
2
s
2h
02
( 0
)2
v
4h 02
( 0
)
a
4h 2 02
3. 五次多项式运动规律
★五次多项式的一般表达式为
s v
C0 ds
C1
/ dt
C2 C1
2 C3 2C2
3
C4 4 3C3
C5 5 2 4C4
3
5C5
4
a dv / dt 2C2 2 6C3 2 12C4 2 2 20C5 2 3
0
推杆回程运动方程式：
s
h 2
1
cos
0
v
h 2 0
sin
0
a
2 h 2 0
2
cos
0
2. 正弦加速度运动规律——摆线运动规律
摆线运动：一圆在直线上作纯滚动时，其上任一点在 直线上的投影运动为摆线运动。
推程运动方程式为
s
h 0
1
2
sin
2 0
v
h 0
1
cos
2 0
a
2 h
2 0
2
sin
2 0
回程运动方程为
s
பைடு நூலகம்
h1
0
1
2
sin
2 0
v
h 0
cos
2 0
1
a
2 h 02
2
sin
2 0
本运动规律运动特性： 推杆作正弦加速度运动时，其 加速度没有突变， 因而将不产生冲击。 适用于高速凸轮机构，
推程运动线图
◆组合运动规律
机架3
从动件2
1 O1
凸轮1
2、应用: 广泛用于自动机械、自动控制装置中 （1）配气机构
（2）车床进刀机构
二. 凸轮机构的特点
优点: 结构简单、紧凑； 可以使推杆实现各种预期运动规律。
缺点: 接触为高副，易于磨损； 多用于传力不大的场合。
三、凸轮机构的分类
1. 按凸轮的形状分类
盘形凸轮机构
移动凸轮机构
2 0
★等加速等减速运动规律运动特性：
在起点、中点和终点时，因加速度有突变而引起推杆 惯性力的突变，且突变为有限值，在凸轮机构中由此会引
起 柔性冲击 。
★等加速等减速运动规律——回程运动方程
回程加速段运动方程式：
回程减速段运动方程式：
s h 2h 2
2 0
v 4h 02
a
4h 02
★推程边界条件
在始点处：1=0, s1=0, v1=0, a1=0；
在终点处：2=0, s2=h, v2=0, a2=0；
★解得待定系数为
C0
0,C1
0,C2
0,C3
10h
/
3 0
,C4
15h
/
4 0
,C5
6h
/
5 0
★位移方程式为
s
10h
3 0
3
15h
4 0
4
6h
5 0
5
★五次多项式运动规律的运动线图
◆三角函数运动规律 ★余弦加速度运动——简谐运动规律 ★正弦加速度运动——摆线运动规律
◆组合运动规律
◆多项式运动规律
1. 一次多项式运动规律——等速运动
运动方程式一般表达式：
s v
C0 ds
C1 / dt C1
a dv / dt 0
由边界条件
运动始点：=0, s=0
运动终点： 0 , s h
★五次多项式运动规律的运动特性 即无刚性冲击也无柔性冲击
◆三角函数运动规律
1. 余弦加速度运动规律——简谐运动规律
本运动规律的运动特性： 推杆加速度在起点和终点有突
变，且数值有限，故有柔性冲 击。
推杆推程运动方程式：
s
h 2
1
cos
0
v
h 2 0
sin
0
a
2 h
2
2 0
2
cos
圆柱凸轮机构
三种凸轮形状特点：
盘形凸轮：最基本的形式，结构简单，应
用最为广泛；
移动凸轮：是盘形的展开，凸轮相对机架
做直线运动（直线--直线）；
圆柱凸轮：移动凸轮卷制而成，属于空间
凸轮机构。
2.按推杆（从动件）形状分类
尖顶推杆
易磨损，所以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，所以磨损较小，故可用 来传递较大的动力。
得推程运动方程：
s v
h h
/0 /0
a0
刚性冲击
推程运动线图
注意
起始和终止点速度有突变， 使瞬时加速度趋于无穷大， 从而产生无穷大惯性力，
引起 刚性冲击。
推程运动线图
2. 二次多项式运动规律——等加速等减速运动规 律
为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h中的前半段作等
加速运动，后半段作等减速运动，且加速度和减速度的绝对值相等。
★构造原则：
Ⅰ、根据工作要求选择主体运动规律，然后用其它运动规律组合； Ⅱ、保证各段运动规律在衔接点上的运动参数是连续的； Ⅲ、 在运动始点和终点处，运动参数要满足边界条件。
3.行程：h
4.推杆的运动规律：s
B’
基圆
A O e
D
S h
S 远休止角 BC
近休止角
(,S)
O
Dh
(A) S ’
’ S
B
2π
回程运动角
C 推程运动角
二、从动件常用运动规律 （自学）
凸轮一般为等速运动，有 t,
推杆运
动规律常表示为推杆运动参数随凸轮转角δ变化的规律。
◆多项式运动规律 ★一次多项式运动——等速运动 ★二次多项式运动——等加速等减速运动 ★五次多项式运动
★运动方程式一般表达式：
s v
C0 ds
C1 C2 2 / dt C1 2C2
a dv / dt 2C2
★推程运动方程 等加速段
s
2h
2
/
2 0
v
4h
/
2 0
a
4h 2
/
2 0
等减速段：
s v
h 2h( 0 4h ( 0
)2 )/
/
2 0
2 0
a
4h
2
/
第九章 凸轮机构
本章教学目的
◆掌握凸轮机构的概念、组成及类型; ◆了解推杆常用的运动规律； ◆掌握凸轮机构设计的基本知识， 根据选定的运动规律设计出凸轮的轮 廓曲线； ◆了解凸轮机构基本尺寸确定的原则。
§ 9-1凸轮机构的组成、应用和分类
一、凸轮机构的组成与应用
1、组成: 凸轮、从动件（推杆、摆 杆）、机架。
平底推杆
平底接触面间容易形成油膜，润滑较 好，所以常用于高速传动中。
三种推杆形状
尖顶推杆
滚子推杆
平 底 推 杆
3. 按从动件的运动方式分
从动件沿某一导路做往复 移动
从动件绕某一固定轴摆动
直动从动件
摆动从动件
4.按凸轮与从动件保持接触的方法分类 （1）力封闭方法
利用推杆的重力、弹簧力或其它外力使推 杆始终与凸轮保持接触
（2）几何封闭法
利用凸轮与推杆构成的几何结构使二者始终保持接触。
槽
等
凸
径
轮
凸
轮
等宽凸轮
共轭凸轮： 用2个固结 在一起的凸 轮控制同一 推杆。。。
§ 9-2 推杆的运动规律
一、基本概念**
1.基圆：r0 (rb)
以凸轮最小向径r0所作的圆， r0称为凸轮的基圆半径。
2.凸轮转角δ
★推程运动角： δ 0 ★远休止角： 01 ★回程运动角： 0 ★近休止角： 02
2
s
2h
02
( 0
)2
v
4h 02
( 0
)
a
4h 2 02
3. 五次多项式运动规律
★五次多项式的一般表达式为
s v
C0 ds
C1
/ dt
C2 C1
2 C3 2C2
3
C4 4 3C3
C5 5 2 4C4
3
5C5
4
a dv / dt 2C2 2 6C3 2 12C4 2 2 20C5 2 3
0
推杆回程运动方程式：
s
h 2
1
cos
0
v
h 2 0
sin
0
a
2 h 2 0
2
cos
0
2. 正弦加速度运动规律——摆线运动规律
摆线运动：一圆在直线上作纯滚动时，其上任一点在 直线上的投影运动为摆线运动。
推程运动方程式为
s
h 0
1
2
sin
2 0
v
h 0
1
cos
2 0
a
2 h
2 0
2
sin
2 0
回程运动方程为
s
பைடு நூலகம்
h1
0
1
2
sin
2 0
v
h 0
cos
2 0
1
a
2 h 02
2
sin
2 0
本运动规律运动特性： 推杆作正弦加速度运动时，其 加速度没有突变， 因而将不产生冲击。 适用于高速凸轮机构，
推程运动线图
◆组合运动规律
机架3
从动件2
1 O1
凸轮1
2、应用: 广泛用于自动机械、自动控制装置中 （1）配气机构
（2）车床进刀机构
二. 凸轮机构的特点
优点: 结构简单、紧凑； 可以使推杆实现各种预期运动规律。
缺点: 接触为高副，易于磨损； 多用于传力不大的场合。
三、凸轮机构的分类
1. 按凸轮的形状分类
盘形凸轮机构
移动凸轮机构
2 0
★等加速等减速运动规律运动特性：
在起点、中点和终点时，因加速度有突变而引起推杆 惯性力的突变，且突变为有限值，在凸轮机构中由此会引
起 柔性冲击 。
★等加速等减速运动规律——回程运动方程
回程加速段运动方程式：
回程减速段运动方程式：
s h 2h 2
2 0
v 4h 02
a
4h 02
★推程边界条件
在始点处：1=0, s1=0, v1=0, a1=0；
在终点处：2=0, s2=h, v2=0, a2=0；
★解得待定系数为
C0
0,C1
0,C2
0,C3
10h
/
3 0
,C4
15h
/
4 0
,C5
6h
/
5 0
★位移方程式为
s
10h
3 0
3
15h
4 0
4
6h
5 0
5
★五次多项式运动规律的运动线图
◆三角函数运动规律 ★余弦加速度运动——简谐运动规律 ★正弦加速度运动——摆线运动规律
◆组合运动规律
◆多项式运动规律
1. 一次多项式运动规律——等速运动
运动方程式一般表达式：
s v
C0 ds
C1 / dt C1
a dv / dt 0
由边界条件
运动始点：=0, s=0
运动终点： 0 , s h
★五次多项式运动规律的运动特性 即无刚性冲击也无柔性冲击
◆三角函数运动规律
1. 余弦加速度运动规律——简谐运动规律
本运动规律的运动特性： 推杆加速度在起点和终点有突
变，且数值有限，故有柔性冲 击。
推杆推程运动方程式：
s
h 2
1
cos
0
v
h 2 0
sin
0
a
2 h
2
2 0
2
cos
圆柱凸轮机构
三种凸轮形状特点：
盘形凸轮：最基本的形式，结构简单，应
用最为广泛；
移动凸轮：是盘形的展开，凸轮相对机架
做直线运动（直线--直线）；
圆柱凸轮：移动凸轮卷制而成，属于空间
凸轮机构。
2.按推杆（从动件）形状分类
尖顶推杆
易磨损，所以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，所以磨损较小，故可用 来传递较大的动力。
得推程运动方程：
s v
h h
/0 /0
a0
刚性冲击
推程运动线图
注意
起始和终止点速度有突变， 使瞬时加速度趋于无穷大， 从而产生无穷大惯性力，
引起 刚性冲击。
推程运动线图
2. 二次多项式运动规律——等加速等减速运动规 律
为保证凸轮机构运动平稳性，常使推杆在一个行程h中的前半段作等
加速运动，后半段作等减速运动，且加速度和减速度的绝对值相等。