凸轮机构工作过程及从动件运动规律(1).
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
加速度： a1 A0推程的前h / 2等加速 A0
a2 A0推程的后h / 2等减速
产生柔性冲击
-A0
0 0 0
导路间的偏置距离,用 e 表示。
凸轮
----推程运动角 δ0
----远休止角 δs
----回程运动角 δ0’
----近休止角
δ
’ s
二、从动件常用的运动规律
ห้องสมุดไป่ตู้
1. 等速运动规律
（以推程为例分析）
s h
位移： s Vt位移曲线为一倾斜直线
速度： v V0速度恒定
v
V0
加速度： 从动件在推程的起始与
终止速度有突变， 使O,1两位置加速度
a
＋∞
无穷大，存在刚性
0
冲击。
a0 a1
0
0
1
-∞
2. 等加速等减速运动规律 （以推程为例分析）
位移：
s1
1 2
At2
s
h
s2
1 2
At2
v
速度： 推程的前h / 2的速度v1 At
推程的后h / 2的速度v2 At a
一、凸轮机构工作过程
推杆
从距凸轮转动中心最近→最远 = 推程 在最远处停止不动 = 远休
从距凸轮转动中心最远→最近 = 回程 在最近处停止不动 = 近休
凸轮基圆：以凸轮转动中心
为圆心,以其轮廓最小向径rb为 半径的圆；
从动件行程: 在推程或回程中
从动件的最大位移,用 h 表示；
偏 距: 凸轮回转中心与从动件
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。
凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点
凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点凸轮机构是一种广泛应用于机械和工程领域的运动传动机构，它能够将输入运动转换成指定的输出运动。
在凸轮机构中，从动件是指受凸轮驱动而产生规定运动的零件。
从动件在凸轮机构中有着多种不同的运动规律，这些运动规律对于实际工程应用具有重要意义。
本文将从动点件在凸轮机构中常用的运动规律进行详细介绍，以及对其工作特点进行分析。
第一，常用的凸轮机构从动件运动规律是直线运动。
在凸轮机构中，通过凸轮的转动，驱使从动件做直线运动，这种运动规律广泛应用于各种需要直线运动的装置中，如提升机、压料机等。
直线运动的从动件工作特点是稳定、精确、高效，能够准确地完成所需的动作。
第二，另一种常用的凸轮机构从动件运动规律是往复运动。
往复运动是凸轮机构中最常见的运动形式之一，通过凸轮的设计和驱动，实现从动件做往复运动的目的。
这种运动规律适用于需要周期性往复运动的装置，如发动机汽缸活塞运动、柴油机柱塞泵等。
往复运动的从动件工作特点是具有较大的冲击力和推动力，适用于需要产生直线推动力的场合。
凸轮机构从动件的另一种常用运动规律是回转运动。
通过设计合适的凸轮曲线和传动机构，可以实现从动件做回转运动的需求。
这种运动规律广泛应用于需要回转运动的装置中，如电机转子、离合器压盘等。
回转运动的从动件工作特点是运动平稳、动力传递效率高、能够实现大范围的角度调节。
第四，在一些特殊的凸轮机构中，还会有一些复合运动规律的从动件。
这类从动件会在一定的时间内，同时进行两种或多种不同的运动形式，以实现复杂的工作需求。
这种运动规律的从动件工作特点是高难度、复杂多变，需要精密的设计和制造，适用于一些高级别的机械装置中。
凸轮机构从动件的工作特点是根据实际应用需求来设计，能够实现各种不同形式的运动规律，并具有稳定、高效、精确、多功能等特点。
在实际工程应用中，凸轮机构从动件的运动规律将根据具体的工作场合和要求进行选择和优化，以实现最佳的工作效果。
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。
第八章 凸轮机构第三节 凸轮机构的工作过程
式中 a 和ω都是常数，所以位移 s 和转角δ成二次函数的关系，所以，从动件作等加速 等减速运动的位移曲线是抛物线。因此，从动件在推程和回程中的位移曲线是由两段曲 率方向相反的抛物线连成。 (2)等加速等减速运动凸轮机构的工作特点 从动件按等加速等减速规律运动时，速度由零逐渐增至最大，而后又逐步减小趋近 零，这样就避免了刚性冲击，改善了凸轮机构的工作平稳性。因此，这种凸轮机构适合 在中、低速条件下工作。 当从动件运动规律选定后，即可根据该运动规律和其他给定条件（如凸轮转向、基 圆半径等）确定凸轮的轮廓曲线。确定凸轮轮廓曲线的方法有图解法和解析法。图解法 的特点是简便、直观，但不够精确，不过其准确度已足以满足一般机器的工作要求。
平罗县职业教育中心
二、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δ0，那么由运动学可 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
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
机械设计-凸轮机构的运动规律分析
s
h
2h p
A
0
5v
1 6
2 7
3 8
a
φ
4φ
φ
φ
φ
φ
小结
1.运动过程分析
运动循环和运动参数
2.从动件的运动规 律
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 正弦加速度运动规律
运动特性
有刚性冲击
柔性冲击 柔性冲击 无冲击
适用场合
低速、轻载
中速、 轻载 中速、中载
✓ 等加速等减速运动规律（线运动规律（正弦加速度运动律）
1.等速运动规律
定义 从动件在推程或回程作等速运动。
启动瞬间: 速度由0→v0，a 由0→∞ 终止瞬间: 速度由v0→0，a 由0→－∞
冲击特性：始点、末点刚性冲击(F=ma) 适用场合：低速轻载
s h
O
v
O
a
∞
O
v0
φ φ
φ φ
φ φ
－∞
2.等加速等减速运动规律 定义 从动件在推程或回程的前半行程作等加速 运动，后半行程作等减速运动。
运动线图 从动件位移方程
抛物线
动力特性 加速度在运动的起始、中间和终止 位置有突变。
存在柔性冲击 (F=ma)
适用场合 中速轻载。
A
B
3.简谐（余弦加速度）运动规律
近休止：从动件在初始位置静止不动。 近休止角 ：凸轮转过角度 Φs´ 凸轮与从动件的关系： 从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓曲
二、从动件的运动规律
从动件的运动规律：从动件的位移（s）、速度（v）和加速 度（a）随时间（t）或凸轮转角（φ）的变 化规律。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
凸轮机构可以实现复杂的运动规律 凸轮机构具有较高的运动精度和稳定性 凸轮机构具有较长的使用寿命和较低的维护成本 凸轮机构适用于高速、重载和低噪音的工作环境
PART FOUR
等速运动规律
变速运动规律
简谐运动规律
摆动运动规律
等速运动规律 摆线运动规律 简谐运动规律 函数运动规律
按照从动件的运动特点，选择合适 的运动规律，如等速、等加速等减 速、简谐等
吸气阶段： 凸轮机构 开始工作， 从动件开 始运动
压缩阶段： 从动件继 续运动， 气体被压 缩
喷油阶段： 从动件继 续运动， 喷油嘴向 燃烧室喷ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ油
点火阶段： 从动件继 续运动， 火花塞点 火
膨胀阶段： 从动件继 续运动， 气体膨胀 推动活塞 运动
排气阶段： 从动件继 续运动， 气体被排 出燃烧室
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
它由凸轮、从动件和机架三 个基本构件组成
凸轮机构是一种常见的机械 传动机构
凸轮机构可以实现复杂的运 动规律和轨迹
在自动化、纺织、印刷、包 装等领域有广泛应用
凸轮：通常是一 个具有曲线轮廓 的盘形零件，它 可以是一个偏心 轮或是一个具有 切线的轮。
和机构类型。
在设计凸轮机构 时，应确保凸轮 与从动件之间的 接触良好，避免 出现卡滞、振动
等问题。
凸轮机构的尺寸 应合理选择，以 确保机构的紧凑
性和稳定性。
在设计凸轮机构时， 应考虑制造、装配、 调整等方面的要求， 确保机构易于制造 和装配，并能够达 到所需的运动精度
和性能要求。
9—3凸轮机构工作过程及从动件运动规律
1．等速运动规律（以推程为例）
从动件上升（或下降）的速度为一常数。
等速运动规律
2．等加速等减速运动规律
从动件在行程中先作等加速运动，后作等减速 运动。
等加速等减速运动规律
等加速等减速运动规律位移曲线画法
从动件运动规律的选择原则
当机械的工作过程只要求从动件实现一定的工作 行程，而对其运动规律无特殊要求时，所选择的运 动规律应使凸轮机构具有较好的动力性和易加工性。
当对从动件的运动规律有特殊要求，而凸轮转速 又不太高时，应首先从满足工作需要出发来选择从动 件的运动规律，其次考虑其动力性和是否便于加工。
选择从动件的运动规律时，除了要考虑其冲击特 性外，还应考虑其最大速度、最大加速度和最大位移， 因为它们会从不同角度影响凸轮机构 Nhomakorabea工作性能。
§9—3 凸轮机构工作过程及 从动件运动规律
了解凸轮机构工作过程及从动件运动规律。
若凸轮作等速转动，从动杆作何种运动？ 凸轮机构
一、凸轮机构工作过程
凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速 回转运动，从动件作往复移动。
凸轮回转时，从动件作“升→停→降→停” 的运动循环。
凸轮机构工作过程
二、凸轮机构从动件常用运动规律
凸轮机构
速度曲线也必须连续。
③尽量减小速度和加速度的最大值。
特点: amax 最小 → 惯性力小。
0
起、中、末点有软性冲击. 适于中低速、中轻载.
低速轻载凸轮机构：
采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸轮轮廓
曲线，如气门开闭。
高速重载凸轮机构：
①首先考虑动力特性，以避免产生过
大的冲击。 ②为避免刚性冲击，位移曲线和速度 曲线必须连续；而为避免柔性冲击，加
s
2
S
s
2
O
S
O
S
（1）升-停-回-停型（RDRD型） （2）升-回-停型（RRD型）
s
2
s
2
O
S
O
（3）升-停-回型（RDR型）
（4）升-回型（RR型）
二、凸轮从动件的运动规律
• 常用的从动件的运动规律有等速运动规律 和等加速等减速运动规律。
一、等速运动规律 (直线位移运动规律、 一次多项式运动规律)
8.3凸轮机构工作过程及从动件运动规律
• 一、凸轮机构的工作过程 • 凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作 等速回转运动，从动件作往复移动。凸轮 回转时，从动件作升—停—降—停的运动 循环。
圆弧段
圆弧段
圆弧段
基圆（rmin）——以最短向径所作的圆
600 rmin 1200
1200 600
S2
对心尖顶直动从动件 盘形凸轮机构
偏置尖顶直动从动件 盘形凸轮机构
滚子摆动从动件盘形 凸轮机构
沟 槽 凸 轮 重力锁合凸轮
弹 力 锁 合 凸 轮
凸轮机构的工作原理和从动件的运动规律
常见的凸轮机构应用案例
发动机气门控制
展示发动机中凸轮机构用于 控制气门开闭的示例。
流水线转盘
演示凸轮机构在流水线转盘 中的应用。
纺织机械
展示凸轮机构在纺织机械中 的运动控制示例。
往复循环运动
从动件沿直线循环运动，如摇杆。
复杂运动
从动件的运动轨迹复杂多样，如复杂凸轮 机构。
凸轮和从动件运动的配合方式
凸轮和从动件可以通过直接接触、连杆、滚动轴承等方式进行配合，以实现 预期的运动效果。
凸轮机构在机械传动中的应用
凸轮机构广泛应用于机械传动领域，如发动机气门控制、工业机械自动化装置和纺织机械的运动 控制等。
凸轮机构的优点和缺点
1 优点
凸轮机构具有结构简单、易于控制和维护的优点。
2 缺点
凸轮机构可能存在噪音、磨损和能量损失等缺点。
从动件的设计与制造要点
从动件的设计和制造需要考虑材料选择、精度要求、配合方式和工艺要求等 因素。
凸轮曲线参数的选择和调整
选择合适的凸轮曲线参数可以实现所需的运动规律，调整参数可以改变从动件的运动特点。
从动件的分类
从动件可以根据它们的结构和功能进行分类。常见的从动件包括摇杆、滑块、 连杆和推块。
生动的凸轮和从动件的图示
凸轮形状设计
展示凸轮设计中的不同形状 和轮廓。
摇杆运动演示
演示摇杆作为从动件时的运 动特点。
滑块运动示例
展示滑块在凸轮机构中的运 动示例。
凸轮机构的工作原理
1
凸轮运动
凸轮通过回转运动驱动凸轮上的从动件。
凸轮机构的工作原理和从 动件的运动规律
凸轮机构是一种能够将回转运动转化为直线运动或者其他特定运动的机械传 动装置。本次演讲将深入探讨凸轮机构的工作原理和从动件的运动规律。
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。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
提高传动效率，减小速 度波动。
选择凸轮轮廓形状、从 动件类型为优化设计变 量。
考虑制造工艺和使用环 境等方面的限制，制定 相应的优化设计约束条 件。
经过智能优化算法求解 ，得到满足性能要求的 最优解，即凸轮轮廓形 状和从动件类型的最优 组合。与优化前相比， 传动效率提高了10%， 速度波动降低了5%。
规律。
CHAPTER 04
凸轮机构性能评价与优化设 计
凸轮机构性能评价性 和传动精度等方面的指标，如传动比 、传动效率、速度波动等。
动力性能
评价凸轮机构在动力传递过程中的性 能，如驱动力、驱动力矩、动态响应 等。
耐久性能
评价凸轮机构在长期使用过程中的耐 磨性、抗疲劳性等方面的指标，如寿 命、磨损量等。
、减少振动和噪音。
02
采用先进的控制策略
引入先进的控制策略，如PID控制、模糊控制等，可以实现对从动件运
动规律的精确控制。通过调整控制参数，可以优化从动件的运动性能，
提高其响应速度和稳定性。
03
选用高性能材料
采用高性能材料制造从动件和凸轮，可以提高机构的耐磨性、抗疲劳性
和承载能力。这有助于延长凸轮机构的使用寿命，并改善从动件的运动
凸轮机构工作过程实例解析
01
以一个具体的凸轮机构为例，详细解析其工作过程 。
02
分析该凸轮机构的轮廓曲线设计、从动件运动规律 和影响因素等。
03
通过实例解析，加深对凸轮机构工作过程的理解和 掌握。
CHAPTER 03
从动件运动规律研究
从动件位移、速度和加速度变化规律
位移变化规律
在凸轮机构工作过程中，从动件的位移随着凸轮的转动而发生变化。通常，位移曲线呈现 周期性变化，其形状和幅值取决于凸轮的轮廓和尺寸。
凸轮的运动规律,压力角
2.等加速等减速运动规律(选学)
s
h
h/2
t/2
t/2
, t
a +a -a
, t
t/2
t/2
分两段：
等加速段
等减速段
s
等加速段
h/2
h
t/2
t/2
, t
根据式(3-3) 画出运动线图
v
t/2
t/2
, t
a
+a
t/2 t/2
, t
s
等减速段
t/2 t/2
h
h/2
3.简谐运动规律
简谐运动:(又称余弦加速度运动)
s
当一点在圆周上等速运动时，其 在直径上投影的运动即简谐运动
h
s
θ
h s (1 cos ) 2
, t
s
推程过程
h（升程）
, t
v
正弦曲线
/2
, t
余弦曲线
a
/2
, t
在推程的始末点加速度产 生有限数值的突变，即有 柔性冲击，故用于中低速 场合。
速度方程v=h/
s0Leabharlann t, t位移方程s=h/ 速度方程v=h/
加速度方程a=0 （在运动开始与运动终止处其加速度达到）
a
, t
a a -
v
a
s
等速运动规律的运动线图
h
v0 a
a -
, t
在始点 a ，在末点 a ， 即始末点的理论加速度值为无穷 大，它所引起的惯性力亦应为无 穷大而产生强烈的冲击，这种冲 击称为刚性冲击或称为硬冲。因 此这种运动规律只适用于凸轮转 速很低的场合。
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小 结
3 4 5
6
课堂练习３
题1：题1图中给出了某直动推杆盘形凸轮机构的推杆的 速度线图。要求： （1）定性地画出其加速度和位移线图； （2）说明此种运动规律的名称及特点（v、a的大小及冲 击的性质）； （3）说明此种运动规律的适用场合 等速运动规律
' S
rb
S
T(
'
' S
360º )
'
从动件位移线图
，有
S
ω
Φ + Φ’ + Φs +Φ’s =360º ？
一个运动循环中 行 程
凸轮机构的工作过程
从动件距凸轮回转中心最 近点到最远点的距离h
课堂练习1
1、在图示机构运动简图中，作出基圆，标出其基圆 半径rO及推杆的行程h。（写出作图步骤）
(第四版) （２学时）
全国中等职业技术学校机械类通用教材
凸轮机构运动过程 掌握 从动件常用运动规律 位移曲线的绘制
知识目标
教学目标
分析 培养 判断 问题的能力
能力目标
解决
激发学习热情 增强自信心
情感目标
习旧引新
凸 轮 机 构 的 应 用 实 例 （1）凸轮机构由几部分组成？
提问
(2)采用了什么类型的凸轮机构？
'
S
ω
回程
回程运动角
凸轮机构的工作过程
凸轮机构完成推程过程 中，凸轮转过的角度
s h
' S
rb
S
'
' S
T(360o)
从动件位移线图
'
S
ω
凸轮匀速旋转时， 从动件运动到达最近点静 止不动的过程
近停程 凸轮机构的工作过程 近停程角
凸轮机构完成近停程过 程中，凸轮转过的角度
s h
凸轮机构的工作过程 一
标题
二
从动件常用运动规律
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
ω
基圆 基圆半径
凸轮轮廓上的点至其回转 中心最小向径
标题
凸轮机构的工作过程
s h
rb
ω
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 推程运动角
1)按凸轮形状分: 盘型凸轮 2)按推杆形状分: 尖顶从动件 3)按推杆运动分: 移动凸轮 圆柱凸轮 平底从动件
滚子从动件
直动从动件凸轮机构
摆动从动件凸轮机构
2.凸轮机构的分类
1)按凸轮形状分: 盘型凸轮 2)按推杆形状分: 尖顶从动件 移动凸轮 圆柱凸轮 平底从动件
滚子从动件
3)按推杆运动分: 直动从动件凸轮机构 摆动从动件凸轮机构 4)按维持高副接触的方式分:
(3)凸轮机构有哪些应用特点？
(4)凸轮的轮廓是如何确定的呢？
【复习旧课】
1.凸轮机构的组成 凸轮 、 2_________ 从动件 、 如右图所示，凸轮机构由 1________ 机架 三个构件组成。 _______ 凸轮 为主动件。 3_______
3
2 1 2
1
3
2.凸轮机构的分类
1)按凸轮形状分
注意
举例说明
从动件常用运动规律特性比较
运动规律 等速 等加速等减速
vmax
1 2
amax
∞
冲击
应用
低速轻载
刚性
4柔性中速轻载（4）等加度等减速运动规律位移线图的画法。
s2 h/2
设计：潘存云
h/2 6δ
1
1 2 3 4 5 δt v2 2hω /δ
t
δ a2 4hω 2/δ
2 t
1
δ
1
1 2
凸轮机构工作过程
注 意
举例说明
(2)等加等减速运动
s
h
2h 2 s 2 4h 2 a 2
●柔性冲击：
4h v 2
v
a
2
●特点：有柔性冲击
加速度有限值突变引起的冲击。
●应用：中速。
柔性冲击——由于加速度发 生有限值的突变，导致从动 件产生有限值的惯性力突变 而产生有限的冲击。
作图步骤 •连接o1o2,并延 长与凸轮轮廓交 于点A; •o2A即为基圆半 径; R •o1o2即为推杆的 行程;
红色箭头段为r0 绿色段为行程h
O1 O2 A R
课堂练习2
图所示为一偏置尖底直动从动件盘形凸轮机构，已知凸 轮为一以C为中心的圆盘，圆盘半径R=30mm，偏心距 e=10mm，从动件偏距E=10mm，转向如图所示。试用图解 法求出（按1:1的比例作图求解） （1）凸轮的基圆半径rb和从动件的升程h； （2）凸轮机构的推程角 、回程角 h 、远休止角
和近休止角 s
t
s
s
；
二、从动件常用运动规律
(1)等速运动
s h
h h s v a0
●特点：有刚性冲击。 ●刚性冲击： + 加速度无穷大突变引起的冲击。 ●应用：低速。
v
a
-
刚性冲击——由于加速度发 生突变，其值在理论上达到 无穷大，导致从动件产生非 常大的惯性力。
+ -
特点：加 速速有突 变，有柔 性冲击
应用： 低速
课堂练习４
题2： 在直动尖顶推杆盘形凸轮机构中，下图所示的推杆运动 v 、 a 规律尚不完全，试在图上补全各段的 s 、 曲线，并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。
布置作业
课后 作业
完成教材配套习题册作业
弹簧力
重力
力封闭
几何形状封闭
3.凸轮机构的命名规则
名称=“从动件的运动形式+ 实例：
从动件形状
+
凸轮形状
+机构”
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
运动特点
连续回转 → 往复运动
凸轮机构 的特点
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。
【新课讲授】
§8-3 凸轮机构运动过程及 从动件常用运动规律
凸轮机构的工作过程
凸轮机构完成推程过程 中，凸轮转过的角度
s h
rb
S
凸轮匀速旋转时， 从动件与凸轮轮廓接触处 相对回转中心不变的过程
S
ω
远停程
远停程角
凸轮机构的工作过程
凸轮机构完成远停程过 程中，凸轮转过的角度
s h
rb
S
'
凸轮匀速旋转时，
从动件从距凸轮中心最远点向 最近点的运动过程
盘型凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮 (端面凸轮)
2.凸轮机构的分类
1)按凸轮形状分: 盘型凸轮 2)按推杆形状分: 移动凸轮 圆柱凸轮 (端面凸轮)
尖顶从动件
点接触,易磨损, 承载能力低
滚子从动件
线接触,摩擦阻力 小,承载能力一般
平底从动件
线接触,易润滑,承载 能力高,但不适用于 内凹凸轮轮廓
2.凸轮机构的分类