凸轮机构的类型应及其应用特点
凸轮机构的类型应及其应用特点
凸轮机构的类型应及其应用特点凸轮机构是一种机械传动机构，通过凸轮对其它零部件施加规定的运动规律，实现机械装置的工作功能。
凸轮机构的类型较为多样，根据凸轮的形状和安装方式的不同，可以分为以下几类：平面滚动凸轮机构、空间滚动凸轮机构、球面滚动凸轮机构、曲面专门凸轮机构等等。
平面滚动凸轮机构是指凸轮在平面内做回转运动，是最常见也是应用最广泛的一类凸轮机构。
其应用特点如下：1.运动规律灵活多样：凸轮在回转运动过程中，可以根据需要设定不同的运动规律，如简谐运动、匀速运动、非对称运动等等。
2.传动精度高：凸轮机构的传动比可以通过凸轮的轮廓形状和驱动零件的尺寸比例进行调整，传动精度较高。
3.传动效率较高：由于凸轮和从动零件之间的接触面积较大，传动效率较高。
4.运动平稳性好：凸轮机构的运动平稳性较好，能够满足一些对运动平稳性要求较高的场合。
空间滚动凸轮机构是指凸轮在三维空间内做回转运动，也称为空间凸轮机构。
其应用特点如下：1.自由度更高：与平面滚动凸轮机构相比，空间凸轮机构的自由度更高，可以实现更复杂的运动模式。
2.多轨迹运动：凸轮的轨迹可以是任意的，可以实现多轨迹运动，满足一些特殊要求。
3.结构复杂：空间凸轮机构的结构较为复杂，制造和安装难度较大。
4.应用范围广泛：空间凸轮机构在机械装置、汽车制造、航空航天等领域有着广泛的应用。
球面滚动凸轮机构是指凸轮在球面上做回转运动，其特点如下：1.运动平稳：球面滚动凸轮机构的运动过程中，能够保持较好的平稳性，满足一些高速运动的需求。
2.自由度较高：球面滚动凸轮机构的自由度较高，可以实现更复杂的运动模式，满足一些特殊要求。
3.结构复杂：球面滚动凸轮机构的结构较为复杂，对制造和安装的要求较高。
4.应用范围广泛：球面滚动凸轮机构广泛应用于机械装置、船舶、航空航天等领域。
曲面专门凸轮机构是指凸轮的轮廓曲面为曲线，其特点如下：1.运动规律特殊：曲面专门凸轮机构的凸轮轮廓曲线可以是任意的，可以满足一些特殊运动规律的要求。
凸轮机构的类型应及其应用特点
3
凸轮轴调节
凸轮轴的调节可以实现不同工作状 态下的最佳波形和气门正时。
凸轮机构在机械加工中的应用
铣削加工
凸轮机构用于控制铣削刀具 的位置和工
凸轮机构用于控制车削刀具 的位置，使其按照特定曲线 进行加工。
齿轮加工
凸轮机构用于控制齿轮加工 刀具的位置和运动路径，实 现齿轮的精密加工。
凸轮机构用于控制工 具的位置和运动路径， 实现复杂的零件加工。
凸轮机构在自动生产 线中起到关键作用， 如装配、包装和搬运 等。
凸轮机构在发动机中的应用
1
气门控制
凸轮机构控制气门的开闭时间和持
可变气门正时
2
续时间，影响燃烧过程和功率输出。
通过调整凸轮机构的形状和传动装
置的差速来改变气门的开闭时间和
提供更高的燃烧效率。
凸轮机构的类型应及其应 用特点
凸轮机构是一种关键的机械装置，用于转换回转运动为直线或曲线运动的应 用中。本演示将介绍凸轮机构的各种类型、应用领域以及其在发动机和机械 加工中的重要性。
凸轮机构的定义和基本原理
凸轮机构是由凸轮和从动件组成的一种运动装置，通过凸轮的回转运动来控 制从动件的运动。其基本原理是通过凸轮的外形与从动件的接触来控制位置 和速度。
常见的凸轮机构类型及其特点
滚轮式凸轮机构
使用轮形凸轮和滚子从动件，适用于高速运动和重载应用。
滑块式凸轮机构
使用滑块和从动件，适用于高精度和低速运动的应用。
滑块滚轮式凸轮机构
结合滑块和滚轮的优点，广泛应用于工业生产线和机械加工中。
凸轮机构的应用领域
1 汽车工业
2 机械加工
3 工业自动化
凸轮机构在汽车发动 机中控制气门的开闭， 影响燃烧过程和动力 输出。
凸轮机构的类型应及其应用特点
凸轮机构的应用特点是可以方便地 实现从动件多个不同的复杂运动规 律和特殊运动轨迹。
凸轮机构的应用特点还包括能够实现 从动件的复杂运动规律和特殊运动轨 迹，这使得凸轮机构在自动化生产线、 医疗器械等领域中得到广泛应用。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
凸轮机构的应用特点还包括能够实现 从动件的复杂运动规律和特殊运动轨 迹，这使得凸轮机构在许多领域中得 到广泛应用。
添加标题
凸轮机构的应用实例
汇报速、低速或间歇运动 适用于自动化生产线和精密设备 在汽车、纺织、印刷、包装等行业广泛应用
凸轮机构通常由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成，结构简单紧凑，易于设计和制造。
由于凸轮机构具有较高的传动效率和精度，因此在自动化生产线、纺织机械、轻工机械等领 域得到广泛应用。
特点：修正底式凸轮机构具有较高的精度和稳定性，适用于需要精确控制运动轨迹的场合。
应用领域：修正底式凸轮机构广泛应用于机械、航空、汽车、医疗等领域，尤其在需要高精 度运动的场合，如数控机床、机器人等。
优势：修正底式凸轮机构能够实现精确的运动控制，减小运动误差，提高机械系统的稳定性 和可靠性。
PART TWO
凸轮机构的应用特点还包括能够实现 从动件的复杂运动规律和特殊运动轨 迹，这使得凸轮机构在航空航天、军 事等领域中得到广泛应用。
原因：凸轮与从动件间为点或线接触，接触面较小 影响：摩擦损失较大，导致传动效率较低
凸轮机构的应用特点
凸轮机构的应用范围
添加标题
添加标题
凸轮机构在各种机械中的应用
添加标题
定义：凸轮的底部为平面的凸轮机构 特点：结构简单，制造方便，适用于传递较小扭矩 应用场景：适用于低速轻载的场合，如内燃机、压缩机等机械中 工作原理：通过平底与从动件之间的摩擦力或强制方式实现从动件的往复运动
凸轮机构
B6
４. 偏心尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计
第四节凸轮机构基本尺寸的确定
凸轮工作轮廓必须满足以下要求： (1)保证从动件能实现预定的运动规律
(2)传力性能良好，不能自锁
(3)结构紧凑
(4)满足强度和安装等要求 为此，设计时应注意处理好
1.滚子半径的选择 2.凸轮机构的压力角 3.凸轮基圆半径的确定 4.凸轮机构的材料
（a)推程 (b)回程
２．等加速等减速运动规律
是指凸轮以等角速度转动时，从动件在一个行程中，前半行程作 等加速运动，后半行程作等减速运动的运动规律。 运动线图如图所示。其位移曲线为两段光滑相连开口相反的抛物 线，速度曲线为斜直线，加速度曲线为平直线。推程位移线图作图 方法演示。
由图可见，在推（回） 程的始末点和前、后半程 的交接处，加速度有限的 突变，因而惯性力也产生 有限的突变，由此将对机 构造成有限大小的冲击， 这种冲击称为“柔性冲击” 或“软冲”。因此这种运 动规律只适用于中速、中 载的场合。
3.按锁合方式分：力锁合、形锁合
锁合是指从动件与凸轮之间始终保持的高副接触的装置。
（1）力锁合凸轮机构
依靠重力、弹 力或其他外力 来锁合
（2）形锁合凸轮机构
依靠凸轮和从 动件几何形状 来保证锁合
4.按从动件运动方式分：
从动件导路是否通过凸轮回转中心
对心直动从动件凸轮机构 偏置移动从动件凸轮机构
直动从动件凸轮机构 摆动从动件凸轮机构
rT＜0.8ρmin ρmin＞1～5mm rT =（0.1～0.5）rb
二、凸轮机构的压力角
１.压力角：不计摩擦时，凸轮对从 动件的作用力（法向力）与从动件 上受力点速度方向所夹的锐角。 该力可分解为两个分力 ：
凸轮机构的分类
凸轮机构的分类凸轮机构是一种常见的机械传动装置，其主要作用是将旋转运动转换为直线运动或者将直线运动转换为旋转运动。
凸轮机构应用广泛，在机械制造、汽车、航空航天、军工等领域都有着重要的作用。
本文将介绍凸轮机构的分类。
一、按照凸轮的形状分类1. 圆形凸轮机构圆形凸轮机构是最基本的凸轮机构之一，其凸轮的形状为圆形。
圆形凸轮机构具有结构简单、制造容易、传动平稳等优点，在工业生产中得到广泛应用。
圆形凸轮机构主要用于需要简单直接的线性运动，比如某些机器的定位、夹紧、推动等。
2. 椭圆形凸轮机构椭圆形凸轮机构的凸轮形状是椭圆形，其优点在于可以实现比圆形凸轮机构更复杂的运动轨迹。
椭圆形凸轮机构可以实现椭圆形、心形、六边形等多种运动轨迹，应用广泛。
3. 摆线凸轮机构摆线凸轮机构的凸轮形状是摆线形，其优点在于可以实现恒定的线速度运动。
摆线凸轮机构主要用于需要恒定线速度的机械装置，比如汽车发动机的凸轮轴。
二、按照运动方式分类1. 往复式凸轮机构往复式凸轮机构的运动方式是直线运动，其主要应用于需要往复运动的机械装置，比如某些活塞式发动机。
2. 旋转式凸轮机构旋转式凸轮机构的运动方式是旋转运动，其主要应用于需要旋转运动的机械装置，比如某些转子式发动机。
三、按照凸轮的数量分类1. 单凸轮机构单凸轮机构是指只有一个凸轮的凸轮机构，其结构简单，制造容易，应用广泛。
2. 多凸轮机构多凸轮机构是指有多个凸轮的凸轮机构，其优点在于可以实现更复杂的运动轨迹，但其结构复杂，制造难度大。
四、按照凸轮的位置分类1. 内置式凸轮机构内置式凸轮机构是指凸轮位于机械装置内部，需要拆卸机械装置才能进行维护。
2. 外置式凸轮机构外置式凸轮机构是指凸轮位于机械装置外部，易于维护。
综上所述，凸轮机构是一种常见的机械传动装置，其分类主要包括按照凸轮的形状、运动方式、凸轮的数量、凸轮的位置等方面。
不同的凸轮机构具有不同的特点，应用于不同的机械装置中。
在工业生产中，凸轮机构的应用不断发展，为机械制造、汽车、航空航天、军工等领域的发展提供了重要的支持。
凸轮机构的类型应及其应用特点
汇报人：
单击输入目录标题 凸轮机构的类型 凸轮机构的应用特点
添加章节标题
凸轮机构的类型
尖顶式凸轮机构
特点：尖顶式凸轮机构具有较大的驱动力和较高的精度 应用：广泛应用于汽车、机械、电子等领域 优点：结构简单、易于制造、成本低 缺点：尖顶式凸轮机构容易磨损需要定期维护和更换
滚子式凸轮机构
特点：滚子式凸轮机构是一种常见 的凸轮机构其特点是滚子与凸轮接 触可以承受较大的载荷。
优点：滚子式凸轮机构具有较高的 传动效率和较小的摩擦损失因此具 有较高的精度和稳定性。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
应用：滚子式凸轮机构广泛应用于 各种机械设备中如汽车、机床、印 刷机等。
缺点：滚子式凸轮机构制造成本较 高对加工精度要求较高。
优点：结构简单、制造方便、成本低 缺点：摩擦力大、磨损严重、寿命短
凸轮机构结构简单易于制造和维护 运动平稳噪音小 适用于高速、高精度的场合 适用于需要频繁换向的场合
滚子式凸轮机构的应用特点
结构简单易于制造和维护 运动平稳噪音低 承载能力大适用于重载场合 适用于高速、高精度的场合
平底式凸轮机构的应用特点
结构简单：易于 设计和制造
运动平稳：无冲 击、振动和噪音
定位精度高：可 实现高精度定位
适应性强：适用 于各种场合和工 况
盘形凸轮机构的应用特点
结构简单易于制 造和维护
运动平稳噪音低
适用于高速、高 精度的场合
适用于需要较大 行程的场合
THNK YOU
汇报人：
平底式凸轮机构
特点：凸轮与 从动件接触面
为平面
应用：适用于 低速、轻载、 精度要求不高
机械设计基础-凸轮机构
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
小结
1、凸轮机构的基本组成 2、凸轮机构的应用特点 3、凸轮机构的基本类型
轮廓及从动件运动规律
基本术语 B'
h
1、基圆：凸轮轮廓上最小向径
e
r0为半径的圆
A
2、推程及推程运动角dt，
t
B
行程：h(最大位移) 3、远休止角ds
r0 O
B1 s
s'
h C1
C
4、回程及回程运动角dh D
一、棘轮机构的基本结构和工作原理
棘轮机构基本结构如图7—l所示， 由棘轮3、棘爪2、4与主动摆杆 1、机架5组成。 主动摆杆1空套在与棘轮3固联 的从动轴上，驱动棘爪2与主动 摆杆1用转动副O1相联，止动棘 爪4与机架5用转动副O2相联， 弹簧6可保证棘爪与棘轮啮合。
当主动摆杆作往复摆动时，从动棘 轮作单向间歇转动。
特点
优点:只要正确地设计和制造出凸轮的 轮廓曲线， 就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所 预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单;凸轮 机构结构简单、紧凑、运动可靠。
缺点:凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保 持良好的润滑，容易磨损。
凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛 应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。
5、近休止角ds’
尖底偏置直动推杆
盘形凸轮机构
推杆的运动分析
0°
推杆位移 s=f (t)
t
特别，当凸轮匀速转动时：
B'
s = s (d)；v =v (d)； a =a (d)
推杆位移线图
A
s
t
B
s BC
B1 s
凸轮机构的应用组成和特点
凸轮的类别和特点
凸轮根据其轮廓形状可以分为闭合型、开放型和复杂型凸轮。 特点包括形状多样、运动精确、工作周期可调节和适用于高载荷和高速运动 等。
凸轮机构的工作原理
凸轮机构通过凸轮的旋转运动，使连杆与从动件产生相对运动。 凸轮轮廓的不同形状和斜率决定了从动件的运动轨迹和速度变化规律。
凸轮机构的应用领域
凸轮机构的应用组成和特 点
凸轮机构是一种广泛应用于机械系统中的动力传输装置。它由凸轮和连杆机 构构成，能够实现复杂而精确的运动。
凸轮机构的定义和基本构成
凸轮机构是一种以凸轮为核心的机械装置，用于将旋转运动转换为直线或曲线运动。 基本构成包括凸轮、连杆、从动件和动件。凸轮通过连杆与从动件相连接，从而实现动件的运动。
凸轮机构常用于各种机械系统中，包括汽车发动机、机床、纺织机械和压力 机等。 它们可以实现复杂的运动控制和工艺操作，提高生产效率和产品质量。
凸轮机构在机械传直线或曲线运动，实现了机械传动的变速、 连续和定点控制。 它在机械系统中承担着重要的能量传递和运动转换的作用。
凸轮机构的优点和局限性
凸轮机构的优点包括运动精确、可靠性高、适用于复杂运动和高载荷等。 局限性包括结构复杂、摩擦和磨损、限制工作速度和需要润滑等。
例子和案例分析
一种例子是汽车发动机中的凸轮轴，它控制气门的开合和喷油系统的工作， 影响着动力输出和燃料经济性。
另一个案例是纺织机械中的凸轮机构，用于控制织机的织纬、上纬和拍纬动 作，保证纺织品的质量和生产效率。
凸轮机构及其设计
h
1
作者：潘存云教授
δ
δ
δ
－∞
2）.二次多项式（等加等减速）运动规律 位移曲线为一抛物线。加、减速各占一半。
推程加速上升段边界条件：
起始点：δ =0，
中间点：δ =δ
1
s=0， v＝ 0 /2，s=h/2
求得：C0＝0， C1＝0，C2＝2h/δ21 加速段推程运动方程为：
s ＝2h/δ21 δ2 v ＝4hω /δ21 δ a ＝4hω2 /δ21
在平面连杆机构中，导杆机构的α＝？
ω r0
O n
2）导杆机构 传动角恒等于90° 有效分力: F’ =Fsinγ
复习：平面连杆机构的压力角和传动角 压力角：从动件上受力点的速度方向与该点的受力方向 之间所夹锐角。用α表示 切向分力 : F’= Fcosα ( 有效分力） α → F ’↑ 法向分力: F”= Fsinα 传动角：压力角的余角。 用γ表示 B
2)理论轮廓为外凸曲线
ρ rT ρ
a
轮廓正常
ρ > rT ρa＝ρ－rT >0 轮廓变尖
rT
ρ
轮廓失真
rT
ρ
作者：潘存云教授
设计：潘存云
ρ ＝ rT ρ <r T ρa＝ρ－rT＝0 ρa＝ρ－rT<0 对于外凸轮廓，要保证正常工作，应使： ρ min> rT=0.4 r0
-ω
ω
作者：潘存云教授
9’ 11’ 12’
13’ 14’ 9 11 13 15
理论轮廓
设计：潘存云
实际轮廓 设计步骤小结： ①选比例尺μ l作基圆r0。 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。 基圆半径 ⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线。
凸轮机构
2 从动件的常用运动规律
一、基础知识
设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律， 然后按照这一运动规律设计凸轮轮廓线。 下面以尖顶直动从动件盘形凸轮机构为例，说明从动件的运 动规律与凸轮轮廓线之间的相互关系。
凸轮机构
1
凸轮机构的应用和类型
2
从动件的常用运动规律
1 凸轮机构的应用和类型
凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化和半自动化机械 中应用非常广泛。
一、凸轮机构的组成 主要由： 凸轮、 从动件 机架 三个基本构件的组成。 凸轮机构是由具有曲线轮廓 或凹槽的构件，通过高副接触带 动从动件实现预期运动规律的一 种高副机构
1 凸轮机构的应用和类型
三、类型 2.按从动件的结构形式分 (2)滚子从动件 如图示。为了克服尖顶从动 件的缺点，在从动件的尖顶处安 装一个滚子，即成为滚子从动件。 滚子和凸轮轮廓之间为滚动 摩擦，耐磨损，可以承受较大载 荷，所以是从动件中最常用的一 种型式。 但滚子与转轴之间有间隙， 故不适用于高速的凸轮机构。
2 从动件的常用运动规律
一、基础知识 6.回程: 从动件尖顶以一定运动 规律回到起始位置，这个过 程称为回程。 7.回程运动角δh : 与回程对应的凸轮转角δh。
8.近休止角δs′:从动件在最近位置停留不动，凸轮转角δs′。
9.从动件位移线图:从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线。
2 从动件的常用运动规律
§3-3
凸轮机构的压力角
第3章 凸轮机构
应用：中速、中载。
h s2 1 cos( 1 ) 2 t h1 v2 sin( 1 ) 2 t t h 2 12 a2 cos( 1 ) 2 2 t t
24
余弦加速度运动规律
从动件回程简谐运动方程
25
从动件运动规律的选择
（1）满足机器的工作要求； （2）使凸轮机构具有良好的动力性能； （3）使凸轮轮廓便于加工，尽量采用圆弧、直线等 易加工曲线。
26
3.3 凸轮轮廓设计
根据工作要求合理地选择从动件的运动 规律后，可按照结构允许的空间等具体要求， 初步确定凸轮的基圆半径，然后绘制凸轮的 轮廓。 图解法 解析法
看其中最大值max是否超 过许用压力角[] 。如超过，
应修改，常用的办法是加大
基圆半径。
42
3.4.2 基圆半径的确定
基圆大小影响凸轮机构的尺寸，欲使结构紧 凑，应减小基圆半径；但基圆半径减小会增大压 力角。 先根据凸轮的具体结构条件试选凸轮基圆半 径，对所作的凸轮轮廓校核压力角，若不满足要 求，则增大基圆半径然后再设计校核，直至满足
8’
9’ 11’ 12’
13’ 14’ 9 11 13 15
e
ω A
k12 k11 k10 k9 kk k1314 15
-ω 1
1 3 5 78
15’ 15 14’ 14 13’
设计过程
1、选比例尺μ
l
=μ s作基圆r0，偏置圆e；
12’
k 13 k21 12 k k8 k4 3 k7k6 k5 11 10 9
27
直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制—— 反转法原理 1 对心尖顶移动从动件盘形凸轮 2 偏置尖顶移动从动件盘形凸轮 3 对心滚子移动从动件盘形凸轮 4 偏置滚子移动从动件盘形凸轮 5 摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
凸轮机构的类型及应用
(2) 滚子从动件
优点：滚动摩擦，摩擦阻力小， 不易磨损，承载能力大。 缺点：但滚子轴有间隙，不宜 高速场合。
(3) 平底从动件
优点：凸轮与从动件间的作用力 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，效率高。
缺点：但运动规律受到一定的限制。 F
常用于高速重载的场合。
0.010.1 0.2 0.30.40.50.60.81.0 2.0 3.0 6.0
10 200 300 5 350 0.01
hrob 正弦加速度运动
0.1 0.2 0.4 0.6 1.0 2.0 5.0
200 300 350
5 0.01 0.1 0.2 0.3 0.40.6 1.0 2.0 5.0
有效分力 Ft=F.cosα 有害分力 Fn=F.sinα
压力角α↓：凸轮机构传力性能愈好。 设计凸轮机构时, 应使最大压力角αmax≤［α］。 式中［α］——许用压力角：
推程时，移动从动件 ［α］=30°～40°, 摆动从动件 ［α］=45°～50°；
回程时，通常取 ［α］=70°～80°。
四、基圆半径的确定
限制基圆半径的主要条件：
✓结构紧凑； ✓凸轮的基圆半径rb应大于凸轮轴的半径rS ； ✓最大压力角max许用压力角[]
基圆半径ro↓：压力角α↑ 1、根据凸轮轴的半径来确定→检查压力角
凸轮-轴一体：r0 略大于轴的半径 rs
凸轮-轴分体：r0 = (1.6～2) rs
2、工程上常常借助于诺模图来确定凸轮的 最小基圆半径。
(2) 移动凸轮： 凸轮相对 机架作直线运动。
(3) 圆柱凸轮： 带槽的圆 柱体所形成的凸轮,是一种空 间凸轮。
2. 按从动件形状分类
凸轮机构的应用及其分类
凸轮机构在其他领域的应用
除了发动机和机械加工，凸轮机构还被广泛应用于自动化生产线上的物料搬运机器人，实现物料的精确定位和 传递。
凸轮机构的基本构造和原理
凸轮轴
凸轮轴是凸轮机构的核心部件， 用于传递旋转运动和控制运动 轨迹。
凸轮轮廓
凸轮轮廓决定随动件的运动规 律和廓的接触， 实现旋转运动向直线或曲线运 动的转换。
凸轮机构的分类及典型应用
1 按工作特点分类
周期运动凸轮机构、非周期运动凸轮机构、径向平移凸轮机构。
2 按运动形式分类
简单凸轮机构、复杂凸轮机构、单转轴转子式凸轮机构。
3 典型应用
发动机中的配气机构、机械加工中的进给装置、工业生产线上的物料搬运机器人。
常见的凸轮机构分类介绍
周期运动凸轮机构
适用于需要定时、周期性运动 的机械装置，如发动机中的配 气机构。
复杂凸轮机构
由多个凸轮轮廓和随动件组成， 实现多种复杂的运动形式。
单转轴转子式凸轮机 构
用于实现多组凸轮传动的机构， 可实现复杂的运动轨迹。
凸轮机构在发动机中的应用
凸轮机构在发动机中扮演着重要角色，控制气门的开闭，调节燃烧室内气体 流动，实现高效燃烧和动力输出。
凸轮机构在机械加工中的应用
凸轮机构在机械加工中的主要应用是进给装置，通过凸轮的旋转，驱动加工 工件进行线性或曲线运动，实现工件的加工。
凸轮机构的应用及其分类
凸轮机构是一种常用的机械装置，用于将旋转运动转化为直线或曲线运动。 本节将介绍凸轮机构的定义、作用以及基本构造和原理。
凸轮机构的定义和作用
凸轮机构是一种能将旋转运动转化为直线、曲线或往复运动的机械装置。它 以凸轮轴为基础，通过凸轮轮廓和随动件之间的接触与相对运动来实现运动 的转换。
第3章 凸轮机构
2 4 h 1 / 0 2 2 a 4h 1 / 0 s 2h
2
/0
2
推程时等减速段
2 2 s h 2 h ( 0 ) / 0 2 4 h 1 ( 0 ) / 0 2 2 a 4h 1 / 0
压力角与凸轮机构尺寸的关系
tan PC BC
OP OC BC
OC e
BC s r0 e
2 2
P为凸轮和从动件的速度瞬心，故
v OP
即：OP
ds d s
v
ds d
e
2 2
于是： tan
r0 e
增大基圆半径或设置偏置 均可减小压力角
e有正负，与OP同侧为正，不同侧为负
速度、加速度均连 续没有突变，无冲击。 可用于高速传动。
§ 3.3 凸轮机构的压力角
凸轮机构中的作用力与凸轮机构压力角
压力角：从动件运动方向与受力 方向夹角的锐角。 压力角越小，机构传动效率越好。 压力角过大，机构将处于自锁状态。 许用压力角：推程[α]=30°40° max
例：已知从动件作等速运动,ｈ＝20mm， φ0 ＝120°, φS＝40°, φh＝120°, φs′＝80°,作运动线图。
s
取作图比例μl 10mm
h
120°
40° 120°
80°
→在启动与终止段用其它运动规律过渡→ 适于低速、轻载、从动杆质量不大，有匀速要求。
凸轮机构的类型及应用
机械设计基础
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1.1 凸轮机构的特点和应用
凸轮机构是一种常用的机构，它主要是由凸轮、从动 件和机架三部分所组成。由于凸轮与从动件组成的是高副， 所以它属于高副机构。凸轮机构能将凸轮的连续转动或移 动转换为从动件的移动或摆动。
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1—凸轮；2—气阀 图7-1 内燃机的配气机构
1—圆柱凸轮；2—从动件 图7-2 送料机构
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1.2 凸轮机构的类型
1．按凸轮的形状分类 （1）盘形凸轮。如图7-1所示。 （2）圆柱凸轮。如图7-2所示。 （3）移动凸轮。如图7-3所示。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
图7-4 从动件类型
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
3．按从动件的运动方式分类 （1）移动从动件。从动件相对于导路作直线移动。若
导路中心线恰好通过凸轮回转中心，则称为对心移动从动 件，如图7-5（a）；若导路中心线与回转中心有一个偏心 距e，则称为偏置移动从动件，如图7-5（b）。
凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的应用和分类凸轮机构是一种常见于机械工程领域的机构，它被广泛应用于各种机械系统中，如汽车发动机、起重机、工业生产线等。
凸轮机构是一种能够将旋转运动转化为直线运动的装置，它利用凸轮的运动，带动相应的机构运动。
凸轮机构的应用和分类，是一个非常重要的机械工程知识点，下面我们就来详细讨论一下这个问题。
凸轮机构的应用：凸轮机构在机械工程中的应用非常广泛，以下列举几个例子：1.汽车发动机中，凸轮机构用于控制气门的开闭。
2.起重机中，凸轮机构用于控制臂的升降和伸缩。
3.工业生产线中，凸轮机构用于控制机械手臂的运动。
4.印刷机中，利用凸轮机构控制覆盖印刷部件的橡皮辊的平移和压力。
5.普通柴油机中，利用凸轮机构控制喷油泵的柱塞运动。
凸轮机构的分类：凸轮机构可以根据凸轮的类型、传动方式、运动形式等多种方式进行分类，下面我们分别进行介绍：1.按照凸轮类型分类：（1）圆柱凸轮机构：凸轮为圆柱形，常见于发动机的气门机构。
（2）球柱凸轮机构：凸轮为球柱形，常见于重型机械的伸缩臂等。
（3）椭圆凸轮机构：凸轮为椭圆形，可以控制机械构件的速度和加速度，常用于机械加工。
（4）凸缘凸轮机构：凸轮为凸缘形，和环形凸轮不同的是，它的凸轮周长不是圆周，可以通过改变凸轮的外形来控制机构运动。
2.按照传动方式分类：（1）平面副凸轮机构：凸轮的轴线和从动件的轴线在同一平面内，例如喷油泵的凸轮机构。
（2）空间副凸轮机构：凸轮的轴线和从动件的轴线不在同一个平面内，例如空间伸缩臂。
3.按照运动形式分类：（1）转角运动凸轮机构：凸轮可以带动从动件做角度转动，例如喷油泵。
（2）轴向运动凸轮机构：凸轮可以带动从动件做轴向运动，例如发动机气门机构。
（3）直线运动凸轮机构：凸轮可以带动从动件做直线运动，例如冲压机的工作台。
总结：凸轮机构是机械工程中非常常见的机构之一，它具有将旋转运动转化为直线运动的功能，可以控制机械装置的运动，广泛应用于各种机械系统中，如汽车发动机、起重机、工业生产线等。
凸轮机构的特点及应用场合
凸轮机构的特点及应用场合凸轮机构是一种重要的机械传动机构，其特点和应用场合主要包括以下几个方面：1. 特点：(1) 凸轮机构运动精确可靠：凸轮与拖动件之间通过凸轮与拖动件之间配合尺寸和运动规律的匹配，使凸轮机构运动精确可靠，可以实现复杂的运动要求。
(2) 凸轮机构传动效率高：相比于齿轮传动和链传动，凸轮机构传动效率更高，能够有效节省能量，减少传动损耗。
(3) 凸轮机构结构简单紧凑：凸轮机构通常由凸轮、拖动件和机架组成，结构简单紧凑，占用空间较小。
(4) 凸轮机构运动形式多样：凸轮机构可以实现往复运动、旋转运动和复杂曲线运动等多种形式的运动，适应不同工况下的需要。
(5) 凸轮机构运动速度快：凸轮机构可以实现高速运动，适合于高速传动场合。
(6) 凸轮机构适应性强：凸轮机构可以根据实际需求进行不同形状的凸轮设计，满足不同的工况要求。
2. 应用场合：(1) 发动机：凸轮机构常用于发动机的气门控制系统中，通过凸轮和连杆机构实现气门的开闭，确保燃烧室正常工作。
(2) 机床：凸轮机构广泛应用于各类机床上，如铣床、钻床、磨床等，实现工件的加工形状和运动。
(3) 自动化生产线：凸轮机构可以用于自动化生产线中的输送和定位系统，实现工件的定时定量输送和精确定位。
(4) 包装机械：凸轮机构在包装机械中的应用较为常见，如封口机、贴标机等，可以实现产品的精确封口和标签贴附等功能。
(5) 纺织设备：纺织设备中的卷绕、织布等运动，都可以通过凸轮机构来实现，提高工作效率和品质。
(6) 舞台机械：凸轮机构在舞台机械中的应用较为广泛，如大型舞台布景的升降和运动等，都可以通过凸轮机构来实现。
(7) 汽车制造：凸轮机构在汽车制造中的应用主要包括发动机气门控制系统和传动系统等，确保发动机的正常工作和实现不同车速的传动。
(8) 机器人：凸轮机构可以用于机器人的运动机构中，实现机器人的各种运动，提高机器人的作业能力。
总之，凸轮机构具有运动精确可靠、传动效率高、结构简单紧凑、运动形式多样、运动速度快、适应性强等特点，广泛应用于发动机、机床、自动化生产线、包装机械、纺织设备、舞台机械、汽车制造、机器人等领域。
第三章 凸轮机构
3－1 凸轮机构的应用和类型
在机械装置中，尤其是在自动控制机械中，为实现某些特殊 或复杂的运动规律，广泛地应用着各种凸轮机构
二、凸轮机构应用
内燃机凸轮机构 凸轮以等角速度回 转，它的轮廓驱使从 动件（阀杆）按预期 的运动规律打开或关 闭阀门。
3-1 凸轮机构的应用和类型
二、凸轮机构应用
所示为绕线机中用 于排线的凸轮机构， 当绕线轴3快速转 动时，经齿轮带动 凸轮1缓慢地转动， 通过凸轮轮廓与尖 顶A之间的作用， 驱使从动件2往复 摆动，从而使线均 匀地缠绕地绕线轴 上
凸轮1随放音键 上下移动。放音 时，凸轮1处于 图示最低位置， 在弹簧的作用下， 安装于带轮轴上 2 的摩擦轮4紧靠 1 1 卷带轮5，从而 放音键 将磁带卷紧。 放音键
卷带轮 5
3 3 4 4
皮带轮 皮带轮
摩擦 轮
录音机卷带机构
二、凸轮机构应用
当带有凹槽的 凸轮1转动时， 通过槽中的滚 子，驱使从动 件2作往复移动。 凸轮1每回转一 周，从动件即 从储料器中推 出一个毛坯， 送到加工位置。
v o a
δ +∞ δ -∞
o
§3—3
凸轮机构压力角
一、压力角与作用力的关系
二、压力角与凸轮机构尺寸的关系
一、压力角与作用力的关系
压力角: 从动件上的驱动力与 该力作用点绝对速度之间 所夹的锐角。 凸轮机构的压力角：
1
n
F
3
α
v
2 B
S2 n
e
O C
P
接触点法线与从 动件上作用点速度方 向所夹的锐角。
两滚子中心间的距 离始终保持不变。
缺点：
从动件运动规律的选择受到一定的限制
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高副机构
二、凸轮机构按凸轮的形状 与从动件形式可分为不同类 型
1. 按凸轮的形状分类
盘形凸轮 特点：凸轮的基本形式，应用最广。但从动件的行程不 能太大，否则凸轮变化过大，对凸轮机构的工作不 利，所以一般应用于行程较短的场合
凸轮机构的类型应及其应用特点
移动凸轮
特点：可视为回转中心趋向于无穷远的盘形凸轮，它相对于机架作直线 往复移动。 上述两种凸轮组成机构时，凸轮与从动件的相对运动是平面运动，因此， 上述两种凸轮机构称为平面凸轮机构，其凸轮称为平面凸轮。
1、从动杆的运动规律可以任意拟定，并取决于凸轮的轮廓曲线形状。 2、凸轮机构可以高速启动，动作准确可靠，结构简单，紧凑 。 3、由于数控、切割机床的广泛应用，所以凸轮轮廓曲线易于加工。
归纳起来凸轮机构的优点：可实现各种复杂的运动要求，结构简单、紧凑。
缺点：点、线接触，易磨损，不适合高速、重载
本节课到此结束，谢谢大家！
圆柱凸轮 特点：属于空间凸轮机构。在圆柱面上开有曲线凹槽， 或在圆柱端面上制出曲线轮廓，可使从动件得到较大 的行程。动件 尖端能以任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任 意的运动规律。但尖端处极易磨损，只适用于低速场合。
滚子从动件 把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，因此摩擦磨损 较小，可用来传递较大的动力，故这种形式的从动件应用很广。
平底从动件 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须全部外 凸。
3. 按从动件的运动形式分类
移动从动件 从动件作往复移动，其运动轨迹为一段直线。
摆动从动件 从动件从动件作往复摆动，其运动轨迹为一段圆弧。
三、凸轮机构的主要应用特点：
凸轮机构的类型应及其应用特点
课前复习
在已学知识中，请同学们回忆下在实际
工程中常见的机械传动有哪些？能将回 转运动转变为直线运动的机构又有哪些？
曲柄滑块机构
螺旋传动
齿轮齿条
凸轮机构
凸轮机构的类型应及其应用特点
一、凸轮机构的组成
1 ─凸轮：具有曲线轮廓的原动件 2 ─从动件:运动规律受凸轮限制 3 ─机架:凸轮机构中相对凸轮和 从动件的静止件