凸轮机构工作过程及从动件运动规律
电子课件-《机械基础(第六版)》-A02-3658 8第八章 凸轮机构
§8—2 凸轮机构的类型
3．平底从动件
4．曲面从动件
易于形成楔形 油膜，润滑较好
可避免因安装位置偏 斜或不对中而造成的表 面应力过大和磨损增大
第八章 凸轮机构
§8—3 凸轮机构工作过程 及从动件运动规律
一、凸轮机构工作过程
凸轮回转时，从动件作“升—停—降—停”的运动循环
1．升
2．停
3．降
4．停
§8—1 凸轮机构概述
二、凸轮机构的特点 1．优点
结构简单紧凑，工作可靠，设计适当的凸轮 轮廓曲线可使从动件获得任意预期的运动规律
2．缺点
凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线接触， 不便于润滑，易磨损，只适用于传力不大的场合
第八章 凸轮机构
§8—2 凸轮机构的类型
一、凸轮的类型
1．盘形凸轮
2．移动凸轮
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
Hale Waihona Puke §8—1 凸轮机构概述自动车床走刀机构
当凸轮回转时，其曲线凹槽驱使从动件绕
O 点摆动。从动件另一端的扇形齿轮与刀架
下的齿条相啮合，使刀架实现进刀和退刀
§8—1 凸轮机构概述
靠模车削机构
当工件回转时，刀架向左运动，并且在凸轮（靠模板）的 推动下作横向运动，从而切削出与靠模板曲线一致的工件
知识链接
凸轮常用材料
在低速、中小载荷等一般场合下，凸轮材料常 采用45钢、40Cr，并进行表面淬火（硬度为40 ～50HRC）。也可采用15钢、20Cr、20CrMnTi ，并进行渗碳淬火（硬度为56～62HRC）
第八章 凸轮机构
制作：王希波
机械基础
第八章 凸轮机构
第八章 凸轮机构
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。
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
凸轮从动件的摆线运动规律
凸轮从动件的摆线运动规律引言凸轮从动件是一种常见的机械装置，广泛应用于各种机械设备中。
在凸轮从动件的运动过程中，摆线运动是其中一种常见的运动形式。
本文将详细探讨凸轮从动件的摆线运动规律。
概述凸轮从动件是由凸轮和从动件组成的机械传动装置。
凸轮是一个具有凸起的曲面，从动件则是受到凸轮作用而产生相应运动的部件。
凸轮从动件的摆线运动是指从动件沿着凸轮的曲面运动，并且与凸轮的中心轴线保持垂直。
摆线运动规律的数学表达式凸轮从动件的摆线运动可以用数学表达式来描述。
假设凸轮的中心轴线为x轴，从动件在x轴上的位置为y，凸面的半径为R。
那么从动件的摆线运动可以用以下方程表示：y=R−√R2−x2摆线运动规律的分析凸轮从动件的摆线运动规律可以从几个方面进行分析。
凸轮的形状对摆线运动的影响凸轮的形状对从动件的摆线运动有着重要的影响。
不同形状的凸轮会产生不同的摆线运动规律。
例如，当凸轮为圆形时，从动件的摆线运动呈现周期性的性质；而当凸轮为椭圆形时，从动件的摆线运动呈现非周期性的性质。
凸轮的旋转速度对摆线运动的影响凸轮的旋转速度也会对从动件的摆线运动产生影响。
当凸轮的旋转速度增加时，从动件的摆线运动会变得更加快速；反之，当凸轮的旋转速度减小时，从动件的摆线运动会变得更加缓慢。
摆线运动的应用领域摆线运动在很多领域中都有着广泛的应用。
例如，在自动化设备中，凸轮从动件的摆线运动可以用来控制一些操作部件的运动，实现复杂的工艺要求。
在汽车发动机中，凸轮从动件的摆线运动被用来控制气门的开关，从而调节汽车的进气和排气过程。
此外，摆线运动还被应用于钟表等领域。
摆线运动规律的实例分析以下是几个具体的实例分析，以说明摆线运动规律的应用。
实例1：凸轮从动件的运动机构某工厂的自动化生产线中，需要一个凸轮从动件的运动机构，用于控制产品的加工过程。
这个运动机构由一个正圆形凸轮和一个从动件组成。
凸轮的半径为10cm，从动件在凸轮上的运动轨迹为摆线运动。
凸轮机构分析与应用 凸轮机构的工作过程
名名词词术语术及语符号及符号
1)基圆rb 2)推程、推程角δ0
3)远停程：当凸轮继续转过 δ01角时，从动 件处于最高 位置静止不动的过程相应的凸 轮转角δ01称为远休止角.
名词术语及符号
1)基圆rb 2)推程、推程角δ0 3)远停程、远休止角δ01
4)回程：当凸轮继续转过δ0’ 角时，从动件由最高位置C回到 最低位置D的运动过程,相应的 凸轮转角δ0’ 称为回程角。
名词术语及符号
1)基圆rb 2)推程、推程角δ0 3)远停程、远休止角δ01 4)回程、回程角δ0’
5)近停程：当凸轮继续转 过δ02’ 角时，从动件处 于最低位置静止不动的过 程 ，相圆rb 2)推程、推程角δ0 3)远停程、远休止角δ01 4)回程、回程角δ0’ 5)近停程、近休止角δ02 6)升程：从动件在推程或 回程时移动的距离 h
凸轮机构的工作过程分析
以尖顶直动从动件盘形凸轮机构为例，观察凸轮机构的运动情况
主动件凸轮连续转动 从动件上下移动 运动规律： 升——停——降——停
名词术语及符号
1)基圆：以凸轮轮廓的最小向 径rb为半径所作的圆。 2)推程: 当凸轮以等角速度ω逆 时针转过δ0角时，从动件由最 低位置A被到最高位置B的运动 过程.
知识点学习预告
通过本知识点学习，我们认 识凸轮机构的工作过程，同时 理解从动件复杂的运动规律由 凸轮的轮廓确定的，在推程和 回程中，从动件运动规律有哪 些？下面我们将一起来分析常 见从动件运动规律。
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。
1凸轮机构的工作原理和从动件的运动规律
分析从动件加 速度与凸轮轮 廓之间的关系
解释从动件加 速度变化对机 构运动的影响
总结从动件运 动规律加速度
特征的意义
从动件运动规律 的应用
在凸轮设计中的应用
确定从动件的运动 规律
选择合适的凸轮机 构类型
设计凸轮的轮廓曲 线
优化凸轮机构参数
在机械系统中的应用
凸轮机构广泛应 用于各种机械系 统中，如内燃机、 压缩机、印刷机 等。
优化方法：采用 新型材料、改进 设计参数、引入 智能控制技术等
实例分析：针对 具体凸轮机构， 分析其运动规律， 提出改进方案并 进行仿真验证
结论：优化后的 凸轮机构在传动 性能、稳定性及 可靠性等方面均 得到显著提升
运动规律的仿真与实验研究
仿真研究：通过计算机模拟技术， 对从动件的运动规律进行模拟分析， 预测其运动性能和优化方向。
从动件运动规律的选用
适用于低速轻载的从动件运动规律 适用于高速重载的从动件运动规律 适用于高精度要求的从动件运动规律 适用于低噪声低震动的从动件运动规律
从动件运动规律 的特性
运动规律的几何特征
运动规律的几何特征包括从动件在 凸轮推动下的位移、速度和加速度 变化。
速度变化则与从动件和凸轮的接触 点有关，该点在凸轮转动过程中的 速度决定了从动件的速度。
从动件的运动规律 可以实现精确的位 置控制和速度控制
在自动化生产线中 ，凸轮机构可以用 于实现工件的传送 、定位和装配等操 作
在机器人领域，凸轮机 构可以用于实现机器人 的手臂、手腕和手指等 关节的运动控制
从动件运动规律 的优化
运动规律的改进与优化
优化目标：提高 凸轮机构的传动 效率、减小振动 和噪声
从动件的常用运动规律
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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教案
课次
19 课时 1 执行
日期
班级15机电1
周次 5 课型新授日期2017.3.16
课
题
§4—1 凸轮机构（2）
教
学
目
标
知识与技能
1.理解凸轮机构的工作过程；
2.掌握凸轮机构的从动件运动规律；
过程与方法
1.通过PPT的讲解过程，从而理解凸轮机构的工作过程，掌握凸
轮机构的从动件运动规律；
情感态度与价值观
1.通过复习旧知，明确本课的学习目的，并快速进入到最佳学习
状态；
教学
难点
1.凸轮机构的工作过程；
2.凸轮机构的从动件运动规律；
教学
重点
1.凸轮机构的工作过程；
2.凸轮机构的从动件运动规律；
教学
方法
讲授教学方法
教学过程：
复习、导入：
1.复习回顾上节课所学内容：
（1）凸轮机构的分类与特点；
2.通过上节课的学习我们对凸轮机构有了一定的理解，那么它是怎么工作的？其从动件的运动规律有是怎样的呢？引出本课学习任务：
（1）凸轮机构的工作过程；
（2）凸轮机构的从动件运动规律；
知识点/任务/环节一：
一、凸轮机构的工作过程
1.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。
推程远停程回程近停程
δ0δ1δ2δ3
升停降停
教师活动和意图学生活动
1.请同学观看动画，凸轮做什么运动？从动件
做什么运动？
2.提问：从动件上下运动的原因？引出基圆概
念。
3.根据PPT讲解推程，提问推程过程中从动件
的运动，并请同学指出推程运动角；
4.根据PPT讲解远停程，提问远停程过程中从
动件的运动，并请同学指出远停程运动角；
5.请同学根据前面所讲的推程，讨论讲解回
程；
6.请同学根据前面所讲的远停程，讨论讲解近
停程；
7.讲解行程的概念；
8.根据讲的凸轮过程，请同学上来填表格；
9.请同学做练习。
设计意图：动画演示直观易于理解，分组讨
论总结凸轮机构工作过程，加深理解，易于
掌握。
1.观看动画，说明凸轮做什么运动？从动件做什
么运动？
2.回答从动件上下运动的原因。
3.回答推程过程中从动件的运动，并指出推程运
动角；
4.回答远停程过程中从动件的运动，并指出远停
程角；
5.讨论讲解回程；
6.讨论讲解近停程；
7.理解行程的概念；
8.填表格；
9.做练习。
目标达成情况（手写）：
学生理解了凸轮机构的工作过程。
知识点/任务/环节二：
二、从动件的运动规律
1．等速运动规律
2.等加速、等减速运动规律
教师活动和意图学生活动
1.根据位移线图，分析从动件的运动规律；
2.请同学根据推程阶段位移线图，讨论绘制等
速运动过程中速度、加速度线图，并请同学上
来绘制；
3.提出等加速等减速的概念，让同学绘制等加
速等减速运动过程中速度、加速度、位移线图；
4.讲解冲击概念；
5.请同学做练习；
1.理解从动件的运动规律；
2.讨论绘制等速运动过程中速度、加速度线图，
并请同学上来绘制；
3.绘制等加速等减速运动过程中速度、加速度、
位移线图；
4.理解冲击概念；
5.做练习；。