从动件常用运动规律
常用从动件的运动规律标准版文档
（三）滚子半径的选择
5、凸轮机构的从动件运动规律与凸轮的（ ）有关。
从动件的运动规律：是指其位移s、速度v和加速度a等 从动件在推程始末两处，速度有突变，瞬时加速度理论上为无穷大，因而产生理论上无穷大的惯性力，对机构造成强烈的冲击，这种
冲击称为“刚性冲击”。
随凸轮转角 已知基圆半径、凸轮转向、从动件位移曲线
（a）r0越大α越大 （b）r0越大α越小 （二）凸轮基圆半径的确定 滚子材料用合金钢材料，经滲碳淬火，达到较大表面硬度。
3、凸轮轮廓曲线的设计。 12、工程上设计凸轮机构时，其基圆半径一般如何选取？
实际轮廓相交而造成从动件运动失真 二、常用的从动件运动规律
4、凸轮机构基本尺寸的确定。
复习思考题
1.从动件运动规律相同，基圆半径越大，压力角 （ ）。
偏置尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计已知偏距e基圆半径凸轮转向从动件位移曲线四凸轮机构基本尺寸的确定设计凸轮机构不仅要保证从动件能实现预定的运动规律还须使设计的机构传力性能良好结构紧凑满足强度和安装等要求
项目三 凸轮机构
➢概述 ➢常用从动件的运动规律 ➢盘形凸轮轮廓的设计与加工方法 ➢凸轮机构基本尺寸的确定
2、凸轮机构在从动件运动规律不变的情况下，如果 （ ）基圆半径，最大压力角减小。
3、为改善凸轮机构的传力性能，应减小凸轮轮廓的 压力角，为此设计凸轮时应（ ）基圆半径。
4、滚子从动件盘形凸轮的理论廓线最小曲率半径 （ ）滚子半径时，会发生运动失真现象。
5、凸轮机构的从动件运动规律与凸轮的（ ）有关。
二（、2）常形用锁的合从凸动轮件机度运构动凸规依律靠轮凸轮，和从则动件必几何须形状用来锁解合。析法，但计算复杂。本节主要讨论 图解法。 4、熟悉凸轮机构基本尺寸的确定。
第4章 4-2 从动件常用运动规律
5、量取各个位移量， A1A'1=11'、 A2A'2=22' A3A'3=33'、 …，得反转后尖顶的 一系列位置A1 、A2 、A3 、 …。 6、将A0、A1、A2 、A3 、 …，连 成光滑曲线，便得到所求的凸轮轮 廓。
3、滚子直动从动件盘形凸轮
对于滚子从动件的凸轮 轮廓，是认为滚子中心就是 尖顶，求得的轮廓曲线是理 论轮廓，用0表示；以理论 轮廓为中心，以滚子半径为 半径作出的一系列圆的包络 线，为实际的凸轮轮廓，用 表示。
二、压力角与凸轮机构尺寸的关系
直动从动件盘形凸轮压力角为：
n F α F" v 2 B O C S2 n 3
公式说明：
在其它条件不变的情况 下，基圆半径越小，压力角 越大，机构越紧凑。
F' 1
e
P
压力角及基圆半径 基圆半径较大的凸轮对应点的压力角较小，传力性能好 些，但结构尺寸较大；基圆半径小时，压力角较大，容易 引自锁，但凸轮的结构比较紧凑。
1、对心尖顶直动从动件盘状凸轮 （ e ＝0） 已知：从动件位移线图、 rmin、 凸轮 ω转向。
用作图法设计凸轮轮廓
1、在位移曲线上将升程、回程角 和远、近休止角分别进行等分。 过等分点1、2.……做纵坐标的平 行线，交从动件位移线图，分别 为11'，22'……
2、以rmin为半径作基圆，基圆与 导路的交点A0，就是从动件尖顶 的起始位置 3、在基圆中，根据从动件运 动规律作出对应升程角δt 、 回程角δh、远休止角δs 和近休 止角δs' 4、根据从动件各对应角的等分 数等分基圆的角度，连接基圆圆 心与等分点A1'、 A2'……并延长O A1'、 OA2'、……
从动件运动规律等速回程运动路程推导
从动件运动规律等速回程运动路程推导等速回程运动是指物体以相同的速度返回到起始位置的运动过程。
在这种运动中，物体在前进和返回的过程中所用的时间相等，而且速度保持不变。
以一个物体沿着一维直线做等速回程运动为例，假设该物体从原点出发，沿着正方向以速度v前进一段距离，然后立即以相同的速度反方向返回原点。
我们要推导出等速回程运动的路程。
设等速回程运动的时间为t，速度为v。
物体在前进的阶段所用的时间为T，总路程为S。
在前进的阶段，物体以速度v前进了一段距离，所用的时间为T。
根据速度等于路程除以时间的公式，可以得到前进的距离为D1 = vT。
在返回的阶段，物体以相同的速度v返回原点，所用的时间也为T。
根据速度等于路程除以时间的公式，可以得到返回的距离为D2 = vT。
根据等速回程运动的定义，物体在前进和返回的过程中所用的总时间为t。
所以，T + T = t，即2T = t。
根据物体在前进和返回的阶段所用的时间相等，可以得到总时间t等于前进阶段和返回阶段所用的时间之和，即t = T + T = 2T。
将2T = t代入前进和返回的距离的公式中，可以得到总路程S为S = D1 + D2 = vT + vT = 2vT。
由于总时间t等于2T，所以T = t/2。
将T = t/2代入总路程的公式中，可以得到总路程S为S = 2vT = 2vt/2 = vt。
综上所述，等速回程运动的总路程S等于速度v乘以总时间t。
这个结论可以推广到三维空间中的运动，并不仅限于一维直线运动。
总结：等速回程运动是物体以相同的速度从起始位置出发，在一段时间内前进一段距离，然后立即以相同的速度返回原点。
在这种运动中，物体在前进和返回的过程中所用的时间相等，速度保持不变。
根据等速回程运动的定义，可以推导出总路程S等于速度v乘以总时间t。
这个推导过程适用于一维直线运动，也可以推广到三维空间中的运动。
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。
凸轮机构从动件的等速运动规律(“规律”相关文档)共7张
二、等速运动规律概念：
当凸轮作等角速度旋转时，
等速
运动
从动件上升或下降的速度为一常
规律
数，这种运动规律称为等速运动
规律。
等速运动凸轮机构的工作特点 等速运动凸轮机构的工作特点 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。 等速运动凸轮机构的工作特点 凸轮机构从动件的等速运动规律 等速运动凸轮机构的工作特点 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 凸轮机构从动件的等速运动规律 凸轮机构从动件的等速运动规律 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 凸轮机构从动件的等速运动规律 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 凸轮机构从动件的等速运动规律 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。
凸轮机构从动件的等速运动规律
凸轮机构从动件的等速运动规律
1ห้องสมุดไป่ตู้
简介从动件运动规律
2
等速运动规律概念
3
等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图
4
等速运动凸轮机构的工作特点
等速运动凸轮机构的工作特点 凸轮机构从动件的等速运动规律 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动凸轮机构的工作特点 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动凸轮机构的工作特点 等速运动凸轮机构的工作特点 二、等速运动规律概念： 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图 等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图
从动件的常用运动规律
h
s＝R－Rsin =2 /
R=rh=/2hπ/2π
当从动件按摆线运动规律运动时，θ其=2π加δ速/δ度0 曲线Ф为正弦曲线
正弦加速度运动规律
推程：
s
h
1
2
sin
2
R=h/2π
v
h
1
c
os
2
a
h 2
2 2
sin
2
回程：
s
h 1
1
2
sin
2
v
h
1
c os
2
φ Φ
φ,t
vmax=2hω / Φ
Φ
φ,t
2hω / Φ φ,t
等加速 上升段
s 2h 2 2
等减速 上升段
s h 2h
2
( )2
4hω2 / Φ2 4hω2 / Φ2
φ,t
v
4h 2
v
4h 2
(
)
Φ/2
Φ/2
a 4h 2 2
a 4h 2 2
等减速 下降段
s h 2h 2 2
v 4h 2
a 4h 2 2
等加速 s 2h ( )2
下降段
2
v 4h ( ) 2
a 4h 2 2
速度曲线连续，不会出现刚性冲击。在从动件 起点、中点、终点由于加速度曲线不连续，机构将 产生柔性冲击（加速度发生有限值的突变 ）。
3. 5次多项式运动规律(n=5)
推程：
s
h10
3
15
4
6
5
为零，有冲击 ）。
S
h
2
3 2 1
0
2h2 22
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。
从动件的常用运动规律
1
8
1
8
从动件的常用运动规律
2.等加速等减速运动规律
1 2 s2 a 0 t 2 ds2 a0 t v2 d1 2 d s2 2 a0 a2 d 1
s2
h
ds 2 d 1
t
1
1
d 2s 2 d 1 2
1
这种运动规律在运动的始末和中点位臵 加速度存在有限值的突变,会导致柔性冲击 .
1
凸轮轮廓曲线的设计
反转法原理
加角速度-(与凸轮角速度大小相等、方向相反) 凸轮静止不动 从动件与导路以角速度-绕凸轮转动 从动件相对导路移动 从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线
对于滚子从动件，则滚子中心可看作是从动件的尖顶， 其运动轨迹就是凸轮的理论轮廓曲线，凸轮的实际轮廓曲 线是与理论轮廓曲线相距滚子半径rT的一条等距曲线。
凸轮轮廓
从动件运动规律
从动件的常用运动规律
二、常用运动规律:
1、等速运动规律
v 2 v 0 dv 0 a 2 dt s 2 vdt v 0t
此种运动规律在运动 开始和终了点速度有突变 ，存在刚性冲击。
0
S2
h
ds 2
t
d 1
1
0 0
h t
d 2s 2 d 1 2
凸轮机构的应用和类型
二、应用:
凸轮机构是 高副机构，易 于磨损，但可 实现各种复杂 的运动规律,因 此常用于传递 动力不大的场 合。
凸轮机构的应用和类型
内燃机配气机构
凸轮机构的应用和类型
缝纫机的圆柱凸轮挑线机构
凸轮机构的应用和类型
分度转位机构
凸轮机构的应用和类型
常用的从动件运动规律
从动件在前半推程（回程）作等加速 运动，在后半推程（回程）作等减速 运动，通常等加速度和等减速度的绝 对值相等。
前半推程：
后半推程：
在起始点及等加等减的交结点加速 度发生突变，产生柔性冲击，适宜 于中、低速，轻载场合。
3.简谐(余弦加速度)运动规律 (Law of Cosine Acceleration Motion)
三、从动件运动规律的选择
考虑因素：刚性冲击和柔性冲击， vmax 和 amax ，见表3-1。
质点在圆周上作匀速运动，它在该
圆直径上的投影所构成的运动称为
简谐运动
(1
cos )
代入初始条件，得运动方程为：
行程始末会引起柔性冲击，只适于中速场合，此外，还有 其它的加速度运动规律。为了获得更好的运动特性，可以 把各种运动规律组合起来应用，组合时应保证加速度线图 始终保持连续。
s2
h
0
v2
h
0
1
a2 0
开始时，
a2
lim
t 0
C1 0 t
停止时，
a2
lim
t 0
0 C1 t
开始、停止时加速度无穷大，惯性力也无穷大， 我们把加速度无穷大引起的冲击称为刚性冲击。 只适用于低速和从动件质量较小的凸轮机构。
2.等加速等减速运动规律 (Law of Constant Acceleration and Deceleration Motion)
二、从动件运动规律(Law of Motion of Follower ) 以推程为例进行分析
1. 等速运动规律(Law of Constant Velocity Motion)
从动件的运动速度为常数时，称为等速运动规律，有：
2-2从动件常用运动规律
等速运动
等加速—等减速运动
2.刚性冲击和柔性冲击 刚性冲击和柔性冲击
等速运动中速度线图，在推程的始末处，从 动件速度有突变，与凸轮间产生很大的冲击力， 为刚性冲击。故只适用于转速低的场合。 等加速等减速运动，在推程的始末和前后半 程交接处，冲击有限，为柔性冲击。只适用于 中速场合。
δ2
600
δ3
1200
3000
δ4
3600
600
δ
δ1——推程角；δ2——远停程角 δ3——回程角；δ4——近停程角
凸轮机构的工作过程：
对主动件凸轮而言 对从动件而言 推程运动角δ1 远停程角δ2 回程运动角δ3 近停程角δ4 推程 行程h 远停程 回程 近停程
二、从动件常用运动规律 1.两种运动规律 两种运动规律
重点、 重点、难点
重点： 重点：凸轮机构的分析工作过程 难点：分析凸轮机构的工作过程 难点：
复习导入： 复习导入：
• 1.凸轮机构常用的分类形式？ • 2.按凸轮的形状分为哪几种？
一、凸轮机构的工作过程 和有关参数
对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构
基圆（r0）——凸轮轮廓最小向径
D
δ4 A 600 r0 1200 600 δ2 C
2-2 从动件常用运动规律
教学目标
知识目标： （1）知 构的工作过程. 构的工作过程
（2）能力目标： 能力目标：
• 培养学生的主观能动性和思维的积极性 培养学生的主观能动性和思维的积极性. • 提高其分析问题和解决问题的能力 提高其分析问题和解决问题的能力.
3.等加速等减速规律位移曲线作图方 等加速等减速规律位移曲线作图方 法
从动件运动规律等速回程运动路程推导
从动件运动规律等速回程运动路程推导等速回程运动是指物体在一段时间内以相同的速度从A点到B点，然后以相同的速度从B点回到A点的运动。
在等速回程运动中，物体的加速度为零，速度恒定不变。
下面将推导出等速回程运动的路程公式。
假设物体在等速回程运动中，速度为v，并且由A点出发，在时间t1内到达B点。
在时间t2内从B点回到A点，整个回程运动的总时间为T=t1 + t2。
1. 第一段运动：从A点到B点首先考虑从A点到B点这段运动，物体的速度为v，时间为t1。
根据速度的定义，速度等于位移与时间的比值：v = Δx1 / t1其中Δx1是物体在第一段运动中的位移。
2. 第二段运动：从B点回到A点然后考虑从B点回到A点这段运动，物体的速度为v，时间为t2。
同样根据速度的定义，速度等于位移与时间的比值：v = Δx2 / t2其中Δx2是物体在第二段运动中的位移。
3. 总路程物体在等速回程运动中，要经过两段相同的位移。
即Δx1 =Δx2 = Δx。
那么可以将上述两个速度的等式相加得到：2v = Δx1 / t1 + Δx2 / t2 = Δx / t1 + Δx / t2⇒ 2v = Δx(t1 + t2) / (t1 * t2)根据等式2v = Δx(t1 + t2) / (t1 * t2)，可以解得总位移Δx：Δx = 2v * t1 * t2 / (t1 + t2)4. 总时间T由题意可得总时间T = t1 + t2。
将总时间T代入总位移Δx的公式中，得到：Δx = 2v * t1 * t2 / T综上所述，等速回程运动的位移公式为：Δx = 2v * t1 * t2 / T在等速回程运动中，如果已知物体的速度v、第一段运动的时间t1和总时间T，即可用上述公式计算出物体的位移Δx。
此外，通过对等速回程运动的分析与推导，我们可以发现，在等速回程运动中，物体的位移与速度成正比，与第一段运动的时间、第二段运动的时间以及总时间成反比。
最新机械基础——5 从动件的常用运动规律
章节名称从动件的常用运动规律授课形式讲授课时2班级06机电1、2教学目的了解从动件的常用运动规律教学重点常用运动规律特点和应用教学难点运动曲线的绘制辅助手段课外作业课后体会一、基本概念1、基圆：以凸轮轮廓最小半径 rb所作的圆2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置3、推程角：角δ0，这个行程称为，δ2称为4、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置；5、回程角：角δ26、远停程角：角δ17、近停程角：角δ3二、凸轮与从动件的关系凸轮的轮廓机构取决于从动件的运动规律，从动件的运动规律取决于工作要求。
三、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δ，那么由运图7—8 等加速等减速运动规律位移曲线 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、等减速运动规律当凸轮作等角速度旋转时，从动件在升程(或回程)的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动。
4-5从动件的常用运动规律讲解
从动件的常用运动规律
（3）余弦加速运动规律（简 谐运动）： 运动过程中加速度按余 弦曲线变化。 在开始和终止两点处加 速度有有限值突变，产生柔 性冲击，适用于中低速中载 或重载的场合。
从动件的常用运动规律 小结：
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 运动特性 有刚性冲击 柔性冲击 柔性冲击 适用场合 低速轻载 中速轻载 中低速中载或重载
从动件的常用运动规律
作业： 一、单项选择题 1.在凸轮机构中，（ ）存在于按等速运动规律运 动时。 A.刚性冲击 B.柔性冲击 C. 刚性冲击及柔性冲击 D.无冲击 2. 在凸轮机构中，从动件按等加速等减速运动规律运动 时，在运动的开始点、中间点和终止点，将产生 （ ）。 A. 刚性冲击 B.柔性冲击 C. 刚性冲击及柔性冲击 D.无冲击 二、填空题 1、凸轮机构在运动过程中产生刚性冲击的运动规律 有 ；产生柔性冲击的运动规律 有 、 。 2、最典型的运动循环形式是哪种 。
从动件的常用运动规律
作者：韦志钢 单位：浙江工贸职业技术学院
所属学科：工科 课程：激光设备机械设计基础
专业：光机电应用技术 适用对象：光机电应用技术专业的学生
从动件的常用运动规律
教学目标：
1、了解从动件的常用运动规律和运动循环的过程; 2、初步学会从动件常用运动规律的选择。
从动件的常用运动规律从Fra bibliotek件的运动规律——当凸轮以等角速度转动 时，从动件在推程或回程时，其位移s、速度v 及加速度a随时间或凸轮转角变化的规律。
从动件的常用运动规律
运动循环的类型
S ( )
S ( )
Φ ΦS Φ'
S ( )
Φ
' S
第一讲 凸轮机构的应用和分类及从动件常用运动规律
形状锁合
22
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
滚子移动式圆柱凸轮机构
23
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
凸轮机构
内燃机
力锁合
24
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
三. 凸轮机构的应用和特点
应用：广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动
第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律19凸轮机构分类示例尖顶从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律20凸轮机构分类示例滚子从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律21凸轮机构分类示例平底从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律22凸轮机构分类示例滚子摆动式圆柱凸轮机构形状锁合第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律23凸轮机构分类示例滚子移动式圆柱凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律24凸轮机构分类示例内燃机力锁合凸轮机构力锁合凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律25三
3
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
§11-1 凸轮机构的应用和分类
4
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
上次课教学内容复习
解答学生问题，提出问题：
1. 平面四杆机构的演化机构基本型式有哪些 ？ 2. 为什么说导杆机构有较好的传力性能 ？
5
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
新课导入：
2. 按从动件的形状分类
(3) 平底从动件： 从动件与凸轮轮廓的接触一端为一平面。若不考虑摩 擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于端平面，传动效率 高，且接触面间容易形成油膜，利于润滑，故常用于高速 凸轮机构。它的缺点是不能用于凸轮轮廓有凹曲线的凸轮 机构中。 (4) 曲面从动件：
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
凸轮机从动件的运动规律
《运动规律与凸轮机从动件》一、凸轮机从动件的运动规律凸轮机从动件是一种特殊的机械传动系统，它的运动规律是：当凸轮机主动件的轮齿在从动件的轮齿上产生接触时，从动件就会被带动旋转，而当凸轮机主动件的轮齿离开从动件的轮齿时，从动件就会停止旋转。
凸轮机从动件的运动规律就像一首曲子，有节奏、有变化，它不断地在主动件和从动件之间接触、分离，形成一种有规律的循环，使其从动件不断旋转，从而达到传动的目的。
就像一首曲子，它的节拍一拍一拍地敲击着心灵，让人不禁跟着节奏起舞，而凸轮机从动件也是如此，主动件和从动件紧紧地接触，让从动件不断旋转，从而达到传动的效果。
凸轮机从动件的运动规律就像一个古老的舞蹈，有着节奏和变化，它们之间的接触、分离，形成了一种有规律的循环，使从动件不断旋转，让它们在拥有节奏的舞蹈中，一直轮番上演，从而达到传动的目的。
就像古老的舞蹈，它们有着节奏和变化，让人不禁跟着节奏起舞，而凸轮机从动件也是如此，主动件和从动件紧紧地接触，让从动件不断旋转，从而达到传动的效果。
总之，凸轮机从动件的运动规律就像一首曲子和一支舞蹈，它们有着节奏和变化，主动件和从动件之间的接触、分离，形成了一种有规律的循环，使从动件不断旋转，从而达到传动的目的。
二、凸轮机从动件的结构特点凸轮机从动件是一种非常重要的机械元件，它的结构特点十分独特，在很多机械设备中都有其重要的作用。
它的特点主要有：首先，凸轮机从动件的结构设计十分精巧，它的结构由凸轮、轴承、螺母和定位螺栓等组成，凸轮和轴承之间采用滚珠轴承，可以增加凸轮机从动件的转动灵活性。
此外，凸轮机从动件的轴承采用滚珠轴承，可以减少摩擦，使凸轮机从动件的使用寿命大大增加。
其次，凸轮机从动件的结构设计十分紧凑，它可以有效地减少机械装置的体积，节省空间，并且可以实现大范围的转动角度，可以满足不同的机械设备的要求。
例如，凸轮机从动件可以用于数控机床、钻床和车床等机械设备，可以有效地满足不同机械设备的需求。
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
凸轮机构从动件的等速运动规律.
δ0’; φs’——δs’
二、等速运动规律概念：
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。
三、等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图
四、凸轮机构从动件的等速运动规律特点
s 特点：从动件在运动开始和终止 的瞬时，速度有突变，理论上，此时 的加速度值趋于无穷大，由加速度导 致从动件产生的惯性力也将趋于无穷 大，因此将使凸轮机构受到极大的冲 击，这种冲击称为刚性冲击。刚性冲 击会引起机械的振动，加速磨损，甚 至损坏构件。所以等速运动规律一般 不宜单独使用，在运动开始和终止段 应当用其它运动规律过渡。 h δ0 v δ
凸轮机构从动件的等速运动规律33等速运动凸轮机构的工作特点等速运动凸轮机构的工作特点44等速运动规律位移s速度v加速度a线图简介从动件运动规律运动规律从动时其位移s速度v和加速从动件位移曲线从动件位移s与凸轮转角t之间的关系曲线s一凸轮机构从动件的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
δ
a
+∞
δ
－∞
凸轮机构从动件的等速运动规律
凸轮机构从动件的等速运动规律
1 2 3 4
简介从动件运动规律
等速运动规律概念
等速运动规律位移s、速度v、加速度a线图
等速运动凸轮机构的工作特点
一、凸轮机构从动件的运动规律
从动件位移曲线—从动件位移s与凸轮转角δ(t)之间的关系 曲线s(δ)s; φh—— 运动规律—从动 件在推程或回程 时，其位移S、 速度V、和加速 度a 随时间t 的变 化规律。
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4-1 概 述
2、凸轮机构的特点 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：点、线接触易磨损；凸轮轮廓加工困难；行程 不大。
第四章 凸轮机构及其设计
§4-1 §4-2 §4-3 §4-4 §4-5 §4-6 概述 从动件常用运动规律 图解法设计盘形凸轮轮廓 用解析法设计凸轮机构 凸轮机构设计中的几个问题 凸轮常用材料和结构
1概 述
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
4-1 概 述
二、凸轮机构的分类
按照凸轮的形状不同可把凸轮分为以下几种： 盘形凸轮 移动凸轮
圆柱凸轮
曲面凸轮
按照凸轮的锁合方式可把凸轮分为以下几种： 力锁合 形锁合
4-2 从动件常用运动规律
确定从动件的运动规律是凸轮设计的前提 一、凸轮机构的工作过程
等速运动
等加速—等减速运
4-2 从动件常用运动规律
三、从动件运动规律的选择
1、在选择从动件的运动规律时，应根据机器工作时的运动要求来确 定。 2、对无一定运动要求，只需要从动件有一定位移量的凸轮机构。 3、对于高速机构，应减小惯性力、改善动力性能，可选用正弦 加速度运动规律或其他改进型的运动规律。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4-3 图解法设计盘形凸轮轮廓
图解法绘制凸轮轮廓曲线是利用反转法原理完成的。
加角速度-w(与凸轮角速度大小相等、方向相反)
凸轮静止不动
从动件与导路绕角速度-w以凸轮转动
从动件相对导路移动
从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线
x x rT cos y y rT sin
式中取“—”号时为内等距曲线，取“＋”号时为外等距曲线
4-5 凸轮机构设计中的几个问题
一、 凸轮轮廓的加工
1.铣、锉削加工 对用于低速、轻载场合的凸轮，可以应用反转法原理在未淬火凸 轮轮坯上通过作图法绘制轮廓曲线，采用铣床或用手工锉削办法加工 而成。必要时可进行淬火处理，但用这种方法则凸轮的变形难以得到 修正。 2.数控加工 采用数控线切割机床对淬火凸轮进行加工，这是目前最常用的一 种凸轮加工方法。加工时应用解析法，求出凸轮轮廓曲线的x,y坐标， 并将xOy坐标系的原点换算成切割时的起点，而滚子半径相当于钼丝 半径再加上放电间隙。
a max a ac
4-6 凸轮常用材料和结构
一、常用材料及热处理
低速、轻载：凸轮材料可选HT250、QT800-2、QT900－2等， 用球墨铸铁时，轮廓表面可进行淬火处理，以提高其耐磨性。从 动件受弯曲应力大，不用脆性材料，可选中碳结构钢，高副端表 面淬火至40－50HRC。为减小冲击，也可选用质量小的尼龙作 为从动件材料。 中速、中载：凸轮常用45、45Cr、20Cr、20CrMn等材料，从动 件可用20CR等低碳合金钢，并经表面淬火，低碳合金钢应渗碳 淬火，渗碳层深0.8-1.5mm，使硬度达56－62HRC。 高速、重载：凸轮可用40CR等中碳合金钢。表面高频淬火至56 －60HRC，或用38CrMoAl，经渗氮处理至60－67HRC，但渗氮 表层脆而不宜受冲击。从动件则可用T8、T10等碳素工具钢，经 表面淬火处理。
4-4 用解析法设计凸轮机构
偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计
建立凸轮转轴中心的坐标系xOy
根据反转法原理，凸轮以w转过j角；
B点坐标为
x (s0 s) sin j e cosj y (s0 s) cosj e sin j
上式即为凸轮理论廓线方程 实际廓线与理论廓线在法线上相距 滚子半径rT，则推出
4-5 凸轮机构设计中的几个问题
二、 滚子半径的确定
凸轮轮廓曲线形状与滚子半径的关系 r' = r + rr 当理论廓线内凹时 此时，无论滚子半径大小，凸轮工作轮廓总是光滑曲线(如图a)
当理论廓线外凸时(可分为三种情况)
r' = r - r r
1) r > rr时 r ' > 0这时所得的凸轮实际轮廓为光滑的曲线(如图b)
1推程、2远休止、3回程、4近休止
2 1 3 4
当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。
4-2 从动件常用运动规律
二、从动件常用运动规律
等速运动（刚性冲击） 等加速—等减速运动（柔性冲击） 余弦加速度运动（起停有柔性冲击） 正弦加速度运动
余弦加速度运动
正弦加速度运动
4-3 图解法设计盘形凸轮轮廓
对心尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计 基圆半径R b
已知，如图： 1.选与位移线图一致的比例作 凸轮的基圆 2.将基圆分成与位移线图中相 对应的等份 3.分别自基圆圆周向外量取从 动件位移线图中相应的位移量 4.光滑连接各点即为所求的凸 轮轮廓
Fy Fn cos a 有效分力 Fx Fn sin a 有害分力 压力角越小，有效分力越大，机构传力越好。
许用压力角：凸轮机构在运转中的压力角是变化的，为避免机构发生自锁并 具有较高的传动效率，必须对最大压力角加以限制，其许用值应远低于临界 压力角，即 ： 对移动从动件的推程，取[a]=30° 对摆动从动件的推程，取[a]=35°～45°回程时，可取[a]=70°～８０ °
2) r = rr 时r ' = 0，实际轮廓线变尖，极易磨损，不能使用(如图c)。 3) r < rr 时r ' < 0， ，即实际曲线出现交叉会出现失真(如图d)。
4-5 凸轮机构设计中的几个问题
三、压力角及校核
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 ：
动画演示1 动画演示2
4-1 概 述
一、凸轮机构的组成和特点
1、凸轮机构的组成 凸轮机构由凸轮1、从动件2和机架3三个基本构件组成，如图， 其中凸轮是一个具有控制从动件运动规律地曲线轮廓或凹槽地 主动件，通常作连续等速运动（也有作往复移动地）；从动件 则在凸轮轮廓驱动下按预定运动规律作往复直线运动或摆动