凸轮.资料
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上海海事大学
易形成油膜，润滑 好，耐磨损；
=C，一般=0，受 力好，效率高
凸轮廓 线不能 内凹， 运动规 律受限 制
高速 9
§3－1 凸轮机构的应用和分类
3、按凸轮与从动件锁合形式分 力锁合：重力、弹簧力
重力封闭
上海海事大学
弹簧力封闭
10
§3－1 凸轮机构的应用和分类
3、按锁合形式分 力锁合：重力、弹簧力 几何锁合（形锁合）：凹槽、等宽、等径、主回
s C0 C1
h
边界条件：
推程 s h / t
v h / t
a0
t
h t
讨论 在行程的始、末点，速度有突变，
a∞，惯性力很大，引起刚性冲击；
上海适海事用大于学 低速。
16
§3-2 从动件的运动规律
二、从动件常用运动规律
1、多项式运动规律 s C0 C1 C22 Cnn
一次式（n=1）---等速运动规律
上海海事大学
13
§3－1 凸轮机构的应用和分类
主回凸轮（共轭凸轮）
几何封闭的优缺点：
①免除弹簧附加的力，效率较高；
②机构外廓尺寸较大，设计较复杂。
上海海事大学
14
§3-2 从动件的运动规律
一、名词术语
位移曲线 →速度、加速度曲线
h
1、基圆和基园半径r0 2、行程h（或ψ max）：
上海海事大学
h
上海海事大学
3
§3－1 凸轮机构的应用和分类
上海海事大学
4
§3－1 凸轮机构的应用和分类
上海海事大学
5
§3－1 凸轮机构的应用和分类
二、凸轮机构的分类 1、按凸轮的形状分
盘
移
形
动
凸
凸
轮
轮
圆 柱 凸 轮
上海海事大学
6
§3－1 凸轮机构的应用和分类
2、按从动件分 按运动形式分
直动从动件(对心、偏置）
v
s
h a
0 五次多项式
上海海事大学
19
§3-2 从动件的运动规律
2、三角函数运动规律
① 余弦加速度(简谐)运动规律
s h1 cos( /t )/ 2
v h sin( / t ) /(2t )
a
2h
2
cos(
/
t
)
/(
2
2 t
)
56
4
3
h
2 1 1 2 34 5 6
t
讨论
始、末两点a有突变，引起柔性冲击；
凹 槽 凸 轮
上海海事大学
11
§3－1 凸轮机构的应用和分类
等宽凸轮 ---凸轮轮廓上任意两条平行切线间的 距离衡等于框架宽度的凸轮。
B
B
上海海事大学
12
§3－1 凸轮机构的应用和分类
等径凸轮---过凸轮轴心的任意径向线上与凸轮轮廓相切 的两滚子中心的距离处处相等的凸轮。
等
径
r1
凸
轮
r2
r1+r2 =const
2
Ff 1
有害分力：F F sin (增大摩擦力）
v2
↑→ 有害分力↑→ ↑ ↑→自锁
要求： 推程压力角 < []=30º- 40 º
F"
1 F' F
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23
§3-3 凸轮机构的压力角
二、 与凸轮的r 0、e的关系
e —偏距（偏距园）
B
s
e 与P在轮心O点的同侧，取“－”， 异侧取“＋”。
s C0 C1
h
边界条件：
推程
s h / t v h / t
a0
回程
s h(1 / h ) v h / h
a0
h t h
h
讨论
h
在行程的始、末点，速度有突变，
a∞，惯性力很大，引起刚性冲击；
上海适海事用大于学 低速。
17
§3-2 从动件的运动规律
❖二次式（n=2）---等加速等减速运动规律
摆动从动件
上海海事大学
7
§3－1 凸轮机构的应用和分类
❖按接触形式分：尖端、滚子、平底从动件
上海海事大学
8
§3－1 凸轮机构的应用和分类
接触形式比较
接触形式
优点
缺点
应用
尖端 滚子
结构紧凑，能与Biblioteka Baidu意 形状的轮廓接触，实 易磨损，承载能力低
现任意运动规律。
耐磨损
结构复杂
低速、轻载
中载， 应用最广
平底
上海海事大学
20
§3-2 从动件的运动规律
②正弦加速度（摆线）运动规律
s h( /t ) sin( 2 /t ) /(2 )
h
v h1 cos(2 /t )/t
t
a
2h
2
sin(
2
/
t
)
/
2 t
讨论
加速度曲线连续变化，没有 刚性和柔性冲击，可用于高速。
上海海事大学
21
§3-2 从动件的运动规律
上海海事大学
18
§3-2 从动件的运动规律
高次多项式运动规律（n≥3 ）
根据边界条件，可推导出位移、 速度、加速度方程，参见教材；
n≥3，可得到光滑、连续的a、v 曲线，而能消除刚性、柔性冲击；
理论上，n无限制，但n越大， 轮廓曲线对加工误差越敏感，加 工难度越大，一般使用时，n<10， 国外有报导，某些高速轻工机械， 已用到n=50次多项式。
1、组成： 2、特点：
机架
结构简单、紧凑；
可精确实现从动件任意 的运动规律；
设计方法简单；
高副接触易磨损；
制造较连杆机构困难。
从动件 凸轮
3、应用：用于实现运动规律有特殊要求，载荷不大、行程较 小的场合，广泛用于各种机械，特别是控制装置、仪器仪表、 自动机械中。
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2
§3－1 凸轮机构的应用和分类
s C0 C1 C22
h
边界条件：
前半程：（0 t ） 后半程：（t ）
t
2
2
s
2h
2
/
2 t
v
4h
/
2 t
a
4h
2
/
2 t
s
h
2h(t
)2
/
2 t
2h
v
4h(t
)
/
2 t
t
a
4h
2
/
2 t
讨论
在A、B、C三点，a有突变，惯性力
也有突变，引起柔性冲击；
a∝2，a，也不适用于高速。
第三章 凸轮机构
§3－1 凸轮机构的应用和分类 §3－2 从动件的常用运动规律 §3－3 凸轮机构的压力角及基本尺寸确定 §3－4 凸轮轮廓曲线的设计-----图解法 §3－5 凸轮轮廓曲线的设计-----解析法
上海海事大学
作业：3-1、2、4、
1
§3－1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的特点和应用
S h
'S
凸轮转角
廓线
推程 t推程运动角 远休止程 S 远休止角
回程 h回程运动角 近休止程 'S 近休止角
从动件 行程 升h
停止
降h
停止 15
§3-2 从动件的运动规律
二、从动件常用运动规律（多项式、三角函数）
1、多项式运动规律 s C0 C1 C22 Cnn
一次式（n=1）---等速运动规律
三、改进型运动规律 目的：改善运动特性，避免冲击， 尽量使加速度光滑连续。
方法： 运动规律组合： 等速+正弦
等加减速+正弦
h
t
+∞ -∞
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22
§3-3 凸轮机构的压力角
一、凸轮机构的压力角
G
压力角：从动件受力方向与速度 方向的夹角。
Ff 2
Ff1、 Ff2 ---导轨的摩擦反力
有用分力：F F cos
易形成油膜，润滑 好，耐磨损；
=C，一般=0，受 力好，效率高
凸轮廓 线不能 内凹， 运动规 律受限 制
高速 9
§3－1 凸轮机构的应用和分类
3、按凸轮与从动件锁合形式分 力锁合：重力、弹簧力
重力封闭
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弹簧力封闭
10
§3－1 凸轮机构的应用和分类
3、按锁合形式分 力锁合：重力、弹簧力 几何锁合（形锁合）：凹槽、等宽、等径、主回
s C0 C1
h
边界条件：
推程 s h / t
v h / t
a0
t
h t
讨论 在行程的始、末点，速度有突变，
a∞，惯性力很大，引起刚性冲击；
上海适海事用大于学 低速。
16
§3-2 从动件的运动规律
二、从动件常用运动规律
1、多项式运动规律 s C0 C1 C22 Cnn
一次式（n=1）---等速运动规律
上海海事大学
13
§3－1 凸轮机构的应用和分类
主回凸轮（共轭凸轮）
几何封闭的优缺点：
①免除弹簧附加的力，效率较高；
②机构外廓尺寸较大，设计较复杂。
上海海事大学
14
§3-2 从动件的运动规律
一、名词术语
位移曲线 →速度、加速度曲线
h
1、基圆和基园半径r0 2、行程h（或ψ max）：
上海海事大学
h
上海海事大学
3
§3－1 凸轮机构的应用和分类
上海海事大学
4
§3－1 凸轮机构的应用和分类
上海海事大学
5
§3－1 凸轮机构的应用和分类
二、凸轮机构的分类 1、按凸轮的形状分
盘
移
形
动
凸
凸
轮
轮
圆 柱 凸 轮
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6
§3－1 凸轮机构的应用和分类
2、按从动件分 按运动形式分
直动从动件(对心、偏置）
v
s
h a
0 五次多项式
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19
§3-2 从动件的运动规律
2、三角函数运动规律
① 余弦加速度(简谐)运动规律
s h1 cos( /t )/ 2
v h sin( / t ) /(2t )
a
2h
2
cos(
/
t
)
/(
2
2 t
)
56
4
3
h
2 1 1 2 34 5 6
t
讨论
始、末两点a有突变，引起柔性冲击；
凹 槽 凸 轮
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11
§3－1 凸轮机构的应用和分类
等宽凸轮 ---凸轮轮廓上任意两条平行切线间的 距离衡等于框架宽度的凸轮。
B
B
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12
§3－1 凸轮机构的应用和分类
等径凸轮---过凸轮轴心的任意径向线上与凸轮轮廓相切 的两滚子中心的距离处处相等的凸轮。
等
径
r1
凸
轮
r2
r1+r2 =const
2
Ff 1
有害分力：F F sin (增大摩擦力）
v2
↑→ 有害分力↑→ ↑ ↑→自锁
要求： 推程压力角 < []=30º- 40 º
F"
1 F' F
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23
§3-3 凸轮机构的压力角
二、 与凸轮的r 0、e的关系
e —偏距（偏距园）
B
s
e 与P在轮心O点的同侧，取“－”， 异侧取“＋”。
s C0 C1
h
边界条件：
推程
s h / t v h / t
a0
回程
s h(1 / h ) v h / h
a0
h t h
h
讨论
h
在行程的始、末点，速度有突变，
a∞，惯性力很大，引起刚性冲击；
上海适海事用大于学 低速。
17
§3-2 从动件的运动规律
❖二次式（n=2）---等加速等减速运动规律
摆动从动件
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7
§3－1 凸轮机构的应用和分类
❖按接触形式分：尖端、滚子、平底从动件
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8
§3－1 凸轮机构的应用和分类
接触形式比较
接触形式
优点
缺点
应用
尖端 滚子
结构紧凑，能与Biblioteka Baidu意 形状的轮廓接触，实 易磨损，承载能力低
现任意运动规律。
耐磨损
结构复杂
低速、轻载
中载， 应用最广
平底
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20
§3-2 从动件的运动规律
②正弦加速度（摆线）运动规律
s h( /t ) sin( 2 /t ) /(2 )
h
v h1 cos(2 /t )/t
t
a
2h
2
sin(
2
/
t
)
/
2 t
讨论
加速度曲线连续变化，没有 刚性和柔性冲击，可用于高速。
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21
§3-2 从动件的运动规律
上海海事大学
18
§3-2 从动件的运动规律
高次多项式运动规律（n≥3 ）
根据边界条件，可推导出位移、 速度、加速度方程，参见教材；
n≥3，可得到光滑、连续的a、v 曲线，而能消除刚性、柔性冲击；
理论上，n无限制，但n越大， 轮廓曲线对加工误差越敏感，加 工难度越大，一般使用时，n<10， 国外有报导，某些高速轻工机械， 已用到n=50次多项式。
1、组成： 2、特点：
机架
结构简单、紧凑；
可精确实现从动件任意 的运动规律；
设计方法简单；
高副接触易磨损；
制造较连杆机构困难。
从动件 凸轮
3、应用：用于实现运动规律有特殊要求，载荷不大、行程较 小的场合，广泛用于各种机械，特别是控制装置、仪器仪表、 自动机械中。
上海海事大学
2
§3－1 凸轮机构的应用和分类
s C0 C1 C22
h
边界条件：
前半程：（0 t ） 后半程：（t ）
t
2
2
s
2h
2
/
2 t
v
4h
/
2 t
a
4h
2
/
2 t
s
h
2h(t
)2
/
2 t
2h
v
4h(t
)
/
2 t
t
a
4h
2
/
2 t
讨论
在A、B、C三点，a有突变，惯性力
也有突变，引起柔性冲击；
a∝2，a，也不适用于高速。
第三章 凸轮机构
§3－1 凸轮机构的应用和分类 §3－2 从动件的常用运动规律 §3－3 凸轮机构的压力角及基本尺寸确定 §3－4 凸轮轮廓曲线的设计-----图解法 §3－5 凸轮轮廓曲线的设计-----解析法
上海海事大学
作业：3-1、2、4、
1
§3－1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的特点和应用
S h
'S
凸轮转角
廓线
推程 t推程运动角 远休止程 S 远休止角
回程 h回程运动角 近休止程 'S 近休止角
从动件 行程 升h
停止
降h
停止 15
§3-2 从动件的运动规律
二、从动件常用运动规律（多项式、三角函数）
1、多项式运动规律 s C0 C1 C22 Cnn
一次式（n=1）---等速运动规律
三、改进型运动规律 目的：改善运动特性，避免冲击， 尽量使加速度光滑连续。
方法： 运动规律组合： 等速+正弦
等加减速+正弦
h
t
+∞ -∞
上海海事大学
22
§3-3 凸轮机构的压力角
一、凸轮机构的压力角
G
压力角：从动件受力方向与速度 方向的夹角。
Ff 2
Ff1、 Ff2 ---导轨的摩擦反力
有用分力：F F cos