学习情境二任务四(出版社)
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推程AB段：当凸轮以等角速度ω顺时针转过角θ0时，从动件尖顶与凸轮轮廓 AB接触并按图b对应的运动规律上升至最高位置点B′，这个过程称为推程，从动 件移动的最大位移h称为行程，对应的凸轮转角θ0称为推程角。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
2、凸轮机构的工作过程分析
•
远休止BC段：当凸轮继续转过角θs时，从动件尖顶与凸轮轮廓BC段接触，由
嘉兴职业技术学院
《机械零部件设计》 情境二
设计
内燃机中的常用机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
学习目标
• 1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。 • 2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。 • 3、掌握平面连杆机构的设计。 • 4、掌握凸轮机构设计。 • 5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、从动件的常用运动规律
• 1.凸轮轮廓曲线与从动件运动规律的关系
生产中对从动件运动的要求是多种多样的。凸轮机构中，凸轮 的轮廓形状决定了从动件的运动规律，反之，从动件的不同运动规 律要求凸轮具有不同形状的轮廓。因此，设计凸轮机构时，应首先 根据工作要求确定从动件的运动规律，再据此来设计凸轮的轮廓曲 线。
wk.baidu.com
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、凸轮机构的分类
• 3.按锁合方式分
锁合指保持从动件与凸轮之间的高副接触。 （1）力锁合。依靠重力、弹簧力或其他外力来保证锁合，如 内燃机配气凸轮机构。 （2）形锁合。又称几何锁合。依靠凸轮和从动件几何形状来 保证锁合。
• 4.按从动件相对机架的运动方式分
（1）移动从动件凸轮机构 （2）摆动从动件凸轮机构
（2） 外凸的轮廓曲线
• 可得： ρa＝ρmin- rT • （1）当ρmin＞rT时，ρa＞0，实际轮廓曲线为光滑曲线。 • （2） 当ρmin ＝rT时，ρa ＝0，实际轮廓曲线出现尖点，凸轮轮廓在尖点
处极易磨损而因之改变原定的运动规律。
• （3）当ρmin＜rT时，ρa＜0，实际轮廓曲线相交，其交点以外的部分（图
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
4、等加速等减速运动规律
运动线图及绘制：
s
6′
5″ 6″
5′ 4″
4′
3″ 3′
1″ 2″
2′ 1′
O 1 2 3 4 56
s 1″
2″ 1′
2′ 3″ 3′
4′ 4″
5′
5″ 6″
O 1 2 3 4 56
h/2 －a
m in
a
h/2
m ax
h
2/2
O
O
1/2
二、凸轮机构的分类
• 1. 按凸轮形状分
• （3）圆柱凸轮。由移动凸轮演变而来，其凸轮是圆柱面上 开有凹槽的圆柱体，
可看成是绕卷在圆柱体
上的移动凸轮，利用它
可使从动件得到较大的
行程。凸轮作空间回转
运动。
圆柱凸轮机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、凸轮机构的分类
• 2.按从动件末端形状分： • （1）尖顶从动件凸轮机构 其从动
的轮廓。这就是图解法绘制凸轮轮廓曲线的原理，称为“反转法”。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
1、尖顶对心直动从动件盘形凸轮
已知，如图 • （1）选与位移线图一致的比例作
凸轮的基圆 ；
基圆半径R
b
• （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；
且加速加速度与减速加速度的绝对值相等，这种运动规律称为等加速等减
速运动规律。凸轮转速较高时，为了避免刚性冲击，可采用等加速等减速
运动规律。
s
6′
5″ 6″
5′ 4″
4′
3″ 3′
1″ 2″
2′ 1′
O 1 2 3 4 56
s 1″
2″ 1′ 2′
3″ 3′ 4′
5′
4″ 5″ 6″
O 1 2 3 4 56
显著减少，能承受较大载荷，应用较
广。不宜用于高速。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、凸轮机构的分类
• 2.按从动件末端形状分： （3）平底从动件凸轮机构 其从
动件端部为一平底。传力性能良好， 且凸轮与平底接触面间易形成润滑油 膜，摩擦磨损小、效率高，故可用于 高速，缺点是不能用于凸轮轮廓有内 凹的情况。
• （4）光滑连接各点即为所求的凸轮
轮廓。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
2、对心滚子移动从动件盘形凸轮
•
滚子从动件与尖顶从动件的不同点，只是从动件
端部不是尖顶，而是装了半径为rT的小滚子。由于滚
子的中心是从动件上的一个定点，此点的运动就是从
动件的运动。在应用反转法绘制凸轮轮廓曲线时，
滚子中心的轨迹与尖顶从动件尖端的轨迹完全相同，
• 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。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、凸轮机构的分类
• 1. 按凸轮形状分 • （1）盘形凸轮。其凸轮都是绕固定轴线转动且有变化向
径的盘形构件。盘形凸轮机构简单，应用广泛，但限于凸轮 径向尺寸不能变化太大，故从动件的行 程较短。工作时，从动件随凸轮半径的 变化而在垂直于凸轮轴线的平面内运动； 或随凸轮作往复摆动或移动。
乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
工作任务
任务一 任务二 任务三 任务四
内燃机的结构分析 平面机构运动简图绘制与自由度计算 平面连杆机的设计 凸轮机构设计
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
工作任务
任务四 凸轮机构设计
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
于BC是一段圆弧，向径没有变化，从动件处于最高位置点静止不动，这一过程称
为远程休止，对应的凸轮转角θs称为远休止角，在图b中表现为一水平线段。 （停）
•
回程段CD：当凸轮继续转过角θh时，从动件尖顶与凸轮轮廓CD段接触，从动
件按一定规律由最高位置点B′下降至最低位置点A，这个过程称为回程，对应的
转角θh为回程角。（降）
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
一、凸轮机构的组成、应用及特点
• 1、凸轮机构的组成： 凸轮机构是自动控制系统与自动机械
的重要机构。凸轮机构由凸轮1、从动件2、 机架3三个基本构件及锁合装置组成，是一 种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓 或凹槽的构件，通常凸轮为主动件作连续等 速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预 定的运动规律作往复移动或摆动。
可参照前述方法绘制凸轮轮廓。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
2、对心滚子移动从动件盘形凸轮
•
实
理
际
论
轮
轮
廓
廓
曲
曲
线
线
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
四、凸轮机构设计中应注意的几个问题
1. 滚子半径 滚子从动件有摩擦及磨损小的优点， 若
仅从强度和耐磨性考虑， 滚子的半径宜大些，
但滚子的半径rT受到凸轮轮廓曲线曲率半径的
•
近休止段DA：当凸轮继续转过角θj时，从动件尖顶与凸轮轮廓圆弧段DA接触，
从动件处于最低位置静止不动，这一过程称为近程休止，对应的转角为θj为近休
止角。（停）
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
2、凸轮机构的工作过程分析
推程、远停程（远休止）、回 程、近停程（近休止）
当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。
a
a
a －a
O 1
(a)
O
2
(b)
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
三、凸轮轮廓曲线的设计
•
反转法原理：设想给凸轮机构加上一个绕凸轮轴心并与凸轮角速度
等值反向的角速度。根据相对运动原理，机构中各构件间的相对运动并不
改变，但凸轮已视为静止，而从动件则被看成随同导路以角速度绕点转动，
同时沿导路按预定运动规律作往复移动。从动件尖顶的运动轨迹即为凸轮
3、等速运动规律
由图可见，从动件在推程始末两点处，速度有突变，瞬时加速度理 论上为无穷大，因而产生理论上亦为无穷大的惯性力。而实际上，由于 构件材料的弹性变形，加速度和惯性力不至于达到无穷大，但仍会对机 构造成强烈的冲击，这种冲击称为“刚性冲击”或“硬冲”。因此，单 独采用这种运动规律时，只能用于凸轮转速很低以及轻载的场合。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、凸轮机构的分类
• 1. 按凸轮形状分 • （2）移动凸轮。其凸轮是具有 曲线轮廓、作往复直线移动的构件。 由盘形凸轮演变而来，它可看成是转 动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。如 右图所示，凸轮作往复移动，从而使 从动件上下运动。
靠模车削机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
限制。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
（1） 内凹的轮廓曲线
• 可得： ρa＝ρmin+ rT • 由于实际廓线的曲率半径ρa等于理论廓线最小曲率半径ρmin与 滚子半径rT之和，所以无论滚子半径rT大小如何，对应的实际 廓线的曲率半径ρa始终大于零，得到的是一条满足运动要求的
光滑曲线。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
3、等速运动规律
等速运动规律：是指从动件在推程或回程的运动速度为常数 的运动规律。凸轮以等角速度转动，从动件在推程中的行程为h。 从动件作等速运动规律的运动线图如图所示。其位移曲线为斜直 线，速度曲线为平直线，加速度曲线为零线。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
一、凸轮机构的组成、应用及特点
• 2、凸轮机构的应用：
平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能 近似地实现给定的运动规律，且设计比较复杂。 当从动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂 运动规律工作时，则常采用凸轮机构。
内燃机配气阀门控制凸轮，凸轮连续转动 时，从动件（气门）作断续往复运动，从而控 制气门的开闭。
从动件的运动规律是指其位移s、速度v和加速度a等随凸轮转 角δ而变化的规律。这种规律可用方程表示，亦可用线图表示。
s s(t) v v(t) a a(t)
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
2、凸轮机构的工作过程分析
图a所示为一对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。图中，以凸轮的回转轴心O 为圆心，以凸轮轮廓的最小向径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆 半径。
学习目标
• 1、掌握凸轮机构的组成、分类、特点及应用； • 2、掌握从动件的常用运动规律； • 3、掌握用反转法原理设计凸轮轮廓曲线的一般方法； • 4、明确凸轮机构设计中应注意的问题。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
主要内容
• 1、凸轮机构的组成、分类； • 2、从动件的常用运动规律； • 3、尖顶对心和对心滚子移动从动件盘形凸轮设计； • 4、凸轮机构设计中的几个问题； • 5、凸轮的材料选择。
h/2
m ax
h
2/2
O
O
1/2
a
a
h/2 －a
m in
a
a －a
O 1 (a)
O
2
(b)
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
4、等加速等减速运动规律
加速度曲线：从动件在等加速上升时，加速度a不 变，因此从动件的a-δ曲线为一水平直线。a-δ曲线在速
度转折处发生突变，则惯性力突变，但加速度不再是无 穷大，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”。在高速情况下，柔性冲击 仍会引起相当严重的振动、噪声和磨损，因此这种运动 规律只适用于中速、中载的场合。
件的端部呈尖点，特点是能与任何形 状的凸轮轮廓上各点相接触，因而理 论上可实现任意预期的运动规律。只 能用于轻载低速的场合。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、凸轮机构的分类
• 2.按从动件末端形状分：
•
（2）滚子从动件凸轮机构 其从
动件的端部装有滚子，由于从动件与
凸轮之间可形成滚动摩擦，所以磨损
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
一、凸轮机构的组成、应用及特点
• 3、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: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。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
3、等速运动规律
工件 刀具
回转刀架
2工 作 进 刀 3快 速 退 刀
1快 速 接 近
4停 止
凸轮
自动机床的进刀机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
4、等加速等减速运动规律
等加速等减速运动规律：为了使从动件在开始和终止时的速度不发生
突变，通常令推程或回程的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动，
中的阴影部分）加工时将被切去，这就使得从动件达不到预期的工作位置，
一部分运动规律难以实现。这种现象称为“运动失真”。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
（2）外凸的轮廓曲线
•
为了避免上述后两种情形，必须使得ρa＞0，也就是说滚子半径必须
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
2、凸轮机构的工作过程分析
•
远休止BC段：当凸轮继续转过角θs时，从动件尖顶与凸轮轮廓BC段接触，由
嘉兴职业技术学院
《机械零部件设计》 情境二
设计
内燃机中的常用机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
学习目标
• 1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。 • 2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。 • 3、掌握平面连杆机构的设计。 • 4、掌握凸轮机构设计。 • 5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、从动件的常用运动规律
• 1.凸轮轮廓曲线与从动件运动规律的关系
生产中对从动件运动的要求是多种多样的。凸轮机构中，凸轮 的轮廓形状决定了从动件的运动规律，反之，从动件的不同运动规 律要求凸轮具有不同形状的轮廓。因此，设计凸轮机构时，应首先 根据工作要求确定从动件的运动规律，再据此来设计凸轮的轮廓曲 线。
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二、凸轮机构的分类
• 3.按锁合方式分
锁合指保持从动件与凸轮之间的高副接触。 （1）力锁合。依靠重力、弹簧力或其他外力来保证锁合，如 内燃机配气凸轮机构。 （2）形锁合。又称几何锁合。依靠凸轮和从动件几何形状来 保证锁合。
• 4.按从动件相对机架的运动方式分
（1）移动从动件凸轮机构 （2）摆动从动件凸轮机构
（2） 外凸的轮廓曲线
• 可得： ρa＝ρmin- rT • （1）当ρmin＞rT时，ρa＞0，实际轮廓曲线为光滑曲线。 • （2） 当ρmin ＝rT时，ρa ＝0，实际轮廓曲线出现尖点，凸轮轮廓在尖点
处极易磨损而因之改变原定的运动规律。
• （3）当ρmin＜rT时，ρa＜0，实际轮廓曲线相交，其交点以外的部分（图
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
4、等加速等减速运动规律
运动线图及绘制：
s
6′
5″ 6″
5′ 4″
4′
3″ 3′
1″ 2″
2′ 1′
O 1 2 3 4 56
s 1″
2″ 1′
2′ 3″ 3′
4′ 4″
5′
5″ 6″
O 1 2 3 4 56
h/2 －a
m in
a
h/2
m ax
h
2/2
O
O
1/2
二、凸轮机构的分类
• 1. 按凸轮形状分
• （3）圆柱凸轮。由移动凸轮演变而来，其凸轮是圆柱面上 开有凹槽的圆柱体，
可看成是绕卷在圆柱体
上的移动凸轮，利用它
可使从动件得到较大的
行程。凸轮作空间回转
运动。
圆柱凸轮机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、凸轮机构的分类
• 2.按从动件末端形状分： • （1）尖顶从动件凸轮机构 其从动
的轮廓。这就是图解法绘制凸轮轮廓曲线的原理，称为“反转法”。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
1、尖顶对心直动从动件盘形凸轮
已知，如图 • （1）选与位移线图一致的比例作
凸轮的基圆 ；
基圆半径R
b
• （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；
且加速加速度与减速加速度的绝对值相等，这种运动规律称为等加速等减
速运动规律。凸轮转速较高时，为了避免刚性冲击，可采用等加速等减速
运动规律。
s
6′
5″ 6″
5′ 4″
4′
3″ 3′
1″ 2″
2′ 1′
O 1 2 3 4 56
s 1″
2″ 1′ 2′
3″ 3′ 4′
5′
4″ 5″ 6″
O 1 2 3 4 56
显著减少，能承受较大载荷，应用较
广。不宜用于高速。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、凸轮机构的分类
• 2.按从动件末端形状分： （3）平底从动件凸轮机构 其从
动件端部为一平底。传力性能良好， 且凸轮与平底接触面间易形成润滑油 膜，摩擦磨损小、效率高，故可用于 高速，缺点是不能用于凸轮轮廓有内 凹的情况。
• （4）光滑连接各点即为所求的凸轮
轮廓。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
2、对心滚子移动从动件盘形凸轮
•
滚子从动件与尖顶从动件的不同点，只是从动件
端部不是尖顶，而是装了半径为rT的小滚子。由于滚
子的中心是从动件上的一个定点，此点的运动就是从
动件的运动。在应用反转法绘制凸轮轮廓曲线时，
滚子中心的轨迹与尖顶从动件尖端的轨迹完全相同，
• 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。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、凸轮机构的分类
• 1. 按凸轮形状分 • （1）盘形凸轮。其凸轮都是绕固定轴线转动且有变化向
径的盘形构件。盘形凸轮机构简单，应用广泛，但限于凸轮 径向尺寸不能变化太大，故从动件的行 程较短。工作时，从动件随凸轮半径的 变化而在垂直于凸轮轴线的平面内运动； 或随凸轮作往复摆动或移动。
乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。
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工作任务
任务一 任务二 任务三 任务四
内燃机的结构分析 平面机构运动简图绘制与自由度计算 平面连杆机的设计 凸轮机构设计
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工作任务
任务四 凸轮机构设计
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
于BC是一段圆弧，向径没有变化，从动件处于最高位置点静止不动，这一过程称
为远程休止，对应的凸轮转角θs称为远休止角，在图b中表现为一水平线段。 （停）
•
回程段CD：当凸轮继续转过角θh时，从动件尖顶与凸轮轮廓CD段接触，从动
件按一定规律由最高位置点B′下降至最低位置点A，这个过程称为回程，对应的
转角θh为回程角。（降）
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
一、凸轮机构的组成、应用及特点
• 1、凸轮机构的组成： 凸轮机构是自动控制系统与自动机械
的重要机构。凸轮机构由凸轮1、从动件2、 机架3三个基本构件及锁合装置组成，是一 种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓 或凹槽的构件，通常凸轮为主动件作连续等 速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预 定的运动规律作往复移动或摆动。
可参照前述方法绘制凸轮轮廓。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
2、对心滚子移动从动件盘形凸轮
•
实
理
际
论
轮
轮
廓
廓
曲
曲
线
线
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四、凸轮机构设计中应注意的几个问题
1. 滚子半径 滚子从动件有摩擦及磨损小的优点， 若
仅从强度和耐磨性考虑， 滚子的半径宜大些，
但滚子的半径rT受到凸轮轮廓曲线曲率半径的
•
近休止段DA：当凸轮继续转过角θj时，从动件尖顶与凸轮轮廓圆弧段DA接触，
从动件处于最低位置静止不动，这一过程称为近程休止，对应的转角为θj为近休
止角。（停）
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2、凸轮机构的工作过程分析
推程、远停程（远休止）、回 程、近停程（近休止）
当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。
a
a
a －a
O 1
(a)
O
2
(b)
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三、凸轮轮廓曲线的设计
•
反转法原理：设想给凸轮机构加上一个绕凸轮轴心并与凸轮角速度
等值反向的角速度。根据相对运动原理，机构中各构件间的相对运动并不
改变，但凸轮已视为静止，而从动件则被看成随同导路以角速度绕点转动，
同时沿导路按预定运动规律作往复移动。从动件尖顶的运动轨迹即为凸轮
3、等速运动规律
由图可见，从动件在推程始末两点处，速度有突变，瞬时加速度理 论上为无穷大，因而产生理论上亦为无穷大的惯性力。而实际上，由于 构件材料的弹性变形，加速度和惯性力不至于达到无穷大，但仍会对机 构造成强烈的冲击，这种冲击称为“刚性冲击”或“硬冲”。因此，单 独采用这种运动规律时，只能用于凸轮转速很低以及轻载的场合。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
二、凸轮机构的分类
• 1. 按凸轮形状分 • （2）移动凸轮。其凸轮是具有 曲线轮廓、作往复直线移动的构件。 由盘形凸轮演变而来，它可看成是转 动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。如 右图所示，凸轮作往复移动，从而使 从动件上下运动。
靠模车削机构
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限制。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
（1） 内凹的轮廓曲线
• 可得： ρa＝ρmin+ rT • 由于实际廓线的曲率半径ρa等于理论廓线最小曲率半径ρmin与 滚子半径rT之和，所以无论滚子半径rT大小如何，对应的实际 廓线的曲率半径ρa始终大于零，得到的是一条满足运动要求的
光滑曲线。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
3、等速运动规律
等速运动规律：是指从动件在推程或回程的运动速度为常数 的运动规律。凸轮以等角速度转动，从动件在推程中的行程为h。 从动件作等速运动规律的运动线图如图所示。其位移曲线为斜直 线，速度曲线为平直线，加速度曲线为零线。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
一、凸轮机构的组成、应用及特点
• 2、凸轮机构的应用：
平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能 近似地实现给定的运动规律，且设计比较复杂。 当从动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂 运动规律工作时，则常采用凸轮机构。
内燃机配气阀门控制凸轮，凸轮连续转动 时，从动件（气门）作断续往复运动，从而控 制气门的开闭。
从动件的运动规律是指其位移s、速度v和加速度a等随凸轮转 角δ而变化的规律。这种规律可用方程表示，亦可用线图表示。
s s(t) v v(t) a a(t)
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
2、凸轮机构的工作过程分析
图a所示为一对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。图中，以凸轮的回转轴心O 为圆心，以凸轮轮廓的最小向径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆 半径。
学习目标
• 1、掌握凸轮机构的组成、分类、特点及应用； • 2、掌握从动件的常用运动规律； • 3、掌握用反转法原理设计凸轮轮廓曲线的一般方法； • 4、明确凸轮机构设计中应注意的问题。
学习情境二：设计内燃机中的常用机构
主要内容
• 1、凸轮机构的组成、分类； • 2、从动件的常用运动规律； • 3、尖顶对心和对心滚子移动从动件盘形凸轮设计； • 4、凸轮机构设计中的几个问题； • 5、凸轮的材料选择。
h/2
m ax
h
2/2
O
O
1/2
a
a
h/2 －a
m in
a
a －a
O 1 (a)
O
2
(b)
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4、等加速等减速运动规律
加速度曲线：从动件在等加速上升时，加速度a不 变，因此从动件的a-δ曲线为一水平直线。a-δ曲线在速
度转折处发生突变，则惯性力突变，但加速度不再是无 穷大，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”。在高速情况下，柔性冲击 仍会引起相当严重的振动、噪声和磨损，因此这种运动 规律只适用于中速、中载的场合。
件的端部呈尖点，特点是能与任何形 状的凸轮轮廓上各点相接触，因而理 论上可实现任意预期的运动规律。只 能用于轻载低速的场合。
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二、凸轮机构的分类
• 2.按从动件末端形状分：
•
（2）滚子从动件凸轮机构 其从
动件的端部装有滚子，由于从动件与
凸轮之间可形成滚动摩擦，所以磨损
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一、凸轮机构的组成、应用及特点
• 3、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: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。
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3、等速运动规律
工件 刀具
回转刀架
2工 作 进 刀 3快 速 退 刀
1快 速 接 近
4停 止
凸轮
自动机床的进刀机构
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4、等加速等减速运动规律
等加速等减速运动规律：为了使从动件在开始和终止时的速度不发生
突变，通常令推程或回程的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动，
中的阴影部分）加工时将被切去，这就使得从动件达不到预期的工作位置，
一部分运动规律难以实现。这种现象称为“运动失真”。
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（2）外凸的轮廓曲线
•
为了避免上述后两种情形，必须使得ρa＞0，也就是说滚子半径必须