第4章凸轮机构讲解

推程、推程运动角： ? o
远休、远休止角：
?s
回程、回程运动角： ? h
近休、近休止角：
?j
行程：
h
位移：
s ? r ? r0
从动件的运动规律： 是指推杆在运动过程中，其位移、速度和
加速度随时间变化（凸轮转角θ变化）的规律。
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
动件盘形凸轮的轮廓曲线； 5、了解凸轮廓线方程的建立过程，会进行盘形凸轮轮
廓的设计计算； 6、掌握压力角与自锁的关系、基圆半径对压力角的影
响以及滚子半径选择的原则；
第4章 凸轮机构
重点 1、从动件常用运动规律及其选择原则； 2、凸轮机构运动过程的分析； 3、凸轮轮廓曲线的设计； 4、凸轮机构压力角与机构基本尺寸的关系。
难点 1、相对运动原理 2、凸轮机构压力角与机构基本尺寸的关系。
第4章 凸轮机构
思考题
1、试比较尖顶、滚子和平底从动件的优缺点，并说明 它们的适用场合。
2、在用反转法设计盘型凸轮轮廓曲线的各个步骤中， 应注意哪些问题 ?各类凸轮设计方法有何特点？
3、凸轮理论轮廓线与实际轮廓线有何区别与联系 ?当 已知盘型凸轮的理论轮廓线，欲求实际轮廓线时， 能否直接由理论轮廓线上各点的向径减去滚子半径
1.等速运动规律
从动件在运动过程中，运动速度为
定值。运动开始， υ由0突变为
h
?0 ?1
加速度
a?
d?
?
h
?0
?
1
?
0
?
??
dt
0
同理，运动结束
a= -∞
在运动的起点和终点，从动件的速度 的突变，加速度将达到无穷大，将产 生极大的惯性力，引起 刚性冲击 。
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
从动件推程运动方程式
（2）按从动件的端部结构形式分类
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
4.1 凸轮机构的类型及应用
（3）按从动件的运动形式分类
移动从动件
摆动从动件
4.1 凸轮机构的类型及应用
（4）按锁合形式分类：
力锁合
形锁合
4.1 凸轮机构的类型及应用
4.1.2 凸轮机构的应用
示例一 内燃机配气机构
4.1 凸轮机构的类型及应用
动规律是否一定相同，为什么 ? 9、如果两个凸轮的理论轮廓线相同，则从动件的运
动规律是否一定相同，为什么 ? 10、滚子从动件凸轮机构的滚子损坏后用一半径不
同的滚子替换是否可行，为什么 ? 11、在什么情况下凸轮实际轮廓线会出现尖点或过
切现象，如何避免 ?
4.1 凸轮机构的类型及应用
4.1.1 凸轮机构的组成与类型 凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，他通过与从
2
?
?
4h? 1
?
2 0
(? 0
??)
?
?
?
4h?
?
2 0
2 1
?0≤
2
?≤
?0
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
等加速—等减速运动规律的位移线图作法
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
等加速—等减速运动规律作法
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
3.简谐运动规律 质点在圆周上作等速运动时， 它在这个圆的直径上的投影所 构成的运动。
来求得，为什么 ? 4、凸轮机构的压力角是如何定义的 ?为什么要规定许
用压力角 ? 5、你所学过的三种基本运动规律各有何特点，适用于
何种场合?什么是刚性冲击和柔性冲击，如何避免 ?
第4章 凸轮机构
6、盘形凸轮基圆半径的选择与哪些因素有关 ? 7、通常采用什么方法使凸轮与从动件之间保持接触 ? 8、如果两个凸轮的实际轮廓线相同，则从动件的运
4.1.2 凸轮机构的应用
示例一 内燃机配气机构
4.1 凸轮机构的类型及应用
示例二 靠模车削机构
4.1 凸轮机构的类型及应用
示例三 分度转位机构
4.1 凸轮机构的类型及应用
示例四 机床自动进给凸轮机构
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
4.2.1 凸轮机构的运动分析
基圆：以凸轮最小半径 ro所作的圆， ro称为凸轮的基圆半径。
从动件在运动的开始点、中间 点和终止点，加速度的突变为 有限值，将引起有限的惯性力， 从而引起柔性冲击 。
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
从动件推程前半程运动方程式
从动件推程后半程运动方程式
s
?
2h
?
2 0
?
2
?
?
4h?
?
2 0
1
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?
?
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2 1
?
2 0
s
?
h
?
2h
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2 0
(? 0
?
?
)2
0 ≤ ?≤ ? 0
在运动起始和终止位置，加速度曲 线不连续，存在 柔性冲击 。
从动件位移方程
s
?
h 2
? ?1 ?
?
cos????
? ?0
?????
? ? ?
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
从动件推程运动方程式
从动件回程运动方程式
s?
h 2
? ?1 ?
?
cos??? ?
从动件回程运动方程式
s? h? ?0
?
?
h
?0
?
1
? ?0
s ? h(1? ? ) ?0
?
?
h ?
?h
?1
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4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
2.等加速 —等减速运动规律 从动件在运动过程的前半程作 等加速运动，后半程作等减速 运动，两部分加速度的绝对值 相等。
动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连 续的任意预期运动。
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。
凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力 不大的场合。
4.1 凸轮机构的类型及应用
凸轮机构的 分类方法
（1）按凸轮的形状分类
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
4.1 凸轮机构的类型及应用
从动件的位移s与凸轮转角θ的关系可以用从动件的位移线图 来表示，如图所示。
图为对心尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮回转时，从动件重复 升—停—降—停的运动循环。
4.1 凸轮机构的类型及应用
从动件的运动取决于凸轮轮廓曲线的形状,即凸轮轮廓决定了从动 件的运动规律。
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4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
4.2.2 从动件的常用运动规律
第4 章 凸轮机构
第4章 凸轮机构
§4.1 凸轮机构的类型及应用 §4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律 §4.3 反转法绘制盘形凸轮轮廓曲线 实训5 设计对心移动滚子从动件盘形凸轮机构 §4.4 凸轮机构基本尺寸的确定
第4章 凸轮机构
基本要求 1、了解凸轮机构的类型和应用： 2、掌握从动件常用运动规律及其选择时应考虑的因素： 3、能应用反转法对凸轮机构的运动过程进行分析； 4、能根据给定的运动规律，应用反转法绘制出各种从