凸轮机构-教学设计
教学设计
机械原理凸轮机构设计
凸轮机构的设计 一、简介 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。 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。 与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。 凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。 凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。 二、凸轮机构的工作原理 由凸轮的回转运动或往复运动推动从动件作规定往复移动或摆动的机构。凸轮具有曲线轮廓或凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的一种。一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数凸轮是单自由度的，但也有双自由度的劈锥凸轮。凸轮机构结构紧凑，最适用于要求从动件作间歇运动的场合。它与液压和气动的类似机构比较，运动可靠，因此在自动机床、内燃机、印刷机和纺织机中得到广泛应用。但凸轮机构易磨损，有噪声，高速凸轮的设计比较复杂，制造要求较高。 一、工作过程和参数 在凸轮机构中最常见的运动形式为凸轮机构作等速回转运动，从动件往复移动。以图6-8为例（对心外轮廓盘形凸轮机构）。首先介绍一下本图中各构件的名称。 1，运动分析： 从动件运动状态凸轮运动凸轮转过的角度 ? 升AB 1 ?2 停BC 2 ?3 降CD 3
《常用机构》教案1
常用机构 【教学课题】 常用机构 【教学目标】 1.知识目标 ?了解铰链四杆机构的组成。 ?认识曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。 ?知道凸轮机构。 2.能力目标 ?能够辨别区分曲柄摇杆机构，双曲柄机构，双摇杆机构。 ?能够举例并分析生活中的一些常用机构。 3.情感态度与价值观 ?观察并说出生活中常用的一些常用机构有那些。 ?了解凸轮机构的工作原理。 【教学安排】 2课时 【教学重难点】 重点：铰链四杆机构的组成。 难点：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 【教学方法】 实验法、讲练法、归纳法、讲授法 【教学用具】 投影仪、投影片 【教学内容】 一、铰链四杆机构 1、铰链四杆机构的构成 有四个杆件通过铰链连接而成，四个杆件的名称如下：机架固定不动的杆1，连架杆——
与机架直接相连的杆2和杆3；连杆——不与机直接相连的杆4。 铰链四杆机构 2、能够做圆周运动的链架杆装置中，连架杆称为曲柄，不能做整周传动的连架称为摇杆。 3、铰链四杆机构的分类： ◆曲柄摇杆机构 ◆双曲柄机构 ◆双摇杆机构 ◆曲柄滑块机构 （1）曲柄摇杆机构 铰链四杆机构的两个连架杆中，如果有一个为曲柄，一个为摇杆，则这种机构称为曲柄摇杆机构。 曲柄摇杆机构 （2）双曲柄机构 铰链四杆机构的两个连架杆都是曲柄时，称为双曲柄机构。
平行双曲柄机构 3、双摇杆机构 铰链机构的两个链架杆都是摇杆时，称为双摇杆机构。例如：自动卸车的翻斗机构采用的就是双摇杆机构. 曲柄滑块机构 二、凸轮机构 1、凸轮机构的性质 在自动化机械中，要使机构按预定的规律完成某一工作循环，通常采用凸轮机构。 2、凸轮机构的组成（以内燃机为例） ●凸轮 ●从动轮 ●固定机架 3、凸轮的曲线轮廓结构 凸轮机构是一个具有曲线轮廓的构件，一般为主动件，做匀速传动。与凸轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动，称为从动件。内燃机配气机
机械设计与实践教案 项目2 凸轮机构设计 (教案)
项目2 凸轮机构设计 1．教学目标 （1）了解凸轮机构的分类及应用； （2）了解推杆常用运动规律的选择原则； （3）掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题； （4）能根据选定的凸轮类型和推杆运动规律设计凸轮的轮廓曲线。 2．教学重点和难点 （1）推杆常用运动规律特点及选择原则； （2）盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计； （3）凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系。 难点：“反转法原理”与压力角的概念。 3．讲授方法 多媒体课件 4．讲授时数 8学时 任务一凸轮机构的应用 【任务导入】 凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，通常作连续的等速转动、摆动或移动。从动件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。受奥拓汽车零部件制造有限公司委托带领学员分析汽车内燃机凸轮机构的工作过程。 【任务分析】 在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地使用着凸轮机构，汽车机构也不例外，如图2.1是汽车内燃机凸轮机构的工作简图。
【力学知识】 平面汇交力系的简化与平衡方程 按照力系中各力的作用线是否在同一平面内，可将力系分为平面力系和空间力系。若 各力作用线都在同一平面内并汇交于一点，则此力系称为平面汇交力系。按照由特殊到一般的认识规律，我们先研究平面汇交力系的简化与平衡规律。 设刚体上作用有一个平面汇交力系F 1、F 2、…、F n ，各力汇交于A 点（图2.2a ）。根据力的可传性，可将这些力沿其作用线移到A 点，从而得到一个平面共点力系（图2.2b ）。故平面汇交力系可简化为平面共点力系。 连续应用力的平行四边形法则，可将平面共点力系合成为一个力。在图2.3b 中，先合成力F 1与F 2（图中未画出力平行四边形），可得力F R1，即 F R1＝F 1+ F 2；再将F R1与F 3合成为力F R2，即F R2＝F R1+ F 3；依此类推，最后可得 F R ＝F 1+ F 2+…+ F n ＝∑F i （2－1） 式中 F R 即是该力系的合力。故平面汇交力系的合成结果是一个合力，合力的作用线 通过汇交点，其大小和方向由力系中各力的矢量和确定。 若已知F 的大小及其与x 轴所夹的锐角α ，则有 ? ??-==ααsin cos F F F F y x （2－2） 如将F 沿坐标轴方向分解，所得分力F x 、F y 的值与在同轴上的投影F x 、F y 相等。但须 注意，力在轴上的投影是代数量，而分力是矢量，不可混为一谈。 若已知F x 、F y 值，可求出F 的大小和方向，即 ?? ???=+=x y y x F F F F F αtan 22 （2－3） 【设计知识】 一、凸轮机构的分类及应用 根据凸轮及从动件的形状和运动形式的不同，凸轮机构的分类方法有以下四种： （1）按凸轮的形状分类
机械原理教案 凸轮机构及其设计
第九章凸轮机构及其设计 §9．1 凸轮机构的应用及分类 一、凸轮机构的应用 凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构。 广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中。（尤其是需要从动件准确地实现某种预期的运动规律时） 常用于将“简单转动”→“复杂移动”、“复杂摆动”、“与其它机构组合得到复杂的运动”。 图示为内燃机配气凸轮机构。具有曲线轮廓的构件1叫做凸轮，当它作等速转动时，其曲线轮廓通过与推杆2的平底接触，使气阀有规律地开启和闭合。工作对气阀的动作程序及其速度和加速度都有严格的要求，这些要求都是通过凸轮的轮廓曲线来实现的。 组成：凸轮、从动件、机架（高副机构）。 二、凸轮机构的特点 1）只需改变凸轮廓线，就可以得到复杂的运动规律； 2）设计方法简便； 3）构件少、结构紧凑； 4）与其它机构组合可以得到很复杂的运动规律 5）凸轮机构不宜传递很大的动力； 6）从动件的行程不宜过大； 7）特殊的凸轮廓线有时加工困难。 三、凸轮机构的类型
凸轮机构的分类： 1）盘形凸轮 按凸轮形状分：2）移动凸轮 3）柱体凸轮 1）尖底从动件； 按从动件型式分：2）滚子从动件； 3）平底从动件 1）力封闭→弹簧力、重力等 按维持高副接触分（封闭）槽形凸轮 2）几何封闭等宽凸轮 等径凸轮 共轭凸轮
§9．2 从动件常用运动规律 设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律，然后再按照这一运动规律设计凸轮廓线。 以尖底直动从动件盘形凸轮机构为例，说明从动件的运动规律与凸轮廓线之间的相互关系。 基本概念： 基圆——凸轮理论轮廓曲线最小向径.r 0所作的圆。 行程——从动件由最远点到最近点的位移量h （或摆角 ） 推程——从动件远离凸轮轴心的过程。 回程——从动件靠近凸轮轴心的过程。 推程运动角——从动件远离凸轮轴心过程，凸轮所转过的角度。 名称 图形 说明 尖 端 从 动 件 从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接 触，从而使从动件实现任意的运动规律。这种从动件 结构最简单，但尖端处易磨损，故只适用于速度较低 和传力不大的场合（实用性较差，但理论意义强）。 曲 面 从 动 件 为了克服尖端从动件的缺点，可以把从动件的端 部做成曲面，称为曲面从动件。这种结构形式的从动 件在生产中应用较多。 滚 子 从 动 件 为减小摩擦磨损，在从动件端部安装一个滚轮， 把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，因 此摩擦磨损较小，可用来传递较大的动力，故这种形 式的从动件应用很广（并不适宜高速）。 平 底 从 动 件 从动件与凸轮轮廓之间为线接触，接触处易形成 油膜，润滑状况好。此外，在不计摩擦时，凸轮对从 动件的作用力始终垂直于从动件的平底，受力平稳， 传动效率高，常用于高速场合。缺点是与之配合的 凸轮轮廓必须全部为外凸形状。
机械原理与机械设计课后作业参考答案 - 第3章 凸轮机构教案资料
第三章凸轮机构及其设计 3 - 1 判断题(正确的在其题号后括号内打√，否则打×) （1）为了避免从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓不能内凹。( ) （2）若凸轮机构的压力角过大，可用增大基圆半径来解决。( ) （3）从动件作等速运动的凸轮机构有柔性冲击。( ) （4）凸轮的基圆一般是指以理论轮廓上最小向径所作的圆。( ) （5）滚子从动件盘形凸轮的理论轮廓是滚子中心的轨迹。( ) 解答： （1）√（2）√（3）×（4）√（5）√ 3 - 2 填空题 （1）对于外凸凸轮，为了保证有正常的实际轮廓，其滚子半径应理论轮廓的最小曲率半径。 （2）滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径是从到的最短距离。 （3）在凸轮机构中，从动件按等加速等减速运动规律运动时，有冲击。 （4）绘制凸轮轮廓曲线时，常采用法，其原理是假设给整个凸轮机构加上一个与凸轮转动角速度ω的公共角速度，使凸轮相对固定。 （5）直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角为，其基圆半径应按条件确定。解答： （1）小于 （2）凸轮回转中心到凸轮理论轮廓 （3）柔性冲击 （4）反转法相反的 （5）0 按全部廓线外凸的条件设计基圆半径 3 - 3 简答题 （1）凸轮机构中，常用的从动件运动规律有哪几种？各用于什么场合？ 解答： 1）等速运动规律刚性冲击（硬冲）低速轻载 2）等加速、等减速运动规律柔性冲击中低速轻载 3）简谐（余弦）运动规律柔性冲击中低速中载 4）正弦加速度运动规律无冲击中高速轻载 5）3-4-5多项式运动规律无冲击中高速中载 （2）何谓凸轮机构的压力角？压力角的大小与凸轮基圆半径r0有何关系？压力角的大小对凸轮的传动有何影响？ 解答： 在不计摩擦时，凸轮作用在从动件上推力作用线与从动件受力点的绝对速度方向所夹锐角称为压力角，称为凸轮机构的压力角。 基圆半径愈大，机构压力角愈小，但机构愈不紧凑；基圆半径愈小，机构压力角愈大，机
(完整版)凸轮机构教案
凸轮机构 4.1 凸轮机构的类型及应用 4.1.1 凸轮机构的组成和应用 组成：由凸轮、从动件和机架三部分组成 特点： 1）只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。2）结构简单、紧凑。 3）凸轮机构是高副机构，易于磨损。 4）凸轮轮廓加工比较困难。 应用：只适用于传递动力不大的场合。 应用实例：内燃机配气机构绕线机的凸轮机构凸轮自动送料机构 结论：从动杆的运动规律取决于凸轮轮廓曲线或凹槽曲线的形状。 二、凸轮机构的分类 (一)按凸轮的形状分 1．盘形凸轮(盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转)
尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构滚子移动从动杆盘形凸轮机构滚子摆动从动杆盘形凸轮机构平底移动从动杆盘形凸轮机构平底摆动从动杆盘形凸轮机构特点：结构简单，但是从动件行程不能太大，否则凸轮运转沉重。 2．移动凸轮(移动凸轮可看作是转轴在无穷 远处的盘形凸轮的一部分，它 作往复直线移动。) 特点：凸轮和从动件都可作往复移动。 3. 圆柱凸轮（圆柱凸轮是一个在圆 柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端 面上作出曲线轮廓的构件，它可看作 是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。） 特点：从动件可获得较大的行程。 (二)按从动杆的端部型式分 1．尖顶从动件凸轮机构 特点： （1）传动灵敏。 （2）从动杆的构造最简单，但易磨损。 应用：只适用于作用力不大和速度较低的场合(如用于仪表等机构中)。 2．滚子从动件凸轮机构 特点：磨损较小，可用来传递较大的动力，但结构复杂。 应用：常用于速度不高、载荷较大的场合。 3．平底从动件凸轮机构
凸轮机构工作原理教案
机械设计基础 凸轮机构的工作原理 学院： 专业： 班级：
第二节凸轮机构的工作原理
教学过程： 一、复习有关内容（6分钟）： 1.凸轮机构的基本概念。 2.凸轮机构的基本组成：凸轮、从动件和机架。 3.凸轮机构的特点：结构简单、设计方便，结构紧凑；凸轮轮廓与凸轮为点接触或者线接触，易于磨损。。 4.凸轮机构的分类：按照凸轮的形状分类有盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮；按照从动件的形式分类：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件。 二、导入新课（4分钟）： 通过凸轮和推杆的运动动画，设疑提问，引导学生思考凸轮旋转运动与从动件推杆的运动规律之间的联系。 三、讲授新课（33分钟）： （一）工作过程和参数 在凸轮机构中最常见的运动形式为凸轮机构作等速回转运动，从动件往复移动。以图为例（对心外轮廓盘形凸轮机构）。首先介绍一下本图中各构件的名称。 1、运动分析： 当凸轮以等角速度绕基点逆时针回转时，从动件从A点开始被凸轮轮廓以一定的规律推动，共包含以下四个过程，分别为：推程，远休止，回程，近休止。根据凸轮的转角和从动件的运动规律，可以得到如下表，表示凸轮转过不同的角度时，所对应的从动件所处的运动状态。
2、参数 ①推程--从动件自最低位置升到最高位置的过程 ②推程角-推动从动件实现推程时的凸轮转角（?1） ③回程--从动件自最高位置升到最低位置的过程 ④回程角--从动件从最高位置回到最低位置时的凸轮转角（?3） ⑤远停角（远休止角）从动件在最高位置停止不动，与此对应的凸轮转角。（?2） ⑥近停角（近休止角）从动件在最低位置停止不动，与此对应的凸轮转角。（?4） ）--以凸轮轮廓上最小半径所画的圆。 ⑦基圆（r ⑧对心--从动件的运动方向线通过凸轮的中心 ⑨偏心--从动件的运动方向线不通过凸轮的中心 （二）从动件的常用运动规律 1、等速运动规律 （1）等速运动规律运动方程式（推程）： （2）运动分析：
凸轮机构 (教案1)教材
凸轮机构 凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化、半自动化机械中应用较为广泛。6.1凸轮机构的特点、应用和分类 6.1.1特点 凸轮机构是由凸轮1、从动件2和机架3所组成,如图6-1所示。 可以使从动件得到预定的运动规律; 且结构紧凑。但凸轮机构中包含有高副，不宜传递较大的动力; 同时由于凸轮具有曲线轮廓，它的加工制造比较复杂。 6.1.2应用 凸轮机构应用于各类机械中。 图6-2所示为内燃机的配气机构; 图6-3所示为自动车床上使用的走刀机构; 此外，凸轮机构还应用于其他机械中，不一一列举。 6.1.3类型 凸轮机构的类型是多种多样的，其基本类型可由凸轮和从动件的不同型式来区分。 1．按凸轮的型式分 按凸轮型式分，各类凸轮机构如表6-1所示。 图5-1凸轮机构图5-3自动车床走刀机构 图5-2内燃机配气机构
2 ．按从动件的型式分 根据从动件的运动和端部型式区分，基本类型如表6-2所示。 表6-2 凸轮机构从动件的基本类型 表6-1 凸轮的类型
6.2 从动件的运动规律 6.2.1凸轮机构的工作过程 图6-4（a）所示为对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。 在尖顶移动从动件盘形凸轮机构的凸轮 上以向径 r为半径所绘的最大圆称为凸轮的 基圆。 当凸轮以ω等速沿逆时针方向回转Φ 时，从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定运 动规律由离回转中心最近位置A到达最远位 置B的过程称为推程，这时它所走过的距离 h称为从动件的升程;而与推程对应的凸轮 转角Φ称为推程角。 当凸轮继续回转 s Φ时，以O点为中心的 圆弧BC与尖顶相作用，从动件在最远位置停 留不动，这一过程称为远休止，对应的凸轮 转角 s Φ称为远休止角; 当凸轮继续回转'Φ时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置，这个过程称为回程，对应的转角'Φ称为回程角。 当凸轮继续回转' Φ s 时，从动件在最近位置停留不动为近休止，' Φ s 称为近休止角。 如果以直角坐标系的纵坐标代表从动件位移S，横坐标代表凸轮转角?(转动时间t)，则可以画出S与?之间的曲线，它简称为从动件位移线图，见图6-4（b）。A点为起始点. 由以上可知，从动件的位移线图取决于凸轮轮廓曲线的形状。从动件的不同运动规律，要求凸轮具有不同的轮廓曲线。因此，设计凸轮时必须首先确定从动件的运动规律。从动件的运动规律通常是根据机械的工作要求确定。 6.2.2常用从动件的运动规律 1、等速运动规律 当凸轮等速回转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动称为等速运动。图5-5为从动件等速运动时，其位移S、速度v和加速度a是随时间t变化的曲线（推程）。 由于凸轮作等速运动时，tω ?=，故横坐标也可以用?表示。其运动方程见表5-3。 由于速度V0为常数，所以从动件的速度线图为一平行于横轴的直线。 对速度线图积分，可以得到S= V0t，它是一条斜直线。又由图6-5可知， 当速度为常数时，加速度为零，惯性力也等于零，但是在运动开始和终止的瞬间，由于速度突变，此时理论上的加速度为无穷大，其惯性力将引起刚性冲击。 2、等加速、等减速运动规律 这种运动规律推程前半行程作等加速运动，而后半行程作等减速运动;回程则相反,其位移S、速度V和加速度a是随时间t变化的曲线如图6-6所示。其运动方程见表6-3。 图6-4凸轮机构的运动过程及位移曲线
凸轮机构的设计毕业设计..
济源职业技术学院 毕业设计 题目凸轮机构的设计 系别机电系 专业机电一体化技术 班级机电0601 姓名赵贝贝 学号06010107 指导教师高清冉 日期2008年12月
设计任务书 设计题目： 凸轮机构的设计 设计要求： 原始条件：内燃机中的凸轮，该凸轮满足以下条件。凸轮以等角速度逆时针回转，及基圆半径rb=30mm,及从动件滚子圆半径rt=8mm。 应完成的任务： 1、凸轮轮廓设计 2、凸轮零件图 设计进度要求： 第一周：确定题目； 第二周：搜集凸轮机构相关资料及前期准备工作； 第三周：凸轮曲线设计及计算； 第四周：初步拟定设计的草稿； 第五周：毕业论文的整体校核、修改； 第六周：论文完善、定稿及打印装订； 第七周：毕业答辩。 指导教师（签名）：
摘要 在各种机器中，特别是自动化机器中，为实现某些特殊或复杂的运动规律，常采用凸轮机构。凸轮机构通常是由原动件凸轮、从动件和机件组成。其功能是将凸轮的连续转动或移动转换为从动件的连续或不连续的移动或摆动。与连杆机构相比，凸轮机构便于准确的实现给定的运动规律。所以凸轮机构被广泛地应用，以实现各种复杂的运动要求。 本设计主要设计内燃机中的凸轮机构，内燃机中的凸轮以等角速度回转，其轮廓驱使从动件（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门，以控制可燃物进入汽缸或排除废气。至于气阀开启或关闭时间的长短及其速度的变化规律，则取决于凸轮轮廓线的形状。根据从动件运动规律，来设计内燃机中滚子盘形凸轮，使其得到预期的运动规律。 关键词：凸轮机构分类，从动件运动规律，位移曲线，轮廓曲线，结构及材料
目录 设计任务书...................................................................................................................................... I 摘要........................................................................................................................................ II 1凸轮机构的应用及分类.. (1) 1.1凸轮机构的应用 (1) 1.2凸轮机构的分类 (1) 2 从动件常用运动规律 (3) 2.1 凸轮机构的基本参数 (3) 2.2 从动件常用的运动规律 (4) 3盘形凸轮轮廓曲线的设计 (8) 3.1凸轮廓线设计的基本原理 (8) 4凸轮机构的结构及材料 (11) 4.1 凸轮的结构 (11) 4.2从动件结构 (11) 4.3凸轮和滚子的材料 (11) 4.4凸轮的零件图 (13) 结论 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16)
凸轮机构 (教案1)
凸 轮 机 构 凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化、半自动化机械中应用较为广泛。 6.1凸轮机构的特点、应用和分类 6.1.1特点 凸轮机构 是由凸轮1、从动件2和机架3所组成,如图6-1所示。 可以使从动件得到预定的运动规律; 且结构紧凑。但凸轮机构中包含有高副，不宜传递较大的动力; 同时由于凸轮具有曲线轮廓，它的加工制造比较复杂。 6.1.2应用 凸轮机构 应用于各类机械中。 图6-2所示为内燃机的配气机构; 图6-3所示为自动车床上使用的走刀机构; 此外，凸轮机构还应用于其他机械中，不一一列举。 6.1.3类型 凸轮机构的类型是多种多样的，其基本类型可由凸轮和从动件的不同型式来区分。 1．按凸轮的型式分 按凸轮型式分，各类凸轮机构如表6-1所示。 图5-1凸轮机构 图5-3自动车床走刀机构 图5-2内燃机配气机构
2．按从动件的型式分 根据从动件的运动和端部型式区分，基本类型如表6-2所示。 表6-2 凸轮机构从动件的基本类型 表6-1 凸轮的类型
6.2 从动件的运动规律 6.2.1凸轮机构的工作过程 图6-4（a ）所示为对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。 在尖顶移动从动件盘形凸轮机构的凸轮 上以向径0r 为半径所绘的最大圆称为凸轮的 基圆。 当凸轮以ω等速沿逆时针方向回转Φ 时，从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定运 动规律由离回转中心最近位置A 到达最远位 置B 的过程称为推程，这时它所走过的距离 h 称为从动件的升程;而与推程对应的凸轮 转角Φ称为推程角。 当凸轮继续回转s Φ时，以O 点为中心的 圆弧BC 与尖顶相作用，从动件在最远位置停 留不动，这一过程称为远休止，对应的凸轮转角s Φ称为远休止角; 当凸轮继续回转'Φ时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置，这个过程称为回程，对应的转角'Φ称为回程角。 当凸轮继续回转'Φs 时，从动件在最近位置停留不动为近休止，'Φs 称为近休止角。 如果以直角坐标系的纵坐标代表从动件位移S ，横坐标代表凸轮转角?(转动时间t )，则可以画出S 与?之间的曲线，它简称为从动件位移线图，见图6-4（b ）。A 点为起始点. 由以上可知，从动件的位移线图取决于凸轮轮廓曲线的形状。从动件的不同运动规律，要求凸轮具有不同的轮廓曲线。因此，设计凸轮时必须首先确定从动件的运动规律。从动件的运动规律通常是根据机械的工作要求确定。 6.2.2常用从动件的运动规律 1、等速运动规律 当凸轮等速回转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动称为等速运动。图5-5为从动件等速运动时，其位移S 、速度v 和加速度a 是随时间t 变化的曲线（推程）。 由于凸轮作等速运动时，t ω?=，故横坐标也可以用?表示。其运动方程见表5-3。 由于速度V 0为常数，所以从动件的速度线图为一平行于横轴的直线。 对速度线图积分，可以得到S= V 0t ，它是一条斜直线。又由图6-5可知， 当速度为常数时，加速度为零，惯性力也等于零，但是在运动开始和终止的瞬间，由于速度突变，此时理论上的加速度为无穷大，其惯性力将引起刚性冲击。 2、等加速、等减速运动规律 这种运动规律推程前半行程作等加速运动，而后半行程作等减速运动;回程则相反,其位移S 、速度V 和加速度a 是随时间t 变化的曲线如图6-6所示。其运动方程见表6-3。 图6-4凸轮机构的运动过程及位移曲线
凸轮机构基本参数的设计
凸轮机构基本参数的设计 前节所先容的几何法和解析法设计凸轮轮廓曲线，其基圆半径r0、直动从动件的偏距e或 摆动从动件与凸轮的中心距a、滚子半径rT等基本参数都是预先给定的。本节将从凸轮机 构的传动效率、运动是否失真、结构是否紧凑等方面讨论上述参数的确定方法。 1 凸轮机构的压力角和自锁 图示为偏置尖底直动从动件盘形凸轮机构在推程的一个位置。Q为从动件上作用的载荷（包 括工作阻力、重力、弹簧力和惯性力）。当不考虑摩擦时，凸轮作用于从动件的驱动力F是 沿法线方向传递的。此力可分解为沿从动件运动方向的有用分力F'和使从动件紧压导路的有 害分力F''。驱动力F与有用分力F'之间的夹角a（或接触点法线与从动件上力作用点速度方 向所夹的锐角）称为凸轮机构在图示位置时的压力角。显然，压力角是衡量有用分力F'与有 害分力F''之比的重要参数。压力角a愈大，有害分力F''愈大，由F''引起的导路中的摩擦阻 力也愈大，故凸轮推动从动件所需的驱动力也就愈大。当a增大到某一数值时，因F''而引 起的摩擦阻力将会超过有用分力F'，这时无论凸轮给从动件的驱动力多大，都不能推动从动 件，这种现象称为机构出现自锁。机构开始出现自锁的压力角alim称为极限压力角，它的 数值与支承间的跨距l2、悬臂长度l1、接触面间的摩擦系数和润滑条件等有关。实践说明， 当a增大到接近alim时，即使尚未发生自锁，也会导致驱动力急剧增大，轮廓严重磨损、 效率迅速降低。因此，实际设计中规定了压力角的许用值[a]。对摆动从动件，通常取[a]=40～ 50；对直动从动件通常取[a]=30～40。滚子接触、润滑良好和支承有较好刚性时取数据的上 限；否则取下限。 对于力锁合式凸轮机构，其从动件的回程是由弹簧等外力驱动的，而不是由凸轮驱动的，所 以不会出现自锁。因此，力锁合式凸轮机构的回程压力角可以很大，其许用值可取[a]=70～ 80。
凸轮习题答案
一、填空 1.凸轮机构主要是由_凸轮_、_从动件_和固定机架三个基本构件所组成。 2.按凸轮的外形，凸轮机构主要分为_盘形__凸轮和_柱体_凸轮两种基本类型。 3.从动杆与凸轮轮廓的接触形式有_尖顶_、_滚子_和平底三种。 4.以凸轮最小半径r0所作的圆称之为基圆，r0称为凸轮的基圆半径 7.凸轮机构从动杆等速运动的位移为一条__斜直线__线。 10、在凸轮机构一个运动循环中,从动件重复升、停、降、停的过程。 11、在等速度运动图中，位移和转角成正比关系，其图线为一条直线。 12、从动件的上升或下降运动速度v为常数时的运动规律，称为匀速运动规律。 13、凸轮机构在远休行程中，凸轮所对应的转角称之为远休角用字母表示。 14、平底式从动杆与凸轮的接触面较大，易于形成油膜，所以润滑较好，摩擦较小，常用于没有凹形曲线的凸轮上作高速传动 二、选择 10.凸轮机构的移动式从动杆能实现_c______。 a 匀速、平稳的直线运动 b 简偕直线运动c各种复杂形式的直线运动 11.凸轮与从动件接触处的运动副属于__a_____。 a 高副 b 转动副 c 移动副 12. 要使常用凸轮机构正常工作，必须以凸轮__c_____。 a 作从动件并匀速转动 b 作主动件并变速转动 c 作主动件并匀速转动 13.在要求__a_____的凸轮机构中，宜使用滚子式从动件。 a 传力较大 b 传动准确、灵敏 c 转速较高 凸轮机构从动件作等速规律运动时会产生__a__冲击。 A. 刚性 B. 柔性 C. 刚性和柔性 14、__a__对于较复杂轮廓曲线的凸轮，也能准确地获得所需的运动规律。
A. 尖顶式从动件 B. 滚子式从动件 C. 平底式从动件 三、判断 1.凸轮机构广泛用于自动化机械中。( 对） 2.圆柱凸轮机构中，凸轮与从动杆在同一平面或相互平行的平面内运动。( 错） 3.平底从动杆不能用于具有内凹槽曲线的凸轮。(对） 4.凸轮机构从动件的运动规律是可按要求任意拟订的。(对）5．凸轮在机构中经常是主动件。( 对 ) 7.从动件的运动规律就是凸轮机构的工作目的。( 对 ) 8.凸轮机构也能很好的完成从动件的间歇运动。( 对 ) 四，已知基圆半径为２０mm的盘形凸轮，逆时针转９０。时，通过凸轮轴心的滚子直径为８mm的滚子从动杆等速上升３０mm，停歇１８０。后，凸轮继续转动，转过90。，从动件又等速下降３０mm，试画出从动件的位移运动曲线。
凸轮机构画图
65．图示为一偏心圆盘凸轮机构，凸轮的回转方向如图所示。要求：（1）说明该机构的详细名称；（2）在图上画出凸轮的基圆，并标明图示位置的凸轮机构压力角和从动件2的位移；（3）在图上标出从动件的行程h及该机构的最小压力角的位置。 65．(1) 偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。 (2) ，，s如图所示。(3) h及 发 生位置如图示。 67．试在图示凸轮机构中，（1）标出从动件与凸轮从接触点C到接触点D时，该凸轮转过 的转角 ；2）标出从动件与凸轮在D点接触的压力角；（3）标出在D点接触时的从动 件的位移s。
67． (1) 如图示。(2) 如图示。(3)s如图示。 70．图示偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮以角速度逆时针方向转动。试在 图上：（1）画出理论轮廓曲线、基圆与偏距圆；（2）标出凸轮从图示位置转过 时的 压力角和位移s。 70．(1) 1）理论廓线如图示：2）基圆如图示；3）偏距圆如图示。(2) 1）压力角如
图示；2）位移s 如图示。 72．图示为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮以等角速度1逆时针方向转动。试在图上：（1）画出该凸轮的基圆和理论廓线；（2）标出该位置时从动件的压力角；（3）标出该位置时从动件的位移s，并求出该位置时从动件的速度。 72．(1) 1）基圆如图示；2）理论廓线如图示。(2) 压力角如图示。(3) 1）位
移s如图示。2）v2＝ 79．图示的凸轮机构中，凸轮为一圆盘。试在图上作出：（1）基圆；（2）图示位置的凸轮 转角 和从动件的位移s；（3）图示位置时的从动件压力角。 79．(1)基圆如图示半径为 。(2) 凸轮转角和从动件位移s如图示。 (3) B点压力角如图示。 84．在图示偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构中，凸轮为偏心圆盘，圆心为O，回转中心为
凸轮机构及其设计
第三章凸轮机构及其设计 §3-1 概述 1 凸轮机构的基本组成及应用特点 组成：凸轮、从动件、机架 运动特征：主动件（凸轮）作匀角速回转，或作匀速直线运动，从动件能实现各种复杂的预期运动规律。 尖底直动从动件盘形凸轮机构、尖底摆动从动件盘形凸轮机构滚子直动从动件盘形凸轮机构、滚子摆动从动件盘形凸轮机构圆柱凸轮机构、移动凸轮机构、平底直动从动件盘形凸轮机构端面圆柱凸轮机构、燃机配气凸轮机构 优点： （1）从动件易于实现各种复杂的预期运动规律。 （2）结构简单、紧凑。 （3）便于设计。 缺点： （1）高副机构，点或线接触，压强大、易磨损，传力小。 （2）加工制造比低副机构困难。 应用： 主要用于自动机械、自动控制中（如轻纺、印刷机械）。 2 凸轮机构的分类 1．按凸轮形状分：盘型、移动、圆柱 2．按从动件运动副元素分：尖底、滚子、平底、球面（P197）3．按从动件运动形式分：直动、摆动 4．按从动件与凸轮维持接触的形式分：力封闭、形封闭 3 凸轮机构的工作循环与运动学设计参数
§3-2凸轮机构基本运动参数设计 一．有关名词 行程－从动件最大位移h。 推程－S↑的过程。 回程－S↓的过程。 推程运动角－从动件上升h，对应凸轮转过的角度。 远休止角－从动件停留在最远位置，对应凸轮转过的角度。 回程运动角－从动件下降h，对应凸轮转过的角度。 近休止角－从动件停留在低远位置，对应凸轮转过的角度。 一个运动循环凸轮：转过2π，从动件：升→停→降→停 基圆－以理论廓线最小向径r0作的圆。 尖底从动件：理论廓线即是实际廓线。 滚子从动件：以理论廓线上任意点为圆心，作一系列滚子圆，其包络线为实际廓线。 从动件位移线图——从动件位移S与凸轮转角 （或时间t）之间 的对应关系曲线。 从动件速度线图——位移对时间的一次导数
凸轮机构设计
第九章凸轮机构设计 本章学习任务：凸轮机构的基本知识、其从动件的运动规律、凸轮曲线轮廓的设计、凸轮机构基本尺寸的设计。 驱动项目的任务安排：完成项目中的凸轮机构的具体设计。 9.1凸轮机构的基本知识 （1）基圆以凸轮的回转中心为圆心，凸轮轮廓的最小向径为半径所作的圆，称为凸轮的基圆，基圆半径用r b表示，如图9-1 所示。基圆是设计凸轮轮廓曲线的基准。 图9-1 凸轮机构的部分基本术语 （2）推程从动件从距凸轮回转中心的最近点向最远点运动的过程。 （3）回程从动件从距凸轮回转中心的最远点向最近点运动的过程。 （4）行程从动件从距凸轮回转中心的最近点运动到最远点所通过的距离，或从最远点回到最近点所通过的距离。行程是指从动件的最大运动距离，常用h 来表示。 （5）凸轮转角凸轮绕回转中心转过的角度，称为凸轮转角，用表示。 （6）推程运动角从动件从距凸轮回转中心的最近点运动到最远点时，对应凸轮所转过的角度称为推程运动角，用表示。 （7）回程运动角从动件从距凸轮回转中心的最远点运动到最近点时，对应凸轮所转过的角度称为回程运动角，用' 表示。 （8）远休止角从动件在距凸轮回转中心的最远点静止不动时，对应凸轮所转过的角表示。 度称为远休止角，用 s （9）近休止角从动件在距凸轮回转中心的最近点静止不动时，对应凸轮所转过的角度称为近休止角，用' 表示。 s （10）从动件的位移凸轮转过转角φ 时，从动件所运动的距离称为从动件的位移。位
移s 从距凸轮回转中心的最近点开始度量。对于摆动从动件，其位移为角位移，只需把直动从动件的运动参数转化为相应的摆动运动参数即可。 图9-2 偏置直动尖底从动件凸轮机构的运动循环 图9-2 所示为偏置直动尖底从动件盘形凸轮机构的运动循环图。随着凸轮的转动，从动件逐渐升高，当升高到最高点时，推程运动角为=∠BOE 。凸轮升高到最高后，凸轮远休止廓线EF 段为圆弧，其远休止角为 s =∠EOF 。从F 点开始，随着凸轮的继续转动，从动件开始下降，当下降到最低点时，回程运动角为' =∠FOD ，凸轮从D 点继续转到B 点 时，从动件在最低位置静止不动，DB 段的凸轮转角为近休止角' s =∠DOB 。显然，在一个运动循环中，推程运动角、远休止角、回程运动角和近休止角之间应该满足以下关系： +'+ s +' s = 360 在设计凸轮机构时，凸轮的运动应根据实际的工作要求选择，如果没有远休止和近休止过程，则其远休止角和近休止角均等于零。 9.2从动件的运动规律 在凸轮机构中，从动件的运动通常就是凸轮机构的输出运动，其规律与特性会直接影响到 整个凸轮机构的运动学、动力学、精度等特性。而且，凸轮的轮廓曲线形状也取决于从动件 的运动规律。因此，根据实际的工作要求，正确地选择和设计从动件的运动规律，是凸轮机构 设计的一项重要内容。 从动件的运动规律是指从动件的位移s、速度v、加速度a 与凸轮转角（或时间t）之间的函数关系，可以用方程表示，也可以用线图表示。从动件运动规律的一般方程表达式为：s =s()，v =v() ，a =a() 。而从动件的位移、速度和加速度与凸轮转角（或时间）之间的 关系曲线分别称为从动件的位移曲线、速度曲线和加速度曲线，统称为从动件的运动规律线图。 凸轮机构中的凸轮一般为原动件，且作匀速回转运动。设凸轮的角速度为ω，则从动件 的位移、速度和加速度与凸轮转角之间的关系为：
机械原理-凸轮机构及其设计
第六讲凸轮机构及其设计 （一）凸轮机构的应用和分类 一、凸轮机构 1．组成：凸轮，推杆，机架。 2．优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。 二、凸轮机构的分类 1．按凸轮的形状分：盘形凸轮圆柱凸轮 2．按推杆的形状分 尖顶推杆：结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合 滚子推杆：滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。 平底推杆：不考虑摩擦时，凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。 3．按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。 4．根据凸轮与推杆接触方法不同分： （1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。①等宽凸轮机构②等径凸轮机构③共轭凸轮 （二）推杆的运动规律 一、基本名词：以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮的最小半径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆半径。推程：当凸轮以角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。休止：推杆处于静止不动的阶段。推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角 二、推杆常用的运动规律 1．刚性冲击：推杆在运动开始和终止时，速度突变，加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆产生非常大的惯性力，因而使凸轮受到极大冲击，这种冲击叫刚性冲击。 2.柔性冲击：加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，因而引起有限
4.1凸轮机构的应用和分类
机械设计基础课程教案 授课时间第3 周第7节课次2 授课方式（请打2）理论课□ 其他口 讨论课□实验课□ 习题课□课时安 排 2 授课题目: 第四章凸轮机构 主要教学方法教学方法：利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。 与手段教学手段： 本课次教学目的、要求：1. 了解凸轮机构的组成、特点、分类及应用 2.掌握从动件的常用运动规律；了解其冲击特性及应用 教学重点及难点： 重点：凸轮机构的从动件的常用运动规律。 难点：立体凸轮机构运动的实现 教学基本内容及过程 4.1 凸轮机构的应用和分类 4.1.1 凸轮机构的应用 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，主要由凸轮、从动件和机架三个构件组成。凸轮通常作连续等速转动，从动件则按预定运动规律作间歇（或连续）直线往复移动或摆动。 请看下图所示的内燃机配气凸轮机构。凸轮1以等角速度回转, 杆）按预期的运动规律启闭阀门。 它的轮廓驱使从动件（阀
内燃机配气机构 送料机构 上图所示则是自动送料机构。当有凹槽的凸轮 1转动时，通过槽中的滚子 件2作往复移动。凸轮每转一周，从动件即从储料器中推出一个毛坯送到加工位置。 4.1.2 凸轮机构的分类 接下来学习凸轮机构的分类。 如果按凸轮的形状分，可以分为: ① 盘形凸轮：如下图（a ）所示。 ② 移动凸轮：如下图（b ）所示。 ③ 圆柱凸轮：如下图（c ）所示。 凸轮的类型 如果按从动件的形状分，可以分为: ① 尖顶从动件：如下图（a ）所示。 ② 滚子从动件：如下图（b ）所示。 ③ 平底从动件：如下图（c ） 所示。 3,驱使从动
从动件的类型 4.2 从动件的常用运动规律 从动件的常用运动规律有下面三种： 1.等速运动规律 2.等加速等减速运动规律 3.简谐运动规律
凸轮机构的研究与发展
凸轮机构的研究与发展 1 前言 凸轮机构由凸轮、从动件或从动件系统和机架组成，凸轮通过直接接触将预定的运动传给从动件。凸轮机构是典型的常用机构之一，它广泛用于轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、内燃机等各种自动机械中。 凸轮机构之所以能在各种自动机械中获得广泛的应用，是因为它兼有传动、导引及控制机构的各种功能。当凸轮机构用于传动机构时，可以产生复杂的运动规律，包括变速范围较大的非等速运动，以及暂时停留或各种步进运动；凸轮机构也适宜于用作导引机构，使工作部件产生复杂的轨迹或平面运动；当凸轮机构用作控制机构时，可以控制执行机构的自动工作循环。 人类对凸轮机构的认识由来已久。但直到19世纪末，对凸轮机构还未曾有过系统地研究。随着工业化的发展，对高效的自动机械的需求大大增加，需要改善内燃机配气机构的工作性能，所以直至20世纪初，凸轮机构的研究才开始受到重视。在20世纪40年代以后，由于内燃机转速增加，引起故障增多，才开始对配气凸轮机构进行深入研究，并从经验设计过渡到有理论根据的运动学与动力学分析。 2 凸轮机构介绍 2.1 平面凸轮机构 平面型凸轮机构在凸轮机构中占有相当大的比重，因而对它的研究也更具有代表性。平面凸轮机构设计的关键技术是凸轮廓线的设计和制造，只要正确地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使从动件得到各种预期的运动规律，而且结构简单。平面凸轮机构设计的方法主要有图解法和解析法，图解法简单、直观、概念清晰，但缺点是误差较大，作图繁琐，不能满足高速精密凸轮的设计要求；解析法可得到精度高的设计结果，但计算却比较复杂，直观性较差。 但随着计算机的普遍使用及其应用技术的发展，凸轮机构的计算机辅助设计CAD 正逐步取代图解法。当前对凸轮机构的CAD研究出现较多，有针对凸轮机构从动件运动规律的 CAD 研究，有针对某种从动件类型的凸轮机构 CAD，有针对凸轮轮廓的 CAD 研究，以及凸轮机构一体化 CAD/CAM 系统。对设计人员来讲使用凸轮机构一体化CAD/CAM 系统来解决实际问题才更具有实际意义，而目前的凸轮机构 CAD/CAM 系统中所采取的方法大都是试算法，即在这种方法中避开了凸轮机构基本尺寸的设计，而由设计人员初始给定基本尺寸，然后由系统进行不断的试算，最后得到比较满意的设计结果。因此这些系统就存在着设计速度慢、设计人员在确定基本尺寸时带有盲目性等缺点。并且由于凸轮机构不是标准机构，种类多、应用广、设计质量与设计者的水平和经验有密切关系，且有许多知识不能公式化，所以应用凸轮机构 CAD/CAM 系统