凸轮机构及其他常用机构
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机械原理第七章 其它常用机构及组合机构
二、其它常见机构类型
万向联轴节 非圆齿轮机构 螺旋机构 摩擦传动机构 挠性传动机构
三、广义机构
随着科学技术的发展，在工程当中除了各类机械机构外， 利用液、气、电、磁、声、光、温度等的致动原理而发展起来 了液压、气动、电磁、光电、微位移等各种机构。由于利用了 一些新的工作介质或工作原理，广义机构比传统机构更简便地 实现运动或动力转换，因而获得了日益广泛的应用。这些机构 统称为广义机构。 液压机构 气动机构
（五）星轮机构
星轮机构是由针轮与摆线齿轮组成 的不完全齿轮机构。 主动轮1为不完全针轮，针轮设有 若干个柱销；从动轮2为若干摆线齿和 锁止弧间隔分布的摆线齿轮，称为星轮， 针轮1连续转动1周，星轮实现一个运动 周期的间歇运动。星轮机构的动停比可 方便地由增减主动针轮的柱销数来改变。 星轮机构具有槽轮机构的起动性能，又 兼有齿轮机构等速转位的优点，但星轮 的加工制造较困难。星轮机构多用于转 速不高和载荷较轻的场合。
由若干同类或不同类型的机构组合而成为组合机构，可以 充分发挥各类机构的优点并克服其局限，以实现更为复杂和精 确的运动规律。
电磁传动机构
光电机构 微型机构
第二节 组合机构
随着科学技术的进步和工业生产的发展，对生产过程的机械 化和自动化程度的要求愈来愈高，单一的基本机构越来越难以满 足自动机、自动生产线的复杂多样的运动要求，这时可将多个基 本机构按一定的方式组合起来，形成组合机构。
一、机构的组合方式
二、常见组合机构类型
电影放映机送片机构
六角车床刀架转位机构
磨床分度装置
自动传送链装置
（三）不完全齿轮机构
（1）不完全齿轮机构的组成及工作原理 不完全齿轮机构是由普通齿轮机构演变而来 主动轮1轮齿并没有布满整个圆周， 而只有1个或几个轮齿，其余部分为外凸 锁止弧。其从动轮2可以是普通齿轮，也 可由数个轮齿和内凹锁止弧相间布置。 主动轮1连续转动，当轮齿相啮合时，带 动从动轮2转动；当轮齿退出啮合时，锁 止弧锁止定位，从而实现从动轮的间歇 运动。
常用机构的类型工作原理
常用机构的类型工作原理
机构是人类在生产和生活中创造的一种物理工具，它通过结构、运动和力的转换实现各种工作。
常用机构的类型和工作原理包括以下几种：
1.齿轮机构：由齿轮和齿轮组成，通过啮合传递转矩和动力。
2.链传动机构：通过链条连接的轴和齿轮传递动力，常见于自行车和摩托车等车辆中。
3.凸轮机构：通过凸轮和连杆实现线性或旋转运动，常见于汽车发动机中的气门机构。
4.摆线机构：通过与摆线齿轮啮合的摆线齿轮实现线性或旋转运动。
5.蜗杆机构：由蜗杆和蜗轮组成，通过螺旋传递转矩和动力，常见于电动工具和机床中。
6.滚柱机构：由滚柱和导轨组成，通过滚动运动实现线性运动，常见于工业机械和自动化设备中。
以上是常用机构的类型和工作原理，不同类型的机构在不同的应用中具有不同的优点和缺点，因此需要根据具体的需求进行选择和设计。
- 1 -。
机械设计基础课件第4章
图4-19 凸轮机构的压力角 与基圆半径
4.3 盘形凸轮的几何法和解析法设计
• 4.3.1 图解法设计
1.作图原理 凸轮机构工作时，一般以凸轮为原动件， 凸轮是运动的，而绘在图纸上的凸轮是静 止的，因此绘制凸轮轮廓曲线是采用“反 转法”。根据相对运动原理，给整个机构 加上一个公共角速度ω绕凸轮轴心O转动 时，各构件间相对运动不变。若公共角速 度与凸轮的角速度ω1等值、反向，则凸轮 静止，而从动件随机架以-ω1转动，又沿 导路作相对移动；由于从动件始终与凸轮 接触，尖顶的运动轨迹就是凸轮的理论轮 廓。
4.3 盘形凸轮的几何法和解析法设计
• 4.3.1 图解法设计
（4）偏置移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制 如图所示，以O为中心，以偏距e为半径所作的圆称为偏距圆。如图所示，这种凸轮机 构的从动件在反转运动中依次占据的位置将不再是由凸轮轴心O作出的径向线，而是偏 距圆的各切线（图中的KoBo，KIB1，K2B2，…）。因此，从动件的位移Bl＇B1, B 2＇B2, B3＇B3, …也应沿这些切线并由基圆的交点（B1', B2', B3', …）对应向外量取。 其余作图步骤与对心移动尖顶从动件凸轮轮廓的作法基本相同。
凸轮机构按构件形状与运动形式分为不同的类型。 1.按凸轮形状分 （1）盘形凸轮：凸轮绕固定轴转动且径向轮廓尺寸变化的凸轮称为盘形 凸轮，是凸轮的基本型式。 （2）移动凸轮：当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作 直线运动，这种凸轮称为移动凸轮。 （3）圆柱凸轮：将移动凸轮卷成圆柱体称为圆柱凸轮
4.2 从动件常用运动规律
• 4.2.2 从动件常用规律
3.简谐运动规律 从动件的加速度按余弦规律 变化的运动规律称为简谐运 动规律。指质点在沿半径为R 的圆上作匀速圆周运动时， 其在这个圆上的投影所形成 的运动称为简谐运动。 其S2-δ1、v2-δ1、a2-δ1的关系曲 线如图所示。
机械传动常用机构
构件的分类：（功能性分类） 相对固定构件——称为机架 (fixed link, frame) 活动构件(moving link) 原动件(driving link) 从动件(driven link, follower) 连接件(link)
一、基本概念
3、机器
具有以下三个特征的实物组合体称为机器。 1.都是人为的各种实物的组合。 2.组成机器的各种实物间具有确 定的相对运动。 3.可代替或减轻人的劳动，完成 有用的机械功或转换机械能。
转动副的表示方法
移动副。如组成运动副 的两个构件只能沿某一 轴线相对移动，这种运 动副称为移动副，如右 图所示。
移动副的表示方法
（2）高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高 副。如轴与滚动轴承、凸轮机构和齿轮啮合 等。车轮与钢轨、凸轮与从动件、轮齿与轮 齿分别在接触处组成高副。组成平面高副二 构件间的相对运动是沿接触处切线t-t方向的 相对移动和在平面内的相对转动。 除上述平面运动副之外，机械中还经常见到 球面副和螺旋副。这些运动副两构件间的相 对运动是空间运动，故属于空间运动副。
2、构件的自由度 构件相对参考系具有的独立运动参数数目称为构件 的自由度。 构件通过运动副连接，相对运动受限制， 自由度将减少。
每个平面运动构件，有3个自由度。 低副（转动副和移动副）：引入2个约束，减少2个 自由度 高副： 减少1个自由度。
平面机构的自由度
1、单个自由构件的自由度为 3 如图所示，作平面运动的刚体在空间的位置需要三 个独立的参数（x，y, θ）才能唯一确定。
机械传动常用机构
平面连杆机构 凸轮机构 螺旋机构
机械传动概述
机械传动是指采用各种机构、传动装置和零件来传递运动和动力的传动方 式。 其它：电气传动 液压传动 气动传动等 一、基本概念
简述凸轮机构的分类
简述凸轮机构的分类
凸轮机构是一种机械运动机构，由凸轮和其对应的凸轮跟随者组成，用于将旋转运动转化为直线或曲线运动。
根据凸轮的形状和凸轮轴的位置，凸轮机构可以分为以下几类：
1. 基本凸轮机构：基本凸轮机构是由一个凸轮和一个跟随者组成，常见的有滑块机构、凸轮摇臂机构和凸轮曲柄机构等。
2. 摆线凸轮机构：摆线凸轮机构的凸轮轮廓为摆线形状，它具有高精度、高速度和低噪音的特点，常用于自动售货机、打印机等。
3. 圆弧凸轮机构：圆弧凸轮机构的凸轮轮廓为圆弧形状，具有简单的结构和稳定的运动特性，常用于汽车发动机的气门控制等。
4. 心形凸轮机构：心形凸轮机构的凸轮轮廓为心形形状，能够实现复杂的运动轨迹，常用于织布机械和摇船机械等。
5. 椭圆凸轮机构：椭圆凸轮机构的凸轮轮廓为椭圆形状，能够实现连续变速运动，常用于工程机械和农业机械等。
6. 曲线槽凸轮机构：曲线槽凸轮机构的凸轮轮廓为曲线槽形状，能够实现非线性运动，常用于自动装配线和飞机起落架等。
以上只是凸轮机构的一些常见分类，实际上根据不同的应用需求和凸轮轮廓的设计，还可以产生更多不同类型的凸轮机构。
常用机构
2、按照从动件的形状分： 尖顶从动件 滚子从动件
平底从动件
3、按照从动件的运动形式分
移动从动件
摆动从动件
二、凸轮机构的材料及结构
1、材料
凸轮
高副点线接触的压强大，要求耐磨损
材料，凸轮和滚子选45、40Cr，外轮廓淬火热处理。
从动杆 端部作淬火热处理。
2、结构
凸轮按结构大小做成凸轮轴或凸轮与轴分 别加工，然后再用键或销连接起来。
第六章 常用机构
机构是机械基础的重要内容，它将连续 的转动改变成执行元件所需要的其它运动 形式，如直线运动、间歇运动等。
常见的机构有平面四杆机构、凸轮机构 棘轮机构、槽轮机构等。
机器是由各种机构和传动组成的，掌握 机构的组成和特点，是了解和正确使用机 器的必备基础知识。
一、运动副
按接触状态分为点、线接触的高副；面 接触的低副。
摩擦式 可无级调节转角，运动平稳。 外接式，尺寸大；内接式，结构紧凑。 （2）噪音、冲击、磨损铰大。不适用于高速。 （3）可用改变摇杆摆角或在棘轮上加遮板调节转 角。 （4）双向式棘爪调节棘轮转向。
二、主要参数
1、棘轮齿数 z 2、棘轮齿距 P 3、棘轮模数 m
4、棘轮齿面倾角 三、棘轮机构的应用
例 6－2 图中各杆件长度 分别AB=800mm,BC= 1300mm,CD=1000mm, AD =1200mm,取各杆件 为机架，可得何种机构？
三、含有一个移动副的四杆机构
1、曲柄滑块机构 把转动转化成移动，如冲压机。
2、摇杆滑块机构
3、曲柄摇块机构 4、导杆机构
四、 平面四杆机构的运动特性
四、槽轮。机构的结构和运动特点
1、结构 拨销、槽轮、机架三构件。 2、运动特点 槽轮作等角度的间歇转动。
机械设计常用机构
相互转动来实现运动和 柱齿轮的轮齿在轴线上
动力的传递。
倾斜排列，锥齿圆柱齿
轮的轮齿在一个锥面上
排列。
在圆锥齿轮机构中，两 个圆锥齿轮的轮齿在一 个锥面上排列，通过啮 合实现相交轴之间的运 动和动力传递。
在蜗轮蜗杆机构中，蜗 在平面齿轮机构中，直
杆的轮齿在蜗杆面上呈 齿平面齿轮的轮齿在一
螺旋状排列，蜗轮的轮 个平面上垂直排列，斜
用于传递垂直轴之间的运动和动 力，其传动比大、结构紧凑。
平面齿轮机构
用于传递两个平面之间的运动和 动力，其传动形式包括直齿、斜
齿和曲齿等。
齿轮机构的工作原理
01
02
03
04
05
齿轮机构的工作原理基 在圆柱齿轮机构中，直
于齿轮之间的啮合关系， 齿圆柱齿轮的轮齿在轴
通过一对或多个齿轮的 线上垂直排列，斜齿圆
圆锥凸轮机构
凸轮呈圆锥状，常用于需要较小接触面积的场 合。
凸轮机构的工作原理
01
凸轮机构通过凸轮的转动，使从动件产生预期 的运动规律。
02
凸轮的形状决定了从动件的运动轨迹，从而实 现各种复杂的运动要求。
03
当凸轮转动时，从动件在垂直于凸轮轴线的平 面内作往复运动。
凸轮机构的应用
自动化生产线
用于传递和改变运动轨 迹，实现自动化生产。
棘轮机构的工作原理
01
当主动件顺时针转动时 ，棘爪便随主动件一起 顺时针转动，并推动棘
轮逆时针转动。
02
当主动件逆时针转动时 ，棘爪便被压下，无法 与棘轮齿啮合，因此棘
轮不会转动。
03
棘轮机构的运动方向取 决于主动件的转动方向
。
棘轮机构的应用
机械基础课题7 常用机构
（1 ）棘轮机构
1）棘轮机构的组成及工作原理
组成：主要由棘轮、棘爪 及机架
原理：主动件棘爪作往复摆 动，从动件棘轮作单 向间歇转动
特点： 机构简单，便于调节转动角度；有较大冲击和 噪音，精度较差
2）类型：外啮合和内啮合
外啮合
自行车飞轮（内啮合）
3）棘轮的特点及应用
①棘轮工作特点： 机构简单制造方便棘轮的
特点：结构简单、运动平稳、 回转运动可变为直线 运动。但传动效率 低，表面磨损较快
外循环式
应用：测微器、分度机构、 精密机械进给机构 及精密加工刀具等
内循环式
螺旋机构的应用：
螺旋 机构
螺旋升 降机构
螺旋传 动机构
【小结】 1.概念：
运动副、高副、低副、平面四杆机构、曲柄摇杆机构 、双曲柄机构、双摇杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构 、摇块机构、定块机构、盘形凸轮、圆形凸轮、螺距、 导程、牙型角、单螺旋机构、双螺旋机构、柔顺机构。
（1）运动副：两构件直接接触而形成的可动连接。
按两构件的接触方式把平面运动副分为高副（点或线 接触的运动副）和低副（面接触的运动副）。
低副又分为移动副（两构件之间的相对运动为移动） 和转动副（两构件之间的相对运动为转动）。
低副
转动副
移动副
高副
齿轮副
凸轮副
（2）构件的分类
机构是具有确定相对 运动的构件系统。
双摇杆机构：在四杆机构中，如果两个臂（或称两连架杆）均为 摇杆的机构。
曲柄滑块机构：将曲柄摇杆机构的摇杆长度取无穷大时，曲柄摇
杆机构中的摇杆将转化为沿直线运动的滑块，此机构成为曲柄滑块 机构。
导杆机构：连架杆对滑块的运动起导向作用 ，称为导杆。连架杆 中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构。
1）棘轮机构的组成及工作原理
组成：主要由棘轮、棘爪 及机架
原理：主动件棘爪作往复摆 动，从动件棘轮作单 向间歇转动
特点： 机构简单，便于调节转动角度；有较大冲击和 噪音，精度较差
2）类型：外啮合和内啮合
外啮合
自行车飞轮（内啮合）
3）棘轮的特点及应用
①棘轮工作特点： 机构简单制造方便棘轮的
特点：结构简单、运动平稳、 回转运动可变为直线 运动。但传动效率 低，表面磨损较快
外循环式
应用：测微器、分度机构、 精密机械进给机构 及精密加工刀具等
内循环式
螺旋机构的应用：
螺旋 机构
螺旋升 降机构
螺旋传 动机构
【小结】 1.概念：
运动副、高副、低副、平面四杆机构、曲柄摇杆机构 、双曲柄机构、双摇杆机构、曲柄滑块机构、导杆机构 、摇块机构、定块机构、盘形凸轮、圆形凸轮、螺距、 导程、牙型角、单螺旋机构、双螺旋机构、柔顺机构。
（1）运动副：两构件直接接触而形成的可动连接。
按两构件的接触方式把平面运动副分为高副（点或线 接触的运动副）和低副（面接触的运动副）。
低副又分为移动副（两构件之间的相对运动为移动） 和转动副（两构件之间的相对运动为转动）。
低副
转动副
移动副
高副
齿轮副
凸轮副
（2）构件的分类
机构是具有确定相对 运动的构件系统。
双摇杆机构：在四杆机构中，如果两个臂（或称两连架杆）均为 摇杆的机构。
曲柄滑块机构：将曲柄摇杆机构的摇杆长度取无穷大时，曲柄摇
杆机构中的摇杆将转化为沿直线运动的滑块，此机构成为曲柄滑块 机构。
导杆机构：连架杆对滑块的运动起导向作用 ，称为导杆。连架杆 中至少有一个构件为导杆的平面四杆机构称为导杆机构。
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当凸轮以等角速度ω1按逆时针方向转动时，从动件尖顶被凸轮轮廓由A 点推至B＇ ，这一行程称为推程，凸轮相应转角δt称为推程运动角。从
动件在推程做功，称为工作行程。 2.远休止角 凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮轮廓的BC圆弧段接触，停留在远离凸
轮轴心的位置B＇，称为远休止，凸轮相应转角δs称为远休止角。
由图可见，从动件在运动开始时，速度由零突变 为v0，故瞬时加速度在理论上为无穷大；运动终 止时，速度由v0突变为零，在理论上，其瞬时加 速度也为无穷大。从动件由此产生的惯性力也为
无穷大，将会引起刚性冲击。因此，这种运动规
律不宜单独使用，在运动开始和终止时应加过渡 线。
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.2 从动件常用规律
凸轮转过一周，从动件经历推程、远休止、回程、近休止四个运动阶 段，凸轮继续转动，从动件重复上述运动。行程h和各阶段的转角δt、δs、 δh、δs＇是描述凸轮机构运动的重要参数。
若用横坐标代表凸轮转角δ1，纵坐标代表从动件位移S2，则可以画出 从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线，如图所示，该曲线称为从 动件的位移线图。
图1-1 盘形凸轮
图1-2 移动凸轮
图1-3 圆柱凸轮
1.1 凸轮机构的基本知识
• 1.1.1 凸轮机构的分类
2.按从动件端部结构分 （1）尖顶从动件：尖顶与凸轮轮廓是点接触，尖顶能与任意复杂的凸轮 轮廓保持接触，从而使从动件实现任意预期的运动规律。但磨损快，只 适用于传力不大的低速凸轮机构。 （2）滚子从动件：在从动件的尖端安装一个滚子，称为滚子从动件。滚 子与凸轮轮廓间为滚动摩擦，耐磨损，可承受较大的载荷，应用最普遍。 （3）平底从动件：从动件与凸轮轮廓表面接触的端面为一平面。显然不 能与凹形的凸轮轮廓接触，但接触面间易形成油膜，利于润滑，常用于 高速传动。 3.按使从动件与凸轮保持接触的锁合方式分 为了使凸轮机构正常工作，必须使从动件与凸轮始终保持高副接触称为 锁合。 （1）力锁合：利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮保 持接触。 （2）几何锁合：依靠凸轮和从动件的特殊特使几何形状而始终保持接触。
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.2 从动件常用规律
3.简谐运动规律 从动件的加速度按余弦规律 变化的运动规律称为简谐运 动规律。指质点在沿半径为R 的圆上作匀速圆周运动时， 其在这个圆上的投影所形成 的运动称为简谐运动。 其S2-δ1、v2-δ1、a2-δ1的关系曲 线如图所示。
2.由运动学知识可知，其S2-δ1、 V2-δ1、a2-δ1的关系曲线如图所示。
由图可见，从动件在A、B、C、D各点处加 速度出现有限突变，因而产生有限惯性力的 突变，结果将引起有限的冲击，即柔性冲击。 这种运动规律适用于中速凸轮机构。
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.2 从动件常用规律
位移线图的画法如上图中S2－δ1关系曲线所示。 （1）将横坐标代表的δt的线段分为若干等份，等分点为1、2、 3、4、5、6、7、8。 （2）在δt/2处作横坐标的垂线，按一定比例取升程h，将h也 分成与横坐标相同的等份，等分点为1＇、2＇、3＇、4＇、 5＇、6＇、7＇、8＇。 （3）分别由始点O和终点O＇联成O1＇、O2＇、O3＇、O 4＇、O＇5＇、O＇6＇、O＇7＇、O＇8＇斜线，这些斜线 与横坐标各等分点的垂线的交点，即为位移线图的点。 （4）将这些交点连成圆滑的曲线，即得位移线图。
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.2 从动件常用规律
图1-9 等速运动规律
1.等速运动规律 当凸轮以等角速度δt转动时，从动件在推程或回 程中的运动速度为一常数，这种运动规律称为等 速运动规律。
设推程时从动件作等速运动，其推程运动角为δt， 升程为h，则其S2-δ1、V2-δ1、a2-δ1的关系曲线如 图所示。
1.1 凸轮机构的基本知识
• 1.1.2 凸轮机构的应用
图1-4 内燃机的配气机构
图1-5 绕线机构
1.1 凸轮机构的基本知识
• 1.1.2 凸轮机构的应用
图1-6 自动车床靠模机构
图1-7 自动送料机构
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.1 凸轮机构的运动过程
运动规律是指从动件在运动过程中，其位移S、速度v、 加速度a随凸轮转角变化的规律。
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.1 凸轮机构的运动过程
3.回程 凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮轮廓CD段接触，在其重力或弹簧力作 用下由B＇回至A，这一行程称为回程，凸轮相应转角δh称为回程运动角。 从动件在回程中不作功，称为空回行程。 1.近休止角 凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮的DA段圆弧接触，停留在离凸轮轴心 最近位置A，称为近休止角，凸轮相应转角δs＇称为近休止角。
图1-10 等加速等减速运动规律
2.等加速等减速运动规律 从动件在推程或回程中，前半行程作等加速 运动，后半行程作等减速运动，这种运动规 律称为等加速等减速运动规律。通常这两种 运动的加速度绝对值相等。
程运动角为δt，升程为h，前半行程、后 半行程凸轮转角各为δt/2，从动件行程各为h/
图1-8 凸轮机构的工作过程
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.1 凸轮机构的运动过程
如图所示对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构。图示位置为凸轮转角为零， 从动件位移也为零，从动件尖顶位于离凸轮轴心O最近位置处A，称为起 始位置。以凸轮最小向径OA为半径作的圆，称为基圆，基圆半径用rmin 表示。从动件离轴心最近位置A到最远位置B＇间移动的距离h称为行程。 1.推程
教学重点、难点
• 教学重点
本章主要介绍凸轮机构中从动件的常用运动规律； 按给定的从动件运动规律绘制凸轮轮廓曲线的方法以及凸轮机构设计中应注意 的几个问题。
• 教学难点
从动件的位移线图和尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制。
1.1 凸轮机构的基本知识
• 1.1.1 凸轮机构的分类
凸轮机构按构件形状与运动形式分为不同的类型。 1.按凸轮形状分 （1）盘形凸轮：凸轮绕固定轴转动且径向轮廓尺寸变化的凸轮称为盘形 凸轮，是凸轮的基本型式。 （2）移动凸轮：当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作 直线运动，这种凸轮称为移动凸轮。 （3）圆柱凸轮：将移动凸轮卷成圆柱体称为圆柱凸轮
动件在推程做功，称为工作行程。 2.远休止角 凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮轮廓的BC圆弧段接触，停留在远离凸
轮轴心的位置B＇，称为远休止，凸轮相应转角δs称为远休止角。
由图可见，从动件在运动开始时，速度由零突变 为v0，故瞬时加速度在理论上为无穷大；运动终 止时，速度由v0突变为零，在理论上，其瞬时加 速度也为无穷大。从动件由此产生的惯性力也为
无穷大，将会引起刚性冲击。因此，这种运动规
律不宜单独使用，在运动开始和终止时应加过渡 线。
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.2 从动件常用规律
凸轮转过一周，从动件经历推程、远休止、回程、近休止四个运动阶 段，凸轮继续转动，从动件重复上述运动。行程h和各阶段的转角δt、δs、 δh、δs＇是描述凸轮机构运动的重要参数。
若用横坐标代表凸轮转角δ1，纵坐标代表从动件位移S2，则可以画出 从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线，如图所示，该曲线称为从 动件的位移线图。
图1-1 盘形凸轮
图1-2 移动凸轮
图1-3 圆柱凸轮
1.1 凸轮机构的基本知识
• 1.1.1 凸轮机构的分类
2.按从动件端部结构分 （1）尖顶从动件：尖顶与凸轮轮廓是点接触，尖顶能与任意复杂的凸轮 轮廓保持接触，从而使从动件实现任意预期的运动规律。但磨损快，只 适用于传力不大的低速凸轮机构。 （2）滚子从动件：在从动件的尖端安装一个滚子，称为滚子从动件。滚 子与凸轮轮廓间为滚动摩擦，耐磨损，可承受较大的载荷，应用最普遍。 （3）平底从动件：从动件与凸轮轮廓表面接触的端面为一平面。显然不 能与凹形的凸轮轮廓接触，但接触面间易形成油膜，利于润滑，常用于 高速传动。 3.按使从动件与凸轮保持接触的锁合方式分 为了使凸轮机构正常工作，必须使从动件与凸轮始终保持高副接触称为 锁合。 （1）力锁合：利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮保 持接触。 （2）几何锁合：依靠凸轮和从动件的特殊特使几何形状而始终保持接触。
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.2 从动件常用规律
3.简谐运动规律 从动件的加速度按余弦规律 变化的运动规律称为简谐运 动规律。指质点在沿半径为R 的圆上作匀速圆周运动时， 其在这个圆上的投影所形成 的运动称为简谐运动。 其S2-δ1、v2-δ1、a2-δ1的关系曲 线如图所示。
2.由运动学知识可知，其S2-δ1、 V2-δ1、a2-δ1的关系曲线如图所示。
由图可见，从动件在A、B、C、D各点处加 速度出现有限突变，因而产生有限惯性力的 突变，结果将引起有限的冲击，即柔性冲击。 这种运动规律适用于中速凸轮机构。
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.2 从动件常用规律
位移线图的画法如上图中S2－δ1关系曲线所示。 （1）将横坐标代表的δt的线段分为若干等份，等分点为1、2、 3、4、5、6、7、8。 （2）在δt/2处作横坐标的垂线，按一定比例取升程h，将h也 分成与横坐标相同的等份，等分点为1＇、2＇、3＇、4＇、 5＇、6＇、7＇、8＇。 （3）分别由始点O和终点O＇联成O1＇、O2＇、O3＇、O 4＇、O＇5＇、O＇6＇、O＇7＇、O＇8＇斜线，这些斜线 与横坐标各等分点的垂线的交点，即为位移线图的点。 （4）将这些交点连成圆滑的曲线，即得位移线图。
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.2 从动件常用规律
图1-9 等速运动规律
1.等速运动规律 当凸轮以等角速度δt转动时，从动件在推程或回 程中的运动速度为一常数，这种运动规律称为等 速运动规律。
设推程时从动件作等速运动，其推程运动角为δt， 升程为h，则其S2-δ1、V2-δ1、a2-δ1的关系曲线如 图所示。
1.1 凸轮机构的基本知识
• 1.1.2 凸轮机构的应用
图1-4 内燃机的配气机构
图1-5 绕线机构
1.1 凸轮机构的基本知识
• 1.1.2 凸轮机构的应用
图1-6 自动车床靠模机构
图1-7 自动送料机构
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.1 凸轮机构的运动过程
运动规律是指从动件在运动过程中，其位移S、速度v、 加速度a随凸轮转角变化的规律。
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.1 凸轮机构的运动过程
3.回程 凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮轮廓CD段接触，在其重力或弹簧力作 用下由B＇回至A，这一行程称为回程，凸轮相应转角δh称为回程运动角。 从动件在回程中不作功，称为空回行程。 1.近休止角 凸轮继续转动，从动件尖顶与凸轮的DA段圆弧接触，停留在离凸轮轴心 最近位置A，称为近休止角，凸轮相应转角δs＇称为近休止角。
图1-10 等加速等减速运动规律
2.等加速等减速运动规律 从动件在推程或回程中，前半行程作等加速 运动，后半行程作等减速运动，这种运动规 律称为等加速等减速运动规律。通常这两种 运动的加速度绝对值相等。
程运动角为δt，升程为h，前半行程、后 半行程凸轮转角各为δt/2，从动件行程各为h/
图1-8 凸轮机构的工作过程
1.2 从动件常用运动规律
• 1.2.1 凸轮机构的运动过程
如图所示对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构。图示位置为凸轮转角为零， 从动件位移也为零，从动件尖顶位于离凸轮轴心O最近位置处A，称为起 始位置。以凸轮最小向径OA为半径作的圆，称为基圆，基圆半径用rmin 表示。从动件离轴心最近位置A到最远位置B＇间移动的距离h称为行程。 1.推程
教学重点、难点
• 教学重点
本章主要介绍凸轮机构中从动件的常用运动规律； 按给定的从动件运动规律绘制凸轮轮廓曲线的方法以及凸轮机构设计中应注意 的几个问题。
• 教学难点
从动件的位移线图和尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制。
1.1 凸轮机构的基本知识
• 1.1.1 凸轮机构的分类
凸轮机构按构件形状与运动形式分为不同的类型。 1.按凸轮形状分 （1）盘形凸轮：凸轮绕固定轴转动且径向轮廓尺寸变化的凸轮称为盘形 凸轮，是凸轮的基本型式。 （2）移动凸轮：当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作 直线运动，这种凸轮称为移动凸轮。 （3）圆柱凸轮：将移动凸轮卷成圆柱体称为圆柱凸轮