从动件运动规律(一)
常用从动件的运动规律标准版文档
（三）滚子半径的选择
5、凸轮机构的从动件运动规律与凸轮的（ ）有关。
从动件的运动规律：是指其位移s、速度v和加速度a等 从动件在推程始末两处，速度有突变，瞬时加速度理论上为无穷大，因而产生理论上无穷大的惯性力，对机构造成强烈的冲击，这种
冲击称为“刚性冲击”。
随凸轮转角 已知基圆半径、凸轮转向、从动件位移曲线
（a）r0越大α越大 （b）r0越大α越小 （二）凸轮基圆半径的确定 滚子材料用合金钢材料，经滲碳淬火，达到较大表面硬度。
3、凸轮轮廓曲线的设计。 12、工程上设计凸轮机构时，其基圆半径一般如何选取？
实际轮廓相交而造成从动件运动失真 二、常用的从动件运动规律
4、凸轮机构基本尺寸的确定。
复习思考题
1.从动件运动规律相同，基圆半径越大，压力角 （ ）。
偏置尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓曲线设计已知偏距e基圆半径凸轮转向从动件位移曲线四凸轮机构基本尺寸的确定设计凸轮机构不仅要保证从动件能实现预定的运动规律还须使设计的机构传力性能良好结构紧凑满足强度和安装等要求
项目三 凸轮机构
➢概述 ➢常用从动件的运动规律 ➢盘形凸轮轮廓的设计与加工方法 ➢凸轮机构基本尺寸的确定
2、凸轮机构在从动件运动规律不变的情况下，如果 （ ）基圆半径，最大压力角减小。
3、为改善凸轮机构的传力性能，应减小凸轮轮廓的 压力角，为此设计凸轮时应（ ）基圆半径。
4、滚子从动件盘形凸轮的理论廓线最小曲率半径 （ ）滚子半径时，会发生运动失真现象。
5、凸轮机构的从动件运动规律与凸轮的（ ）有关。
二（、2）常形用锁的合从凸动轮件机度运构动凸规依律靠轮凸轮，和从则动件必几何须形状用来锁解合。析法，但计算复杂。本节主要讨论 图解法。 4、熟悉凸轮机构基本尺寸的确定。
从动件的常用运动规律
h
s＝R－Rsin =2 /
R=rh=/2hπ/2π
当从动件按摆线运动规律运动时，θ其=2π加δ速/δ度0 曲线Ф为正弦曲线
正弦加速度运动规律
推程：
s
h
1
2
sin
2
R=h/2π
v
h
1
c
os
2
a
h 2
2 2
sin
2
回程：
s
h 1
1
2
sin
2
v
h
1
c os
2
φ Φ
φ,t
vmax=2hω / Φ
Φ
φ,t
2hω / Φ φ,t
等加速 上升段
s 2h 2 2
等减速 上升段
s h 2h
2
( )2
4hω2 / Φ2 4hω2 / Φ2
φ,t
v
4h 2
v
4h 2
(
)
Φ/2
Φ/2
a 4h 2 2
a 4h 2 2
等减速 下降段
s h 2h 2 2
v 4h 2
a 4h 2 2
等加速 s 2h ( )2
下降段
2
v 4h ( ) 2
a 4h 2 2
速度曲线连续，不会出现刚性冲击。在从动件 起点、中点、终点由于加速度曲线不连续，机构将 产生柔性冲击（加速度发生有限值的突变 ）。
3. 5次多项式运动规律(n=5)
推程：
s
h10
3
15
4
6
5
为零，有冲击 ）。
S
h
2
3 2 1
0
2h2 22
凸轮机构的工作原理和从动件的运动规律
三、从动件的运动规律的选用原则
从动件规律的选用原则： 对于重载凸轮机构，应选择 vmax值较小的运动规律； 对于高速凸轮机构，宜选择 amax值较小的运动规律。
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按从动件形状分
根据运动形式的不同，以上三种从动件还可分为直动从动件，摆动从动件，平面复杂运动从动件。
摆动滚子从动件
摆动尖顶从动件
摆动平底从动件
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按凸轮与从动件保持接触的方式分
（1）几何封闭
几何封闭利用凸轮或从动件本身的特殊几何形状使从动件与凸轮保持接触。( 凹槽、等宽、等径、主回凸轮)
6.1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用
优点：
结构简单、紧凑，通过适当设计凸轮廓线可以使推杆实现各种预期运动规律，同时还可以实现间歇运动。
缺点：
高副，易磨损，多用于传力不大的场合。
6.1 凸轮机构的应用和分类
二、凸轮机构的基本名词术语
δ’0
δ’0
o
t
δ
s
1)基圆(base circle)、基圆半径r0
6.2 从动件的运动规律—多项式运动规律
3、五次多项式运动规律
推程边界条件
运动始点
运动终点：
位移方程式为：
解得待定系数为：
6.2 从动件的运动规律—多项式运动规律
3、五次多项式运动规律
这种运动规律既无刚性冲击，也无柔性冲击，运动平稳性好。 适用于高速场合。
6.2 从动件的运动规律—三角函数运动规律
（1）盘形凸轮
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按凸轮形状分
说出凸轮机构从动件常用运动规律
说出凸轮机构从动件常用运动规律1. 引言1.1 概述凸轮机构是一种常见的运动传动装置，通过凸轮和从动件的配合实现不同运动规律的转换。
凸轮机构被广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机、工业机械等领域。
了解凸轮机构从动件的常用运动规律对于理解其工作原理以及设计和优化具有重要意义。
本文将重点介绍凸轮机构从动件常用的三种运动规律，即正圆运动规律、椭圆运动规律和抛物线运动规律。
通过详细讲解每种运动规律的原理和特点，结合相关的应用案例，旨在帮助读者全面了解这些常见的凸轮机构从动件运动规律。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行阐述。
首先，在引言部分对凸轮机构进行了概述，并说明了文章内容和结构。
接下来，在第二部分中简要介绍了凸轮机构的定义与分类以及基本组成部分，同时列举了该装置在各个应用领域中的实际应用。
然后，在第三部分中简要描述了凸轮机构从动件常用的三种运动规律，即正圆运动规律、椭圆运动规律和抛物线运动规律。
在第四部分中，将分别对这些从动件的常用运动规律进行详细解析，并通过实际应用案例加深理解。
最后，在结论与展望部分总结文章的主要内容，并对未来凸轮机构研究方向进行展望。
1.3 目的本文旨在介绍凸轮机构从动件常用的运动规律，包括正圆、椭圆和抛物线三种类型。
通过阐述每一种运动规律的原理和特点，读者能够对凸轮机构从动件的工作原理有更深入的理解，并能够应用于具体的工程设计和优化中。
同时，通过引入实际案例，希望读者能够更好地理解这些运动规律在实际中的应用价值。
2. 凸轮机构简介:2.1 定义与分类:凸轮机构是一种常见的机械传动装置，由凸轮和从动件组成。
凸轮是一个具有非圆周运动的特殊零件，通过转动或移动凸轮使得从动件产生特定的运动规律。
根据凸轮曲线形状和运动规律的不同，凸轮机构可以分为三类主要类型：正圆轨迹型、椭圆轨迹型和抛物线轨迹型。
2.2 基本组成部分:典型的凸轮机构包括凸轮、滑块、连接杆、曲柄等组成部分。
其中，凸轮为核心部件，其曲线形状决定了从动件的运动规律。
从动件的常用运动规律
1
8
1
8
从动件的常用运动规律
2.等加速等减速运动规律
1 2 s2 a 0 t 2 ds2 a0 t v2 d1 2 d s2 2 a0 a2 d 1
s2
h
ds 2 d 1
t
1
1
d 2s 2 d 1 2
1
这种运动规律在运动的始末和中点位臵 加速度存在有限值的突变,会导致柔性冲击 .
1
凸轮轮廓曲线的设计
反转法原理
加角速度-(与凸轮角速度大小相等、方向相反) 凸轮静止不动 从动件与导路以角速度-绕凸轮转动 从动件相对导路移动 从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线
对于滚子从动件，则滚子中心可看作是从动件的尖顶， 其运动轨迹就是凸轮的理论轮廓曲线，凸轮的实际轮廓曲 线是与理论轮廓曲线相距滚子半径rT的一条等距曲线。
凸轮轮廓
从动件运动规律
从动件的常用运动规律
二、常用运动规律:
1、等速运动规律
v 2 v 0 dv 0 a 2 dt s 2 vdt v 0t
此种运动规律在运动 开始和终了点速度有突变 ，存在刚性冲击。
0
S2
h
ds 2
t
d 1
1
0 0
h t
d 2s 2 d 1 2
凸轮机构的应用和类型
二、应用:
凸轮机构是 高副机构，易 于磨损，但可 实现各种复杂 的运动规律,因 此常用于传递 动力不大的场 合。
凸轮机构的应用和类型
内燃机配气机构
凸轮机构的应用和类型
缝纫机的圆柱凸轮挑线机构
凸轮机构的应用和类型
分度转位机构
凸轮机构的应用和类型
1 凸轮机构的工作原理和从动件的运动规律
s C0 C1 ds v C1 dt dv a 0 dt
ROAD ENERGY
回程运动角
推杆在运动起 始和终止点会 产生刚性冲击。 因此等速运动 规律，只宜用 于低速轻载的 场合。
边界条件
运动始点
0, s h
录音机卷带机构
5 3 3
作者：潘存云教授
4 4 皮带轮 皮带轮
摩擦轮
ROAD ENERGY
6.1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用
盘形凸 轮机构 在印刷 机中的 应用 利用 分度 凸轮 机构 实现 转位 等径凸 轮机构 在 机械加 工中的 应用 圆柱凸 轮机构 在 机械加 工中的 应用
ROAD ENERGY
6.1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用
特点：
凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，当它运动时，通 过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触，使从动件获
得预期的运动。
一般情况下，凸轮是原动件且作等速转动，从动件 则按预定的运动作直线移动或摆动。
ROAD ENERGY
6.1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用
6.2 从动件的运动规律—多项式运动规律
运动始点 0, s 0, v 0 0 h , s 运动终点： 2 2
s 2h 2 / 02 2 v 4h / 0 2 2 a 4 h / 0
ROAD ENERGY
2、二次多项式运动规律—等加速/等减速运动规律
三、凸轮机构的分类—按从动件形状分
根据运动形式的不同，以上三种从动件还可分为直动 从动件，摆动从动件，平面复杂运动从动件。
摆动尖顶从动件
凸轮机构中从动件计算公式
凸轮机构中从动件计算公式在机械设计中，凸轮机构是一种常用的传动机构，它通过凸轮的运动来驱动从动件进行运动。
凸轮机构的设计涉及到很多参数的计算，其中包括从动件的运动规律和计算公式。
本文将从动件的计算公式作为标题，详细介绍凸轮机构中从动件的计算方法。
1. 从动件的运动规律。
在凸轮机构中，从动件的运动规律可以通过凸轮的运动规律来确定。
通常情况下，凸轮的运动规律可以用曲线来描述，而从动件的运动规律则可以通过凸轮曲线的参数方程来确定。
假设凸轮的曲线方程为x=f(θ)，y=g(θ)，其中θ为凸轮的转动角度，x和y分别为凸轮曲线上点的坐标。
则从动件的运动规律可以通过以下步骤确定：1）确定从动件的起始位置和终止位置；2）根据凸轮的曲线方程，确定从动件在整个运动过程中的位置；3）根据从动件的位置，确定从动件的运动规律。
2. 从动件的计算公式。
在确定了从动件的运动规律后，就可以通过计算公式来确定从动件的运动参数。
常见的从动件运动参数包括位移、速度和加速度。
下面将分别介绍这些参数的计算公式。
2.1 位移。
从动件的位移可以通过凸轮曲线的参数方程来确定。
假设从动件在运动过程中的位置为(x,y)，则从动件的位移可以通过以下公式计算：s=∫√(dx^2+dy^2)。
其中s为从动件的位移，dx和dy分别为从动件在x和y方向上的位移。
通过对位移的积分，可以得到从动件在整个运动过程中的位移。
2.2 速度。
从动件的速度可以通过位移对时间的导数来确定。
假设从动件的位移为s(t)，则从动件的速度可以通过以下公式计算：v=ds/dt。
其中v为从动件的速度，ds/dt为从动件位移对时间的导数。
通过对速度的计算，可以确定从动件在不同时间点的速度大小。
2.3 加速度。
从动件的加速度可以通过速度对时间的导数来确定。
假设从动件的速度为v(t)，则从动件的加速度可以通过以下公式计算：a=dv/dt。
其中a为从动件的加速度，dv/dt为从动件速度对时间的导数。
凸轮从动件运动规律-职高
机械设计基础——凸轮机构
一、凸轮廓线设计的基本原理
• 解析法、作图法 • 对整个系统施加-运动
• 此时，凸轮保持不动
• 推杆作复合运动=反转运动 (-) +预期运动(s)
AA AA AAAA
r
0
-
A r0
机械设计基础——凸轮机构
二、作图法设计凸轮廓线
• 作图步骤：
1 根据从动件的运动规律：作出位移
– 直动推杆：推杆在反转前后两位置线的夹角应等于凸轮的转角 – 摆动推杆：反转前后推杆摆动中心和凸轮轴心的两连线之间的夹角
应等于凸轮的转角
• 正确确定推杆的位移或摆角
– 直动推杆：位移等于推杆所在位置与理论廓线的交点和与基圆交点 之间的距离
– 摆动推杆：角位移等于推杆所在位置与推杆起始位置之间的夹角
从动件的运动形式
偏置 直动
从动件的形状
滚子从动件
凸轮的形状
盘形凸轮 机构
问题：（2）画出凸轮的基圆。 基圆是理论廓线上的最小内切圆。
理论廓线
基圆
问题：（3）画出从推程开始到图示位置时从动件的位移S, 相应的凸轮转角。
沿着导路位置线，从基圆到理论廓 线之间的线段长度
位移
转角
问题：（4）画出推程开始时和图示位置时机构的压力角。
机械设计基础——凸轮机构
4-4 凸轮机构基本尺寸的确定
一、压力角 二、基圆半径的选择 三、滚子半径的确定 四、凸轮和滚子的材料 五、凸轮的加工方法
一、 压力角
定义：推杆上接触点B的运 动方向与其受力方向之间所 夹的锐角称为压力角。
压力角越大，则F的损失越 大。当压力角大到某个值时， 结构出现死锁。此为临界压 力角。
h
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课题从动件的常用运动规律（一）课型新授
授课日期授课
时数
总课
时数
教具
使用
课件
教学
目标
了解从动件的常用运动规律
教学重点和难点重点：常用运动规律特点和应用难点：运动曲线的绘制
学情分析本课教学有一定的难度，学生对空间实物向平面图形的转换有所欠缺，有待再度帮助理解。
板
书设计一、基本概念
二、凸轮与从动件的关系
教学后记
第1页课前提问: 1、凸轮机构的组成和应用
2、凸轮机构的分类
新授：
一、基本概念
1、基圆：以凸轮轮廓最小半径 r
b
所作的圆
2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置
3、推程角：角δ
0，这个行程称为，δ
2
称为
4、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置；
5、回程角：角δ
2
6、远停程角：角δ
1
7、近停程角：角δ
3
第2页二、凸轮与从动件的关系
凸轮的轮廓机构取决于从动件的运动规律，从动件的运动规律取决于工作要求。
课间小结：
1、凸轮的基本概念；
2、凸轮与从动件的关系；
课后作业：见练习册。