常用机构凸轮机构
4-3常用机构 -凸轮机构
（2）摆动从动杆
2.按从动杆结构形式 （1）尖顶
（2）滚子
（2）平底
三、凸轮机构的常用结构
凸轮轴 镶块式凸轮
整体式凸轮 组合式凸轮
四、从动件常 用的运动规律
1．等速运动规律
四、从动件常用 的运动规律
2．等加速等 减速运动规律
1.为保证滚子从动件凸轮机构从动件的运动规律不“失真”，滚子半径应该() A、小于凸轮理论轮廓曲线外凸部的最小曲率半径 B、小于凸轮实际轮廓曲线外凸部的最小曲率半径 C、大于凸轮理论轮廓曲线外凸部的最小曲率半径 D、大于凸轮实际轮廓曲线外凸部的最小曲率半径 2.从动件的运动速度规律，与从动件的运动规律是() A、同一概念 B、两个不同的概念 3.凸轮机构从动杆的端部形式没有()。 A、尖顶式 B、直动式 C、平底式 D、滚子式
二、凸轮机构的分类
按凸轮形状分
盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮
按从动件端部形状 和运动形式分
尖顶从动件 滚子从动件 平底从动件
1.按凸轮形状分 (1)盘形凸轮例：绕线机、内燃机 (2)移动凸轮例：车床仿形机构 (3)圆柱凸轮例：横刀架进给机构 (4)圆锥凸轮例：升降机构中
2.按从动杆运动方式分 （1）移动从动杆
第三章§4-3凸轮机构学习目标 Nhomakorabea2
强化训练
知识要点
1、了解凸轮机构的组成、特点、类型及应用。 2、掌握从动件的运动规律。
(一)凸轮机构的组成、特点
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。 特点：能使从动件获得较复杂的运动规律。
机械设计基础第3章凸轮机构
2）运动线图（推程）：表3-1
s
h
3）运动特点：产生刚性冲击
ψ
∵ 从动件在运动开始和终止的瞬
Φ
t
时，因速度有突变，则加速度 v
a在理论上出现瞬时的无穷大，
hω/Φ
ψ
导致从动件突然产生非常大的 a
t
惯性力，因而使凸轮机构受到
ψ
极大的冲击，这种冲击称为刚
t
性冲击。
4）适用场合：低速运动或不宜单独使用。
ψ
点作各自的垂线与水平线，交点
v
Φ
即为s曲线上的点，光滑连接这
些点，得到s图。
ψ a
3）运动特点：产生柔性冲击
∵在首、末两点从动件的加速度
ψ
有突变，因此也有柔性冲击。
4）适用场合：中、低速运动。
4、正弦加速度（摆线）运动规律 从动件在运动过程中加速度呈正弦曲线规律变化。
1）运动方程：表3-1 s=h[ψ/Φ-sin(2πψ/Φ)/2π]
一、压力角α与作用力的关系
（前面已讲过）压力角α（或传动角γ）的大小反映 了机构传动性能的好坏。α↓( 或γ↑)，机构的传动性能越好。
压力角α：作用在从动件上的驱动力 方向（即沿接触点处的法线方向）与该力 作用点的绝对速度方向之间所夹的锐角。 注意：对于滚子从动件，压力角要作在
理论廓线上。
F可分解为：F′= Fcosα——有效分力
4 2 3
1
图3-4
如图所示的靠模车削机 构，工件1转动时，并和靠模 板3一起向右移动，由于靠模 板的曲线轮廓推动，刀架2带 着车刀按一定的运动规律作 横向运动，从而车削出具有 曲线表面的手柄。
如图所示的绕线机构，当 具有凹槽的圆柱凸轮转动时， 迫使从动件作往复移动，从而 均匀地将线绕在轴上。
凸轮机构
凹 槽 凸 轮
等 宽 凸 轮
W
等 径 凸 轮 r1+r2 =const
r1 r2
主 回 凸 轮
作者：潘存云教授
它的缺点是：凸轮轮廓与从动件的接触为点或者线的接触，易于磨损，所以通常用于 凸轮机构的特点是：只需恰当的设计出凸轮轮廓曲线，便可使从动件得到任意的预期 传递不大的控制机构中。 运动规律，而且结构简单、紧凑，设计方便。
§六、 凸轮机构的应用和类型
平面连杆机构是一种低副机构，一般只能近似地实现给定的运动规律， 而且其设计也较为复杂。当从动件的位移、速度和加速度必须严格的按照 结构：三个构件、盘(柱)状曲线轮廓、从动件呈杆状。 预定规律变化时，尤其是当原动件作连续运动而从动件必须作周期性件间 歇运动时，则采用凸轮机构最为简便。
2)按推杆形状分(从动件类型）：尖顶、 滚子、 平底从动件。
特点： (1)尖顶从动件 尖顶能与复杂形状的凸轮轮廓保持接触，因而能实现任 尖顶－－构造简单、易磨损、用于仪表机构；
意预期的运动规律。但尖顶与凸轮是点接触，磨损快，所以只宜用于受力不大 的低速凸轮机构。 滚子――磨损小，应用广； (2)滚子从动件 如图3—3和图3—4所示，为了克服尖顶从动件的缺点， 在从动件的尖顶处安装一个滚子，即成为滚子从动件。滚子和凸轮轮廓之间为 平底――受力好、润滑好，用于高速传动。 滚动摩擦，耐磨损，可以承受较大载荷，所以是从动件中最常用的一种型式。 (1)盘形凸轮 盘形凸轮是一个绕固定轴转动并且轮廓向径变化的盘形零件，如 (3)平底从动件 如图3—1所示，这种从动件与凸轮轮廓表面接触的端面 (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 为一平面。显然，平底不能与凹陷的凸轮轮廓相接触。这种从动件的优点是： (3)圆柱凸轮 将移动凸轮卷成圆柱体即成为圆柱凸轮，如图3—4所示。 当不考虑摩擦时，凸轮与从动件之间的作用力始终与从动件的平底相垂直。传 动效率较高，且接触面间易于形成油膜，利于润滑，故常用于高速凸轮机构。
机械常见旋转机构
机械常见旋转机构
常用旋转机构如下：
1、螺旋式旋转机构：由螺杆、螺母和机架组成通常它是将旋转运动转换为直线运动。
但当导程角大于当量摩擦角时，通常它是将旋转运动转换为直线运动。
特点：能获得很多的减速比和刀的增益;选择合适的螺旋机构导程角，可获得机构的自锁性。
2、凸轮式旋转机构：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。
凸轮机构广泛地应用于轻工、纺织、食品、交通运输、机械传动等领域。
3、曲柄式旋转机构：曲柄连杆机构(crank train) 发动机的主要运动机构。
其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。
曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴、飞轮组等零部件组成。
常用机械机构介绍
常用机械机构介绍机械机构是由零部件和连接件组成的系统，用于转换和传递运动和力。
在工程领域，常用的机械机构有各种类型，包括齿轮传动、连杆机构、凸轮机构、蜗杆传动、皮带传动等。
本文将介绍这些常用的机械机构及其特点。
齿轮传动是最常见的机械传动方式之一。
它由两个或多个齿轮组成，通过齿轮的啮合传递运动和力。
齿轮传动可以实现速度和扭矩的变换，广泛应用于各种机械设备中。
齿轮传动有直齿轮传动、斜齿轮传动、锥齿轮传动等不同类型，每种类型都有其特定的应用场景和优势。
连杆机构是由连杆和连接件组成的机械系统，用于转换直线运动和旋转运动。
连杆机构常用于发动机、泵、压缩机等设备中，用于实现活塞的往复运动。
连杆机构的设计和优化对于提高设备的性能和效率具有重要意义。
凸轮机构是一种通过凸轮和摇杆、连杆等连接件实现运动传递的机械系统。
凸轮机构常用于各种自动化设备中，如机床、自动装配线等。
凸轮机构通过凸轮的不规则形状，可以实现复杂的运动轨迹和运动规律，具有很高的灵活性和可控性。
蜗杆传动是一种通过蜗杆和蜗轮实现速度和扭矩变换的机械传动方式。
蜗杆传动具有传动比稳定、噪音小、传动效率高等优点，常用于各种机械设备中，如提升机、输送机等。
皮带传动是一种通过皮带实现运动传递的机械传动方式。
皮带传动具有结构简单、传动平稳等优点，广泛应用于各种轻载、中载的传动系统中，如风扇、空调等。
除了上述介绍的常用机械机构外，还有很多其他类型的机械机构，如齿条传动、滑块机构、滚子传动等。
每种机械机构都有其特定的应用场景和优势，工程师在设计机械系统时需要根据具体的要求和条件选择合适的机械机构。
总的来说，机械机构是机械系统中至关重要的部分，它们通过各种方式实现运动和力的传递，保证设备的正常运转和性能的稳定。
工程师需要深入了解各种机械机构的特点和应用，才能设计出高效、稳定的机械系统。
希望本文能够帮助读者对常用机械机构有更深入的了解。
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。
机械设计基础凸轮机构及其他常用机构
凸轮机构具有结构简单、紧凑、设计灵活等优点，能够实现精确的位移、速度 和加速度控制，因此在自动化生产线、内燃机、压缩机、印刷机等众多领域得 到广泛应用。
凸轮机构的应用领域
总结词
凸轮机构广泛应用于自动化生产线、内燃机、压缩机、印刷机等领域，用于实现 精确的往复运动或摆动。
详细描述
在自动化生产线中，凸轮机构可用于控制传送带的启停、进给等动作；在内燃机 中，凸轮机构用于控制气门的开闭和汽油的喷射；在压缩机中，凸轮机构用于驱 动活塞的往复运动；在印刷机中，凸轮机构用于控制印版的滚筒运动。
高效率原则
凸轮机构的设计应保证运动传 递效率高，减少摩擦和能量损 失。
可靠性原则
凸轮机构的设计应保证其具有 足够的强度和刚度，能够承受
工作载荷和冲击。
凸轮机构的设计步骤
分析运动需求
明确凸轮机构需要实现的运动规律， 如推程、回程和停歇等阶段的要求。
选择凸轮类型
根据运动需求选择合适的凸轮类型， 如盘形、圆柱形或圆锥形等。
优点是可实现多种复杂的运动规律和运动 轨迹；缺点是连杆的铰链处易磨损，且不 适合用于高速传动。
05
凸轮机构的设计与优化
凸轮机构的设计原则
功能需求原则
凸轮机构的设计应满足预定的 运动规律和动力要求，如位移 、速度和加速度等参数应符合
工作需求。
结构简单原则
凸轮机构的结构应尽量简单， 减少零件数量，降低加工难度 和成本。
03
常用机构介绍
常用机构介绍
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04
凸轮机构与其他常用机构的比较
工作原理的比较
凸轮机构
通过凸轮的转动，使从 动件产生预期的运动规
律。
齿轮机构
生活中运用凸轮机构的例子
生活中运用凸轮机构的例子
凸轮机构是一种简单而有效的机械运动转换装置，它由凸轮和摆动件（如连杆）组成。
在生活中，我们经常可以看到使用凸轮机构的例子。
1. 汽车发动机
汽车发动机是一个复杂的凸轮机构系统。
凸轮轴通过凸轮的凸起来驱动汽缸内的凸轮滑块，从而控制气门的开启和关闭，实现进气、压缩、爆发和排气四个冲程。
这是汽车发动机能够正常工作的重要机构之一。
2. 厨房搅拌机
厨房搅拌机中也使用了凸轮机构，它由电机、凸轮轴和摆臂组成。
电机驱动凸轮轴旋转，摆臂随之摆动，使搅拌机的刀片转动，实现均匀的搅拌效果。
3. 矿物分离设备
在矿物分离设备中，也常常使用凸轮机构。
例如，浮选机中的凸轮机构可以控制气泡的喷射时间和喷射强度，从而实现对矿物的有效分离。
4. 长城保卫战中的投石机
在中国古代战争中，投石机是一种常用的攻城工具。
其中，较为著名的是明代的“筑城保卫战”中使用的巨型投石机。
这种投石机就是利用凸轮机构将能量传递到投石臂上，从而实现弹射石块的目的。
总之，凸轮机构在生活中的应用非常广泛，它为我们的生活带来
了便利和舒适。
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5. 尖顶摆动从动件盘形凸轮廓线的设计
已②知等凸分轮位的移基曲圆线半及径
r反b，向角等速分度各运，动摆角杆，长度确
l定以反及转摆后杆对回应转中于心各与等凸分 轮点回的转转中轴心A的的位距置离。L，摆 杆角位移曲线，设计该 d
凸轮轮廓曲线。
4 5
3 2
6
A8
A
l B1 B B1
rb O
A1
1
B2
2
B3
A2
B2 B3 120ºB4
B4 3
A3
1
7
1 234 5 6 7 8
120º60º90º 90º
90º B8
B7
60ºB5 B6
4
A7
7
B7
B5
A4
设计步骤
④①③ 将确选各定比尖反例顶转尺点后连从，接动成作件一尖条
光位顶滑移在曲各曲线等线。 分，点作占基据圆的rb位和置转。
A6
B6
6
5
A5
轴圆OA。
用图解法设计凸轮轮廓曲线
反转法
如图 ，若给整个机构加一个与凸轮
角速度。大小相等方向相反的公共
角速度
，于是，凸轮静止
不动，而从动件和导路一方面以角
速度 绕 D 点转动，另一方面从
动件又以一定的运动规律相对导路
往复运动。由于从动件尖底始终与
凸轮轮廓接触，所以从动件尖底的
运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线。根
应用：多用于传力不大的场合，如自动机械、仪 表、控制机构和调节机构中。
凸轮机构设计的基本内容与步骤
1)根据工作要求，合理地选择凸轮机构的型式。
2 )根据机构工作要求、载荷情况及凸轮转速等， 确定从动件的运动规律。
3)根据凸轮在机器中安装位置的限制、从动件行 程、许用压力角及凸轮种类等，初步确定凸轮基 圆半径。
,t
a
amax4.93h2Φ 2
,t
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
⑷ 正弦加速度运动规律
s
推程
s
h
1 2
sin 2
h
v
h
1 cos
2
,t
a
2 h 2
2
sin 2
v
vmax2h
速度曲线和加速度曲
,t
线连续，无刚性冲击和柔
a amax6.28h2 2
自动车床凸轮机构
凸轮机构的概述 靠模车削机构
靠模车削机构
凸轮机构的概述
凸轮机构——依靠凸轮轮廓直接与从动件接触， 迫使从动件作有规律的直线往复运动（直动）或摆 动。
1－凸轮 2－从动件 3－机架
凸轮机构示意
凸轮机构的分类与特点
一、凸轮机构的分类 二、凸轮机构的应用特点
凸轮机构的分类与特点
一、凸轮机构的分类
第七章 常用机构
运动副、机构与机构运动简图 平面连杆机构 凸轮机构和螺旋机构 间歇运动机构 机构的扩展与组合
第三节
凸轮机构和螺旋机构
凸轮机构的概述
凸轮机构应用举例
凸轮机构的概述 内燃机配气机构
内燃机配气机构
凸轮机构的概述 自动车床走刀机构
自动车床走刀机构
冲床凸轮机构
绕线机凸轮机构
Байду номын сангаас
圆柱凸轮输送机
滚子直动从动件圆柱凸轮轮廓设计
凸轮机构基本尺寸的确定
一、压力角的确定及校核
1. 压力角 凸轮机构中，从动件运动方向与从动件
所受凸轮作用力（不计摩擦）方向之间所夹 的锐角称为压力角
n
v B
O
Pv
rb
e
n
2.压力角的许用值
凸轮机构基本尺寸的确定
3 ．压力角的计算及校核
P为相对瞬心
OPv ds/dt ds
4)根据从动件的运动规律，用图解法或解析法设 计凸轮轮廓线。
5 )校核压力角及轮廓的最小曲率半径。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
一、凸轮机构工作过程 二、从动件常用的运动规律
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
一、凸轮机构工作过程
凸轮机构中最常用的运动形式为凸轮作等速 回转运动，从动件作往复移动
凸轮回转时，从动件作“升→停→降→停” 的运动循环。
d/dt d
s0 rb2 e2
由BCP得
n
v
B
s
D
O
P v s0
rb
C
e
n
tan d s d e
s rb2 e2
dsd
对心移动从动件盘形凸轮机构e0。
结论 移动从动件盘形凸轮机构的压力角与基圆半径rb、
从动件偏置方位和偏距e有关。
从动件滚子半径及平底宽度的确定
1. 滚子半径的确定
rr 内凹轮廓
当要求机构具有紧凑的尺寸时，应当按许用压力角[]来确定凸轮
的基圆半径rb。 步骤
● 确定凸轮转动轴心的位置
● 确定从动件的正确偏置方位以及偏距e
● 将[]代入前式
rb
d
s d tan[ ]
e
s
2
e2
● 确定ss()，求出dsd，代入上式求出一系列rb值，选取其中的最
大值作为凸轮的基圆半径
从动件滚子半径及平底宽度的确定
s
h
O
,t
v
O a
,t
a
O
,t
正弦加速度曲线与直线组合
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
本章小结
1．凸轮机构的类型及其应用特点。 2．凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点。
从动件运动规律的选择与应用
1 ．满足机器的工作要求 2 ．使凸轮机构具有良好的动力性能 3 ．使凸轮轮廓易于加工
从动件常用运动规律比较
性冲击。正弦加速度运动
规律适用于高速轻载场
合。
,t
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
3–4–5次多项式运动规律 推程
s
h10
3
15
4
6
5
v
h
30
2
60
3
30
4
a
h 2 2
60
180
2
120
3
v
s
h a
,t
速度曲线和加速度曲线连续，无刚性冲击和柔性冲击。 3-4-5次运动规律适用于高速中载场合。
已知凸轮的基圆半径rb，角速度和
从动件的运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
s
8
7
5
3
1
9 10 11 12
13 14
1 3 5 7 8 9 11 13 15
A
O
120º 60º 90º 90º
设计步骤
①③ 选确比定例反尺转后l，平作底位与移导曲路线中和心
线基的圆交r②b。点等A在分各位等移分曲点线占及据反的向位等置分。各 11 运动角④，作确平定底反直转线后族对及应平于底各直等线分 点族的的从内动包件络的线位。置。
11
位移通道。
10 9
凸轮轮廓设计
3. 对心滚子移动从动件盘形凸轮廓线的设计
已知凸轮的基圆半径rb，
滚子半径rr、凸轮角速度
和从动件的运动规律，设计
该凸轮轮廓曲线。
s
8
7
5
3
1
9 10 11 12
13 14
实际轮廓曲线
A
O
1 3 5 7 8 9 11 13 15
120º 60º 90º 90º
设计步骤
各基运(外等圆动③)分①r④②包角⑤b。位确络，选将等移作定线确比各分通滚反。定点例道位子转反连尺上移圆后转接的曲族l从后，成位线及对动一作置及滚应件条位。反子于滚光移向各圆子滑曲等等族中曲线分分的心线和各点内。在 11
的从动件的位移通道。
理论轮廓曲线
凸轮轮廓设计
4. 对心平底移动从动件盘形凸轮廓线的设计
移动从动杆移动凸轮机构 摆动从动杆移动凸轮机构
凸轮机构的分类与特点 圆柱凸轮
圆柱凸轮机构 自动车床走刀机构
凸轮机构的分类与特点
(二) 按从动件运动副元素的形状分
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
凸轮机构的分类与特点
(三) 按从动件的运动形式分
移动从动件
摆动从动件
凸轮机构的分类与特点
(四)按凸轮与从动件维持高副接触(封闭)的方式分
1 2
rb
1
2
3 34
4
5
5
15
6 6
14
14 13
13 12
12 1110
9
7
8
7
8
11
10
lmax
9
从动件滚子半径及平底宽度的确定
y
⑵ 计算法确定
v OP· CB OP v
(dsdt)ddt) dsd
lmax|dsd| max
l2 |dsd| max (57) mm |dsd| max根据推程和回程
凸轮机构工作过程
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
凸轮机构基本名词术语
基圆 基圆半径rb 推程 升距h
推程角
B
远休
B
远休止角s
回程
B0
S
rb
回程角
近休
S
近休止角s
s
h
O
D
D0
位移曲线
S S
,t
360º
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
二、从动件常用运动规律
位移线图
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
后作等减速运动。
h2
推程
等加速等减速运动规律