机械原理第五章凸轮机构及其设计
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计
机械原理课程教案一凸轮机构及其设计一、教学目标及基本要求1了解凸轮机构的基本结构特点、类型及应用，学会根据工作要求和使用场合选择凸轮机构。
2.了解凸轮机构的设计过程，对凸轮机构的运动学、动力学参数有明确的概念。
3.掌握从动件常用运动规律的特点及适用场合，了解不同运动规律位移曲线的拼接原则与方法。
4.掌握凸轮机构基本尺寸设计的原则，学会根据这些原则确定移动滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动件盘形凸轮机构的摆杆长、中心距以及移动平底从动件平底宽度。
5.熟练掌握应用反转法原理设计平面凸轮廓线，学会凸轮机构的计算机辅助设计方法。
二、教学内容及学时分配第一节概述第二节凸轮机构基本运动参数设计第三节凸轮机构基本尺寸设计（第一、二、三节共2学时）第四节凸轮轮廓曲线设计（15学时）第五节凸轮机构从动件设计（1学时）第六节凸轮机构的计算机辅助设计（0.5学时）三、教学内容的重点和难点重点：1.凸轮机构的型式选择。
2.从动件运动规律的选择及设计。
3.盘形凸轮机构基本尺寸的设计，凸轮轮廓曲线设计的图解法和解析法。
4.从动件的设计，包括高副元素形状选择，滚子半径和平底宽度的确定。
难点：凸轮轮廓曲线设计的图解法四、教学内容的深化与拓宽空间凸轮机构与高速凸轮机构简介。
五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。
在教学过程中应强调凸轮机构的运动学参数与结构参数的概念及其选用设计；应用反转法原理进行凸轮轮廓曲线的图解法设计时凸轮转角的分度，要注意从动件反转方向；正确确定偏置移动从动件凸轮机构在反转过程中从动件所依次占据的位置线；滚子从动件凸轮机构理论轮廓曲线与实际轮廓曲线的联系和区别等。
要注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。
六、主要参考书目1黄茂林，秦伟主编.机械原理.北京：机械工业出版社,2010 2申永胜主编.机械原理教程（第2版）.北京：清华大学出版社,20053孙桓，陈作模、葛文杰主编.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，20064石永刚，徐振华.凸轮机构设计.上海：上海科学技术出版社，1995七、相关的实践性环节凸轮机构运动参数测试实验。
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计一、教学目标1. 让学生了解凸轮机构的定义、分类和应用。
2. 使学生掌握凸轮的轮廓曲线设计方法。
3. 培养学生分析、解决凸轮机构实际问题的能力。
二、教学内容1. 凸轮机构的定义及分类1.1 凸轮机构的组成1.2 凸轮机构的分类1.3 凸轮机构的应用2. 凸轮的轮廓曲线2.1 凸轮的轮廓曲线类型2.2 基圆、止点圆和顶点圆的概念2.3 凸轮轮廓曲线的设计方法3. 凸轮机构的设计步骤3.1 确定凸轮的类型和参数3.2 选择合适的凸轮材料3.3 设计凸轮的轮廓曲线3.4 计算凸轮的强度和寿命4. 凸轮机构的实际应用案例分析三、教学方法1. 采用讲授法，讲解凸轮机构的定义、分类和应用。
2. 利用多媒体演示法，展示凸轮机构的运动原理和设计方法。
3. 案例分析法，分析实际应用中的凸轮机构设计。
四、教学准备1. 教案、教材、多媒体课件。
2. 凸轮模型或图片。
五、教学过程1. 导入：简要介绍凸轮机构的定义和应用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解：详细讲解凸轮机构的分类、凸轮的轮廓曲线设计方法。
3. 演示：利用多媒体展示凸轮机构的运动原理和设计方法。
4. 实践：让学生分组讨论，分析实际应用中的凸轮机构设计案例。
6. 作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对凸轮机构基本概念的理解。
2. 练习题：布置针对性的练习题，巩固学生对凸轮轮廓曲线设计和凸轮机构设计步骤的掌握。
3. 案例分析报告：评估学生对实际应用案例分析的能力，检查学生能否将理论知识运用到实际问题中。
七、拓展学习1. 介绍其他类型的凸轮机构，如摆动凸轮、复合凸轮等。
2. 探讨凸轮机构在现代机械设计中的应用和发展趋势。
八、课后作业1. 复习本节课的内容，重点掌握凸轮机构的分类、凸轮轮廓曲线的设计方法及设计步骤。
2. 分析课后练习题，加深对凸轮机构及其设计的理解。
九、课程回顾与展望2. 展望下一节课的内容，让学生对后续学习有所期待。
机械原理大作业凸轮机构设计
机械原理大作业凸轮机构设计一、凸轮机构概述凸轮机构是一种常见的传动机构，它通过凸轮的旋转运动，带动相应零件做直线或曲线运动。
凸轮机构具有结构简单、运动平稳、传递力矩大等优点，在各种机械设备中得到广泛应用。
二、凸轮基本结构1. 凸轮凸轮是凸起的圆柱体，通常安装在主轴上。
其表面通常为圆弧形或其他曲线形状，以便实现所需的运动规律。
2. 跟随件跟随件是与凸轮配合的零件，它们通过接触面与凸轮相互作用，并沿着规定的路径做直线或曲线运动。
跟随件可以是滑块、滚子、摇臂等。
3. 连杆连杆连接跟随件和被驱动部件，将跟随件的运动转化为被驱动部件所需的运动。
连杆可以是直杆、摇杆等。
三、凸轮机构设计要点1. 几何参数设计设计时需要确定凸轮半径、角度和曲率半径等参数，这些参数的选择将直接影响凸轮机构的运动规律和性能。
2. 运动规律设计根据被驱动部件的运动要求，选择合适的凸轮曲线形状，以实现所需的运动规律。
3. 稳定性设计在设计凸轮机构时，需要考虑其稳定性。
例如，在高速旋转时，可能会发生跟随件脱离凸轮或者产生振动等问题，因此需要采取相应措施提高稳定性。
4. 材料和制造工艺设计在材料和制造工艺方面，需要考虑凸轮机构所承受的载荷和工作环境等因素，选择合适的材料和制造工艺。
四、几种常见凸轮机构及其应用1. 摇臂式凸轮机构摇臂式凸轮机构由摇臂、连杆和被驱动部件组成。
它通常用于实现直线运动或旋转运动，并且具有结构简单、运动平稳等优点。
摇臂式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如发动机气门控制系统、纺织设备等。
2. 滑块式凸轮机构滑块式凸轮机构由凸轮、滑块、连杆和被驱动部件组成。
它通常用于实现直线运动，并且具有结构简单、运动平稳等优点。
滑块式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如冲压设备、印刷设备等。
3. 滚子式凸轮机构滚子式凸轮机构由凸轮、滚子、连杆和被驱动部件组成。
它通常用于实现圆弧形运动，并且具有运动平稳、传递力矩大等优点。
滚子式凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机气门控制系统等。
凸轮机械原理ppt
凸轮、从动件和机架是凸轮机构的基本结构，其中凸轮是控制从动件运动的 关键元件。
凸轮机构的分类
根据凸轮和从动件的运动关系，凸轮机构可分为平面凸轮机构和空间凸轮机 构，以及摆动从动件凸轮机构和移动从动件凸轮机构。
凸轮机构的优化目标与方法
凸轮机构的优化目标
主要包括提高凸轮机构的传力性能、减小凸轮和从动件之间的接触应力、降低凸 轮机构的振动和噪声等方面。
凸轮机构的工作过程是凸轮转动时，从动件在凸轮轮 廓控制下沿着一定轨迹进行往复运动。
平面凸轮机构又可以分为尖顶从动件、滚子从动件和 平底从动件三种类型。
从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件的 Βιβλιοθήκη 构形式。凸轮机构的运动规律
凸轮机构的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件 的结构形式。
每种运动规律都有其特点和应用范围，可以根据实际 需要选择合适的运动规律。
解决方法
为了减小冲击，可以在配合部件之间加入阻尼材料，如橡胶 、聚氨酯等，以吸收冲击能量。同时，可以调整配合间隙的 大小，提高配合部件的刚度，以减小冲击。
凸轮机构的疲劳及解决方法
总结词
凸轮机构的疲劳是由于长期承受交变载荷 的作用，使得配合部件表面出现微裂纹并 逐渐扩展，最终导致配合部件破坏。
VS
解决方法
2023
凸轮机械原理
目录
• 凸轮机构概述 • 凸轮机构的工作原理 • 凸轮机构的类型及特点 • 凸轮机构的常见问题及解决策略 • 凸轮机构的设计及优化 • 凸轮机构的应用前景与发展趋势
01
凸轮机构概述
凸轮机构的定义与特点
凸轮机构的定义
凸轮机构是一种广泛应用于各种机械中的高副机构，它由凸 轮、从动件和机架三个基本构件组成，通过凸轮的轮廓控制 从动件的位移和运动规律。
机械原理凸轮机构及其设计PPT精品医学课件
终点： = 0 , s=h
升程运动规律：
同理，得回程运动规律：
作推程运动线图
h/2
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
5
6
7
8
4
推程运动线图
s
O
h
0
0/2
：0 = ：
=(/ 0)
位移线图
速度线图
5
6
7
8
1
2
3
5
6
7
8
4
h /20
0
0/2
v
O
1
2
3
4
2
A
O
B
180º
120º
60º
o
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
（1）作出角位移线图；
（2）作初始位置；
（4）找从动件反转后的一系 列位置，得 C1、C2、 等点，即为凸轮轮廓上的点。
A1
A2
A3
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
（3）按- 方向划分圆R得A0、 A1、A2等点；即得机架 反转的一系列位置；
二．图解法设计凸轮轮廓曲线
1. 对心直动尖端从动件盘形凸轮机构
已知：推杆的运动规律、升程 h；凸轮的及其方向、基圆半径r0
设计：凸轮轮廓曲线
h
s
O
/2
h/2
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。
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计
一、教案概述机械原理课程教案—凸轮机构及其设计教学目标：1. 使学生了解凸轮机构的定义、分类和应用；2. 使学生掌握凸轮的轮廓曲线及其设计方法；3. 使学生熟悉凸轮机构的设计步骤和注意事项。
教学内容：1. 凸轮机构的定义和分类；2. 凸轮的轮廓曲线及其设计；3. 凸轮机构的设计步骤；4. 凸轮机构的应用实例。
教学重点：1. 凸轮机构的分类和应用；2. 凸轮的轮廓曲线及其设计方法；3. 凸轮机构的设计步骤。
教学难点：1. 凸轮的轮廓曲线的设计方法；2. 凸轮机构的设计步骤。
教学准备：1. 教学PPT；2. 凸轮机构的相关图纸和实例；3. 设计软件（如AutoCAD、SolidWorks等）。
教学方法：1. 讲授法：讲解凸轮机构的定义、分类和应用；2. 案例分析法：分析凸轮机构的设计实例；3. 实践操作法：引导学生利用设计软件进行凸轮机构的设计。
二、教学过程1. 导入：通过展示凸轮机构的实例，引导学生思考凸轮机构的定义和作用。
2. 讲解凸轮机构的定义、分类和应用。
3. 讲解凸轮的轮廓曲线及其设计方法。
4. 讲解凸轮机构的设计步骤。
5. 分析凸轮机构的设计实例。
6. 练习：引导学生利用设计软件进行凸轮机构的设计。
三、教学评价1. 课堂问答：检查学生对凸轮机构的定义、分类和应用的掌握情况。
2. 设计练习：评估学生对凸轮机构设计方法的掌握程度。
3. 课后作业：布置相关设计题目，检查学生对凸轮机构设计的实际操作能力。
四、教学拓展1. 介绍其他常见的机械传动机构，如齿轮传动、皮带传动等；2. 介绍凸轮机构的应用领域，如汽车、机械制造等。
五、教学资源1. 教学PPT；2. 凸轮机构的相关图纸和实例；3. 设计软件（如AutoCAD、SolidWorks等）。
六、教学进度安排1. 课时：2课时（90分钟）；2. 教学环节：讲解、案例分析、练习。
六、教学内容6. 凸轮机构的动态特性分析a. 运动规律b. 压力角与传动角c. 凸轮与从动件的接触条件d. 凸轮机构的效率与功耗7. 凸轮机构的强度计算a. 凸轮的接触应力b. 从动件的弯曲应力c. 凸轮机构的疲劳寿命d. 安全系数的确定8. 凸轮机构的实验研究a. 实验目的与意义b. 实验设备与方法c. 实验结果分析9. 凸轮机构的设计案例分析a. 案例一：单凸轮机构设计b. 案例二：双凸轮机构设计c. 案例三：组合凸轮机构设计d. 案例讨论与总结10. 凸轮机构的应用与创新a. 凸轮机构的实际应用场景b. 凸轮机构在现代工业中的挑战与机遇c. 凸轮机构的设计创新d. 未来发展趋势与展望七、教学过程1. 导入：通过展示凸轮机构的动态特性实验，引导学生关注凸轮机构的动态特性分析。
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计一、教学目标1. 使学生了解凸轮机构的分类、工作原理和应用。
2. 培养学生掌握凸轮机构的设计方法和步骤。
3. 提高学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1. 凸轮机构的分类及工作原理凸轮机构的分类凸轮的工作原理凸轮机构的应用2. 凸轮的轮廓曲线设计凸轮轮廓曲线的基本原理常用凸轮轮廓曲线的特点及应用凸轮轮廓曲线的设计方法3. 凸轮的压力角和基圆半径的选择压力角的定义及作用基圆半径的计算方法压力角和基圆半径的选择原则4. 凸轮机构的设计步骤确定凸轮的类型和参数选择合适的轮廓曲线计算压力角和基圆半径校核凸轮的强度和运动性能5. 凸轮机构的设计实例实例分析设计过程演示结果讨论和评价三、教学方法1. 采用讲授法，讲解凸轮机构的基本概念、设计方法和步骤。
2. 利用多媒体演示凸轮机构的工作原理和设计过程。
3. 引导学生进行实例分析，培养学生的实际设计能力。
4. 开展课堂讨论，提高学生的思考和表达能力。
四、教学环境1. 教室环境：宽敞、明亮，配备多媒体教学设备。
2. 教学材料：教案、PPT、参考书籍、设计实例。
五、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和讨论情况，评价学生的积极性。
2. 作业完成情况：检查学生提交的凸轮机构设计作业，评价学生的理解和应用能力。
3. 期末考试：设置有关凸轮机构设计的题目，评价学生对课程知识的掌握程度。
六、教学活动1. 课堂讲解：讲解凸轮机构的基本概念、分类、工作原理和应用。
2. PPT演示：通过PPT展示凸轮机构的工作原理和设计过程。
3. 实例分析：分析典型凸轮机构设计实例，引导学生掌握设计方法和步骤。
4. 小组讨论：分组讨论凸轮机构设计中的问题，培养学生的团队协作能力。
5. 作业布置：布置凸轮机构设计相关作业，巩固所学知识。
七、教学资源1. PPT：制作精美的凸轮机构教学PPT，展示图片、图表和实例。
2. 参考书籍：提供有关凸轮机构设计和应用的参考书籍，方便学生查阅。
机械原理凸轮机构精品课件
φ ω
工件
40
2. 机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作 要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮。
ωφ
h
41
3. 对高速凸轮，还应当考虑Vmax和amax。
①Vmax↑→动量mv↑, 对重载凸轮，则Vmax越小越好。
理论廓线上对应点B的坐标为：
x cos－( ) - sin(－ ) e
y sin(－ )
cos－(
)
s
s0
x e cos (s s0 ) sin
y
－e
sin
(s
s0
)
cos
式中 s0 r02 - e2
66
引入凸轮转向系数η和从动件偏置方位系数δ，且规定：
凸轮顺时针转动时η＝1， 逆时针转动时η＝－1；
Φ
Φ
Φ
29
（3）五次多项式运动规律（n＝5）（推程）
s C0 C1 C2 2 C3 3 C4 4 C5 5
位移方程： s h[10( )3 -15( )4 6( )5 ]
速度方程： v h [30( )2 - 60( )3 30( )4 ]
加速度方程：a
h 2
2
[60( )
53
2.摆动从动件盘形凸轮机构
已知：凸轮以等角速度ω逆时针方向转动，凸轮轴与摆杆
回转中心的距离为a，凸轮基圆半径ro，摆杆长度l
和摆杆的运动规律。 设计：凸轮轮廓曲线。
54
μψ＝（ ）°/mm μφ＝（ ）°/mm
4’ 3’ 2’ 1’
123 4
5’ 6’
7’ 8’
5 6 78
机械原理课程设计凸轮机构
机械原理课程设计凸轮机构一、课程设计目标本课程设计旨在通过对凸轮机构的学习，使学生了解凸轮机构的基本工作原理、结构特点和应用领域，掌握凸轮机构的设计和分析方法，培养学生的机械原理分析和设计能力。
二、课程设计内容1. 凸轮机构的基本概念和分类（1）凸轮机构的定义和基本概念（2）凸轮机构的分类和特点2. 凸轮机构的工作原理和运动分析（1）凸轮机构的工作原理和运动规律（2）凸轮机构的运动分析方法3. 凸轮机构的设计和优化（1）凸轮机构的设计原则和方法（2）凸轮机构的优化设计方法4. 凸轮机构的应用和发展（1）凸轮机构在机械传动系统中的应用（2）凸轮机构的发展趋势和前景三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括课堂讲授、案例分析、实验演示、课外阅读和小组讨论等。
通过多种教学手段，引导学生深入理解和掌握凸轮机构的基本原理和设计方法，提高学生的分析和设计能力。
四、教学评价本课程的教学评价主要包括平时作业、课堂表现、实验报告和期末考试等。
通过对学生的综合评价，评估学生的学习成果和能力提高情况，为学生提供有效的反馈和指导。
五、参考教材1.《机械设计基础》（第四版），郑育新、刘道玉编著，清华大学出版社，2017年。
2.《机械原理》（第五版），唐光明编著，高等教育出版社，2018年。
3.《机械设计手册》（第三版），机械工业出版社，2015年。
六、教学进度安排本课程的教学进度安排如下：第一周：凸轮机构的基本概念和分类第二周：凸轮机构的工作原理和运动分析第三周：凸轮机构的设计和优化第四周：凸轮机构的应用和发展第五周：实验演示和案例分析第六周：课外阅读和小组讨论第七周：期末考试和总结回顾。
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机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
3) 五次多项式运动规律
s = C0 + C1δ + C2δ 2 + C3δ 3 + C4δ 4 + C5δ 5
v = ds / dt = C1ω + 2C2ωδ + 3C3ωδ 2 + 4C4ωδ 3 + 5C5ωδ 4
a = dv / dt = 2C2ω 2 + 6C3ω 2δ + 12C4ω 2δ 2 + 20C5ω 2δ 3 推程阶段边界条件: δ = 0，s = 0, v = 0, a = 0
δ = δ 0，s = h, v = 0, a = 0
推程阶段的运动方程式：
s
=
10hδ
3
/
δ
3 0
−
15hδ
4
/
δ
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
第五章 凸轮机构及其设计
5-1 概述 5-2 推杆的运动规律 5-3 凸轮轮廓曲线的设计 5-4 凸轮机构基本尺寸的确定
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
5-1 概述
1. 凸轮机构的应用 2. 凸轮机构的组成 3. 凸轮机构的特点 4. 凸轮机构的分类
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
直线移动。
3) 圆柱凸轮：在圆柱面上开有曲线凹槽，或在圆柱端面上作
出曲线轮廓的构件。圆柱凸轮机构属于空间凸 轮机构。
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
(2) 按推杆的形状分
1) 尖顶推杆：易磨损，用于低速、轻载场合。 2) 滚子推杆：磨损小，用于传递较大的动力，应用较广。 3) 平底推杆：推杆与凸轮接触面间易形成油膜，润滑好，用
第五章 凸轮机构及其设计
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
1) 一次多项式运动规律 (等速运动规律)
s = C0 + C1δ v = ds / dt = C1ω
a = dv / dt = 0
推程阶段：δ = 0，s = 0 δ = δ 0，s = h
求得：C0 = 0，C1 = h / δ 0
推程阶段的运动方程式：
于高速传动中。
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
(3) 按推杆的运动形式分 1) 直动推杆：作往复直线运动 2) 摆动推杆：作往复摆动。
对心直动推杆 偏置直动推杆
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
(4) 按凸轮与推杆保持接触的方法分 1) 力封闭： 利用推杆的重力、弹簧力或其他外力保持接触 2) 几何封闭：利用凸轮或推杆的特殊几何结构保持接触
1、满足工作对推杆特殊的运动要求； 2、保证各段运动规律在衔接点上的运动参数(位移、速度、 加速度)保持连续。为了避免刚性冲击，位移、速度曲线必 须连续；为了避免柔性冲击，加速度曲线必须连续； 3、在运动的起始和终止处，运动参数应满足边界条件。 举例
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
4. 推杆运动规律的组合
s = h[1 − cos(π δ / δ 0 )]/ 2
v = π hω sin(π δ / δ 0 ) /(2δ 0 )
a
=π
2hω 2
cos(π
δ
/
δ
0
)
/(2δ
2 0
)
特点 : 有柔性冲击
适用场合: 中低速重载
当质点在圆周上作匀速运动时， 它在该圆直径上的投影所构成的运动 规律称为简谐运动规律。
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
4. 凸轮机构的分类
(1) 按凸轮的形状分 (2) 按推杆的形状分 (3) 按推杆的运动形式分 (4) 按凸轮与推杆保持接触的方法分
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
(1) 按凸轮的形状分
1) 盘形凸轮：具有变化向径的盘形构件。应用最广。 2) 移动凸轮：转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，作往复
求得：C0 = h，C1 = −h / δ 0'
回程阶段的运动方程式：
s = h(1 − δ / δ 0' ) v = −hω / δ 0'
a=0
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
2) 二次多项式运动规律 (等加速等减速运动规律)
s = C0 + C1δ + C2δ 2
v = ds / dt = C1ω + 2C2ωδ a = dv / dt = 2C2ω 2
当圆柱凸轮1回转时，其凹槽 侧面通过嵌于凹槽中的滚子3 迫 使推杆2 绕轴O往复摆动，从而 驱使与之相连的刀架运动。刀架 的运动规律完全取决于凹槽曲线 的形状。
动画
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
2. 凸轮机构的组成
凸轮：具有曲线轮廓或凹槽的 构件。 推杆：被凸轮直接推动的构 件，又常称为从动件。
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
3. 推杆运动规律的选择
(1) 常用运动规律特性比较 (2) 推杆运动规律选取原则
机械原理
3. 推杆运动规律的选择
(1) 常用运动规律特性比较
第五章 凸轮机构及其设计
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
3. 推杆运动规律的选择
(2) 推杆运动规律选取原则
当机械的工作过程只要求从动件实现一定的工作行程， 而对其运动规律无特殊要求时，应尽量选用简单的曲线作为 凸轮的轮廓曲线。
1. 基本知识
机械原理
第五章 凸轮机构及其设计
(5) 远休：推杆处于最高位置静止不动的过程。 (6) 远休止角：远休阶段凸轮的转角。 (7) 回程：推杆从最高位置回到最低位置的过程。 (8) 回程运动角：回程阶段凸轮的转角。
1. 基本知识
机械原理
第五章 凸轮机构及其设计
(9) 近休：推杆处于最低位置静止不动的过程。 (10) 近休止角：近休阶段凸轮的转角。 (11) 行程：推杆在推程或回程中移动的距离h 。
a
=
−4hω
2
/
δ
2 0
特点 : 有柔性冲击
适用场合: 中速轻载
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2) 二次多项式运动规律 (等加速等减速运动规律)
回程等加速阶段的运动方程式：
s = h − 2hδ 2 / δ 0'2 v = −4hωδ / δ 0'2 a = −4hω 2 / δ 0'2
回程等减速阶段的运动方程式：
凸轮机构是由凸轮、从动 件和机架三个主要构件组成的 高副机构。
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3. 凸轮机构的特点
优点： 只需设计适当的凸轮轮廓曲线，便可使从动件得到各
种预期的运动规律，而且结构简单、紧凑、设计方便。
缺点： 1) 凸轮与从动件间为点或线接触，易磨损，只宜用于传
力不大的场合； 2) 凸轮轮廓精度要求较高； 3) 从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得笨重。
第一段：正弦加速度加速区段
s = h[(δ / δ 0 ) − sin(2π δ / δ 0 ) /(2π )]
v = hω[1 − cos(2π δ / δ 0 )]/ δ 0
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1) 余弦加速度运动规律 (简谐运动规律)
回程阶段的运动方程式：
s = h[1 + cos(π δ / δ 0')]/ 2 v = −π hω sin(π δ / δ 0') /(2δ 0') a = −π 2hω 2 cos(π δ / δ 0' ) /(2δ 0'2 )
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5-2 推杆的运动规律
1. 基本知识 2. 推杆常用的运动规律 3. 推杆运动规律的选择 4. 推杆运动规律的组合
1. 基本知识
机械原理
第五章 凸轮机构及其设计
(1) 基圆：以凸轮的最小半径为半径所作的圆。 (2) 基圆半径：凸轮理论廓线的最小半径。 (3) 推程：推杆从最低位置运动到最高位置的过程。 (4) 推程运动角：推程阶段凸轮的转角。
当机械的工作过程对推杆的运动规律有完全确定的 要 求，应根据指定的运动规律进行设计。
对于速度较高的凸轮机构，即使机械工作过程对推杆的 运动规律无特殊要求，应首先考虑所选的运动规律使凸轮机 构具有较好的动力特性。
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4. 推杆运动规律的组合
组合后的运动规律应满足的条件：
s = hδ / δ 0 v = hω / δ 0
a=0
特点 : 有刚性冲击 适用场合: 低速、轻载
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
1) 一次多项式运动规律 (等速运动规律)
s = C0 + C1δ v = ds / dt = C1ω
a = dv / dt = 0
回程阶段：δ = 0，s = h δ = δ 0'，s = 0
机械原理 第五章 凸轮机构及其设计
2) 正弦加速度运动规律 (摆线运动规律)
推程阶段的运动方程式：
s = h[(δ / δ 0 ) − sin(2π δ / δ 0 ) /(2π )]
v = hω[1 − cos(2π δ / δ 0 )]/ δ 0
a
=
2π
hω
2
sin(2π
δ
/
δ
0
)
/
δ
2 0
特点 : 无冲击
设计一高速凸轮机构，在工作过程中要求推杆必须采用等速 运动规律。
为了避免冲击，可将等 速运动规律适当加以修正。 如等速运动规律与正弦加速 度运动规律组合。