凸轮机构的运动分析与设计说明
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
加速度： a1 A0推程的前h / 2等加速 A0
a2 A0推程的后h / 2等减速
产生柔性冲击
-A0
0 0 0
导路间的偏置距离,用 e 表示。
凸轮
----推程运动角 δ0
----远休止角 δs
----回程运动角 δ0’
----近休止角
δ
’ s
二、从动件常用的运动规律
ห้องสมุดไป่ตู้
1. 等速运动规律
（以推程为例分析）
s h
位移： s Vt位移曲线为一倾斜直线
速度： v V0速度恒定
v
V0
加速度： 从动件在推程的起始与
终止速度有突变， 使O,1两位置加速度
a
＋∞
无穷大，存在刚性
0
冲击。
a0 a1
0
0
1
-∞
2. 等加速等减速运动规律 （以推程为例分析）
位移：
s1
1 2
At2
s
h
s2
1 2
At2
v
速度： 推程的前h / 2的速度v1 At
推程的后h / 2的速度v2 At a
一、凸轮机构工作过程
推杆
从距凸轮转动中心最近→最远 = 推程 在最远处停止不动 = 远休
从距凸轮转动中心最远→最近 = 回程 在最近处停止不动 = 近休
凸轮基圆：以凸轮转动中心
为圆心,以其轮廓最小向径rb为 半径的圆；
从动件行程: 在推程或回程中
从动件的最大位移,用 h 表示；
偏 距: 凸轮回转中心与从动件
机械设计教案：凸轮机构的认识与盘形凸轮轮廓的设计
授课教案No任务3.1 凸轮机构的认识一、复习10分钟复习上次课学习内容二、教师导课与课程学习：（1）学习提示，教师介绍本任务的学习内容。
15分钟本项目以直动从动件的盘形凸轮机构为例，在从动件等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动（简谐运动）规律条件下，分析了凸轮机构中存在的柔性冲击与刚性冲击。
教师介绍本任务的学习内容：凸轮机构的分类；常用术语；从动件的运动规律；凸轮机构的结构形式；常用材料及热处理（2）分小组学习: 40分钟3.1.1常用设备中的凸轮机构1. 凸轮机构的组成如图所示的凸轮机构是由凸轮、从动件和机架等三个基本构件组成的机构。
2.凸轮机构应用实例自动钻床进给机构、冲床凸轮机构等。
3.1.2凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多，按凸轮和从动件的形状及其运动形式的不同，凸轮机构的分类方法有以下几种：1.按凸轮形状分类(1）盘形凸轮（2）移动凸轮。
（3）圆柱凸轮2.按从动件形式分类（1）尖顶从动件（2）滚子从动件（3）平底从动件从动件的结构形式3.按从动件的运动形式分类学生发言汇报、记录学习笔记学生发言汇报并记录学习笔记阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记No（1）直动从动件直动从动件指相对于机架作直线往复移动的从动件，如图3.1.1中所示。
直动从动件又分为对心直动从动件和偏置直动从动件。
（2）摆动从动件：绕某一固定转动中心摆动的从动件。
4.按凸轮与从动件的锁合方式分类 （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轮廓保持接触，（2）形锁合利用从动件和凸轮特殊的几何形状来维持接触，例如圆柱凸轮机构是利用滚子与凸轮凹槽两侧面的配合来实现形锁合。
3.1.3凸轮机构的常用术语如下：1.凸轮基圆与基圆半径b r2.凸轮的转角δ凸轮相对于某一位置转过的角度，称为凸轮转角δ。
具体包括推程运动角0δ、远停程运动角S δ回程运动角0′δ和近停程运动角Sδ'。
偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构
课程设计论文题目：偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构系部名称：机械工程系专业班级：机自125 学生学号：指导教师：韩洪涛教师职称：教授2014年06月16日偏置直动尖顶从动件凸轮机构，虽然从动件和凸轮之间以高副形式进行连接导致从动件易磨损不能承受较大的载荷,但由于其阅读盘形凸轮轮廓的能力较强,故应用也较为广泛。
大多数教材和专著都是从该机构的运动性能和传力性能两方面进行阐述,相关专题研究也主要论述机构的运动规律、参数选择和优化设计等。
针对效率的设计以及机构参数对效率的影响涉及较少。
本文主要介绍它的设计过程，本文主要运用了一些凸轮的运动规律及其原理。
包括正弦加速度，余弦加速度，反转法原理等。
最终设计出了包括在运动性能和传力性能等方面比较适合的凸轮结构。
关键字：偏置正弦加速度余弦加速度摘要 (1)目录 (2)第一章绪论 (3)第二章课程题目及主要技术参数说明 (4)2.1课题题目 (4)2.2主要技术参数说明 (4)2.3 偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构运动简图 (4)第三章偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构参数分析 (5)3.1基圆半径的确定 (5)3.2从动件运动规律的选取原则 (5)3.3 凸轮机构的偏距 (5)3.4凸轮轮廓设计 (6)第四章偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构设计计算 (7)4.1偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构三视图 (11)4.2偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构理论轮廓图 (12)结论 (14)致谢 (15)参考文献 (16)第一章绪论本文主要讲的是偏置直动尖顶从动件盘形机构的设计计算，在这次设计中运用了主要运用了，机械原理的第九章《凸轮机构及其设计》《高等数学》等的知识。
在这次课程设计中，我的能力有了很大的提高，特别是在理论应用在实践过程中的思考。
1.培养了我们的设计思路训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力。
2.通过在凸轮设计和计算的过程中，锻炼了我们的独立思考能力，了解了凸轮是怎样设计的，以及各种他凸轮的运动规律，基圆半径的确定，还有作图技巧。
凸轮机构的运动规律
凸轮机构的运动规律凸轮机构是一种常用于机械传动中的机构，它利用凸轮的形状和运动规律来实现特定的运动要求。
凸轮机构的运动规律对于机械设计和运动控制具有重要意义。
凸轮机构的运动规律有以下几个方面：1. 凸轮的运动规律凸轮的运动规律是凸轮机构的基础，它决定了凸轮机构的输出运动。
通常情况下，凸轮的运动是旋转运动，凸轮的轮廓形状决定了其运动过程中的位置和速度变化。
凸轮的运动规律可以通过数学建模和实验验证来确定，常见的凸轮运动规律有简谐运动、等角速度运动、等速运动等。
2. 凸轮与从动件的运动关系凸轮与从动件的运动关系是凸轮机构的核心内容，它描述了凸轮运动与从动件的位置和速度之间的关系。
根据凸轮的形状和运动规律，从动件可以做直线运动、往复运动、转动运动等。
凸轮机构的设计目标就是使凸轮与从动件的运动关系能够满足特定的要求，如控制从动件的速度、加速度和位置等。
3. 凸轮机构的运动周期凸轮机构的运动周期是指凸轮一次完整运动所经历的时间。
凸轮机构的运动周期与凸轮的运动规律和从动件的运动规律密切相关。
在设计凸轮机构时，需要根据具体的运动要求确定凸轮的运动周期，使凸轮机构能够满足系统的运动速度和节奏要求。
4. 凸轮机构的运动稳定性凸轮机构的运动稳定性是指在运动过程中凸轮和从动件之间的运动关系是否能够保持稳定。
凸轮机构的运动稳定性取决于凸轮的形状和运动规律，以及从动件的运动特性。
如果凸轮机构的运动稳定性不好，就会导致从动件运动不平稳，影响机械系统的正常工作。
5. 凸轮机构的优化设计凸轮机构的优化设计是指在满足特定运动要求的前提下，通过合理设计凸轮的形状和运动规律，使凸轮机构具有更好的运动性能和工作效率。
优化设计可以通过数学建模和仿真分析来实现，以提高凸轮机构的工作精度和可靠性。
总结起来，凸轮机构的运动规律对于机械设计和运动控制具有重要意义。
凸轮的运动规律、凸轮与从动件的运动关系、凸轮机构的运动周期、运动稳定性以及优化设计等方面的研究，可以为凸轮机构的设计和应用提供理论依据和实践指导，进一步推动机械传动技术的发展和创新。
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。
齿轮凸轮组合机构解析法设计
齿轮凸轮组合机构解析法设计摘要：齿轮凸轮组合机构是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各种机械设备中。
本文将采用解析法进行齿轮凸轮组合机构的设计，通过对齿轮凸轮组合机构的结构和原理进行分析，结合运动学方程和几何关系，以及相应的计算方法，可以得到齿轮凸轮组合机构的设计参数。
最后，通过实例验证了解析法的有效性和可行性。
1.引言齿轮凸轮组合机构是一种将齿轮和凸轮两种机构组合在一起的传动装置。
在齿轮机构中，利用互相啮合的齿轮来传递力矩和运动。
而在凸轮机构中，通过凸轮的凸起部分与从动件接触或离开来实现运动传递。
齿轮凸轮组合机构的设计涉及到几何形状、尺寸、齿轮齿数等多个参数，因此需要采用解析法进行设计。
2.齿轮凸轮组合机构的结构和原理齿轮凸轮组合机构由齿轮轴、凸轮轴和从动件组成。
齿轮轴上固定有一个或多个齿轮，凸轮轴上固定有一个凸轮。
从动件由凸轮的凸起部分与齿轮的齿啮合或分离来实现传动。
齿轮的齿数和凸轮的凸起部分的形状决定了齿轮和凸轮之间的运动规律。
3.齿轮凸轮组合机构的解析法设计步骤（1）确定齿轮和凸轮的齿数和凸起部分的形状。
齿轮和凸轮的齿数可以根据所需的传动比进行确定。
凸轮的凸起部分的形状可以通过给定的运动规律进行确定，比如简谐运动规律、等角速度运动规律等。
（2）建立齿轮凸轮组合机构的运动学方程。
运动学方程是描述齿轮凸轮组合机构各部件运动规律的方程。
通过建立从动件运动轨迹与凸轮轴的相对位置之间的关系，可以建立运动学方程。
（3）根据几何关系推导出相关参数。
通过几何关系，可以得到齿轮凸轮组合机构的相关参数，如齿轮的模数、分度圆直径、凸轮的基圆半径、凸起部分的形状参数等。
（4）根据计算方法计算设计参数。
根据所得到的齿轮凸轮组合机构的相关参数，可以利用计算方法进行具体的计算，如齿轮啮合位置的计算、齿轮啮合角的计算、齿轮模数的计算等。
（5）验证设计结果的可行性。
通过实例验证所得到的设计结果的可行性和有效性。
可以利用CAD软件进行设计和模拟仿真，通过调整设计参数，得到最佳的设计方案。
第六章凸轮机构设计
第七章凸轮机构设计（4学时）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7.1 凸轮机构的应用及分类一．凸轮机构的应用凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装臵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。
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。
下面我们先看两个凸轮使用的实例。
图6—1所示为以内燃机的配气凸轮机构，凸轮1作等速回转，其轮廓将迫使推杆2作往复摆动，从而使气门3开启和关闭（关闭时借助于弹簧4的作用来实现的），以控制可燃物质进入气缸或废气的排出。
如图6—2所示为自动机床中用来控制刀具进给运动的凸轮机构。
刀具的一个进给运动循环包括：1）刀具以较快的速度接近工件；2）道具等速前进来切削工件；3）完成切削动作后，刀具快速退回；4）刀具复位后停留一段时间等待更换工件等动作。
然后重复上述运动循环。
这样一个复杂的运动规律是由一个作等速回转运动的圆柱凸轮通过摆动从动件来控制实现的。
其运动规律完全取决于凸轮凹槽曲线形状。
由上述例子可以看出，从动件的运动规律是由凸轮轮廓曲线决定的，只要凸轮轮廓设计得当，就可以使从动件实现任意给定的运动规律。
同时，我们可以看出：凸轮机构的从动件是在凸轮控制下，按预定的运动规律运动的，这种机构具有结构简单、运动可靠等优点。
但是，由于是高副机构，接触应力较大，易于磨损，因此，多用于小载荷的控制或调节机构中。
二．凸轮机构的分类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（1）盘形凸轮：如图 6-1所示，这种凸轮是一个具有变化向径盘形构件，当他绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直与凸轮轴的平面内运动。
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
凸轮机构运动特性的分析与研究
Ｊ ＿ｅ ｐｏ
【 ： — ｓｎ叩ｑ ｙ ｐ ｉ
（） １ ３
、 。 Ｊ 为廓 线 离 Ｄ ｆ 副低 代 简 化 成 曲柄 式 中 ： 为轮 廓 线 上 任 意 离 散 点 的 坐标 ； 滑块 机 构 。由于 上 节 散点 曲率半径 ； 为廓线离散点法线的倾角。 我 们 得 到 了 典 型 的 四 杆 机 构 的 运 动 分
轮机 构运 动 特性 表 达式 。机 构 运动 特性 的分析 为机 构 后 续 的 动力 分析 和优化 设 计提 供 了参考 依据 。
［ 参考文献 ］
接 得 到 凸 轮 机 构 运
动 特性 。
如图 ５ 所示 ，设 滑 块 的位 移 以 曲柄 和 连杆 拉 直共
线 时 的位置 为 坐标原 点 。 滑块 的位 移 为 ：＝ （ － ｏＯ ＋ （ － Ｏ￣） 。 １ ｃ ｓ ）ｂ ］ ＣＳ （） ６
位置 ： ｃ ｓｌ ２ｏＯ＋ ３ｏＯ＝ ４Ｊ 』 Ｏ也 ｃ ｓ２Ｌ ｃｓ３Ｌ ｏ
Ｌｌｏ Ｏ＋ ｃ ｓ ３ ２ｏ Ｏ ｓ ｌ ３ｏ Ｏ ｃ ｓ ２ ｃ ｝
速 度 ： Ｌｓ Ｏ＋ＥＬｓ Ｏ＋ｏ ｓｎ ３０｝ ｌｌｎ １（ ２ｉ ２ｔ正３ｉＯ＝ ｉ Ｊ ｎ ２
∞ｌ ｌ ｓ Ｉ（正３ Ｓ ３Ｗ Ｌ Ｃ Ｓ ２ Ｊ Ｌ ｃ Ｏ＋ ｃ Ｃ ８＝ ２ ２Ｏ ０ ｏ ， Ｏ
（２ １）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
似 ，唯一 不 同且需 要 说 明的 是 图 ３为凸 轮轮 廓 的一 部 分
简化 得到 ， 到 的关 系 式仅 为 全部 解 的一 部分 ， 得 全部 解 应
如 凸轮 轮廓 线无 法 用参 数 方 程表 示则 可 以用 一组 离 散点
该 是 一个 由若 干个 轮廓 段关 系式 组成 的分 段 函数 。
第4章凸轮机构及简谐运动机构
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
三、对心直动平底从动件盘形凸轮
已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω 1和从动件 运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
7’ 5’ 3’ 8’ 9’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
-ω 1
ω1
1’ 2’ 3’ 12 4’ 3 4 5’ 5 6’ 6 7 7’ 8 8’
1’
1 3 5 78
15 14’ 14 13’ 13 12 11 9 10 12’
11’ 设计步骤： 10’ 9’ ①选比例尺μ l作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。 ④作平底直线族的内包络线。
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
四、摆动从动件盘形凸轮机构
已知凸轮的基圆半径rmin， 角速度ω 1，摆杆长度l以 及摆杆回转中心与凸轮 回转中心的距离d，摆杆 角位移方程，设计该凸 d 轮轮廓曲线。
4’ 3’ 2’ 1’ 1 2 3 4
A l
φ1
A1 ω 1
5’ 6’
7’ 8’ 5 6 7 8
A8
B’2 φ2 B’1 A2 B’3 B B2 B3 B 1 B’φ3 4 ω rmin 1 120° 4 B A3 90 ° B8 60 ° B5 B6 B’6
φ4
B’5 A4
A7
φ7
A6
B7 B’7
φ6
A
φ5
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
4-4 凸轮机构设计中应注意的问题
一、压力角与凸轮的基圆半径 压力角α：从动件上受力方向与运动方向所夹的锐角。 受力分析（不计凸轮与从动件的摩擦）： α = α(t) Fy= Fn cosα Fx= Fn sinα
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（1）、对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构
s
h
已知：rb ，推杆运动规律，凸
轮逆时针方向转动。
设计：凸轮廓线
求解步骤：
0
120 600
900
① 定比例尺 ② 初始位置及推杆位移曲线 ③ 确定推杆反转运动占据的
间t或凸轮转角δ 变化的规律。
s
A’
基圆，基圆半径rb 推程，推程运动角t
h
A
s’
D
t s
h
动画演示
0
t
B
t
s
h
s’
推程
远休止
回程
近休止
回程，回程运动角h C 休止，休止角s、s’
行程（推程或回程中移动的距离），h
运动线图：从动件的位移s、速度v、加速度a
⑥ 将各位置点联接成光滑的曲线,即为
理论轮廓曲线；
⑦ 作出高副元素的包络线。
900
900
理论轮廓 实际轮廓
（3）、对心直动平底推杆盘形凸轮机构
s
h
已知：rb ，推杆运动规律，凸
轮逆时针方向转动
设计：凸轮廓线
0
120 600
900
求解步骤：
实际轮廓
① 定比例尺 ② 初始位置及推杆位移曲线 ③ 确定推杆反转运动占据的各位置点；
锁止弧
槽轮每转动一次和停 歇一次构成一个运动 循环。
槽轮机构的特点： 结构简单、工作可靠
适用于分度、转位等步进机构
（二）、槽轮机构的类型 1、 外槽轮机构
2、 内槽轮机构
3、 空间槽轮机构
三、不完全齿轮机构
一、工作原理 由普通齿轮机构演化而来，不同之处在于轮齿不布满整个
圆周。主动轮转一周，从动轮转1/4周。从动轮停歇时，主动 轮上的锁住弧与从动轮上的锁住弧互相配合锁住，以保证从动 轮停歇在预定位置上。
二、特点和应用
从动轮每转一周的停歇时间、运动时间及每次转动的角度 变化范围都较大，设计较灵活；但加工工艺复杂，从动轮在运 动开始，终了时冲击较大，故一般用于低速、轻载场合。
环节四、课堂小结与任务布置
小结：
凸轮机构的类型、特点及应用； 凸轮轮廓曲线的设计； 常见的间隙机构。
任务:综合运用前述所学创新设计一机械机构
δ a
δ
（4）、正弦加速度运动规律 运动线图
s
h
0 123
v
456
t
78
t
a
t
冲击特性：·无冲击 适用场合：高速轻载
三、凸轮轮廓轮廓设计
“反转法“原理
-
o
0 1”
‘
2” 3”
o
4”
作图法设计凸轮廓线
作图步骤：
① 根据从动件的运动规律：作出位移线图S-δt，并等分角
1）已知条件：位移线图如下，基圆半径为rb=40mm， 凸轮以等角速度ω1逆时针转动，试绘制凸轮的轮廓曲 线。
H S
0
1800
2100
3000
3600
图解法设计凸轮轮廓
解: 1. 把位移曲线等分成12等份，编号
2. 按 1：1 比例作基圆，分12等份，逆着凸轮转向编号
3. 作等分射线
4. 在等分射线上截取相应角度的位移，得尖顶各位置
视野拓展 间歇运动机构
用以实现制动、进给、转位或分度功能。
一、棘轮机构
（一）、棘轮机构的组成
棘轮机构由摆杆、 棘爪、棘轮、机架、止 回爪等部分组成。
棘轮机构的工作原理、特点和应用
摆杆1左右摆动，当摆杆左摆时，棘爪4插入棘轮3的齿内 推动棘轮转过某一角度。当摆杆右摆时，棘爪4滑过棘轮3，而 棘轮静止不动，往复循环，制动爪5防止棘轮反转。
如果要求摇杆往复运动时都能使棘轮向同一方 向转动，则可采用图所示的双动式棘轮机构。
如果要求棘轮作双向间歇运动时，可采用具有矩 形齿的棘轮以及与之相适应的双向棘爪。
有齿的棘轮机构运动可靠，从动棘轮容易实现有级 调节，但是有噪声、冲击，轮齿易摩损，高速时尤其严 重，常用于低速、轻载的间歇传动。
起重机、绞盘常用棘轮机构使提升的重物能停在任 何位置，以防止由于停电等原因造成事故。
偏置直动滚子推杆 盘形凸轮机构
摆动平底推杆 盘形凸轮机构
从动件的常用运动规律
一、凸轮机构从动件运动 规律与凸轮形状的关系
位 移 线 图 的 形 成
从动件的常用运动规律
反转 法求 位移 线图
二、从动件常用的运动规律
1、凸轮机构的基本名词术语
从动件的运动规律是指从动件的位移、速度、加速度等随时
各位置点
④ 将各位置点联接成光滑的 曲线,即为轮廓曲线。
900
（2）、对心直动滚子推杆盘形凸轮机构
s
h
已知：rb ，推杆运动规律，滚
子半径rk, 凸轮逆时针方向转动
设计：凸轮廓线
0
求解步骤：
120 600
① 定比例尺
② 初始位置及推杆位移曲线（注：两
条廓线，理论／实际廓线）
③ 实际廓线基圆rmin ④ 理论廓线基圆rb ⑤ 确定推杆反转运动占据的各位置；
5. 用曲线光滑连接各点，得凸轮轮廓曲线
H S
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12
10
9
8 7
0 1 2
3
4 65
2、滚子对心移动从动件盘形凸轮的设计
按尖底从动件的设计方法， 作出理论轮廓曲线在理 论轮廓上画出一系列滚 子，画出滚子的内包络 线得到实际轮廓曲线。
理论廓线
实际廓线
了解
900
900
环节三、小组讨论—完成任务
任务：设计内燃机凸轮配气机构。
已 知理论轮廓基圆半径 rb=40mm，从动件的运动规律如 下图所示，凸轮逆时针转动，试用作图法设计内燃机配气机构 盘形凸轮轮廓曲线。
s
30
0
900 600
120
900
图解法设计凸轮轮廓
1、尖顶对心移动从动件盘形凸轮的设计
④ 作推杆高副元素的包络线。
900
（4）、偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构
s
h
已知：rb，偏置圆半径e，推杆运
动规律，凸轮逆时针方向转动
设计：凸轮廓线
0
求解步骤：
120 600
① 定比例尺 ② 初始位置及推杆位移曲线 ③ 偏距圆、基圆 ④ 确定推杆反转运动占据的各位置点； ⑤ 作推杆高副元素的包络线。
凸轮机构：凸轮是一个具有 曲线轮廓的构件。含有凸 轮的机构称为凸轮机构。 它由凸轮、从动件和机架 组成。
自动送料机构
靠 模 车 削 机 构
3、凸轮机构的分类
（1）、按凸轮的形状分
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
凸轮绕固定轴回转
相当于机架往复直线移动 可看成是移动凸轮卷在圆柱体上
（2）、按从动件几何形状分
自行车后轮
牛头刨床的横向进给机构
(二)、棘轮机构的类型
1、 外接棘轮机构
2、 内接棘轮机构
3、 双棘爪棘轮机构
4、 双向棘轮机构
二、槽轮机构
（一）、槽轮机构的组成
典型槽轮机构 由主动拨盘、 从动槽轮和机 架等组成。
槽轮机构的结构及工作原理
定位盘 拨盘
定位弧
槽轮
1
O1
O2
2
工作原理：拨盘的连续 运动转换为槽轮的单向 间歇运动。
优点：
结构简单、紧凑，占用空间小； 具有多用性和灵活性，只要恰当地设计凸轮的轮廓曲线，可使从动件
实现任意预定的运动规律。
缺点：
易于磨损, 多用于传力不大的场合； 凸轮轮廓精度高，加工难度较大； 从动件的行程不能过大，否则使凸轮笨重。
2、凸轮机构的应用
进刀凸轮机构
凸轮机构的优点：
只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动件复杂的运动 规律；结构简单，运动可靠。 缺点：从动件与凸轮接触应力大， 易磨损 用途：载荷较小的运动控制
凸轮绕定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮轴 的平面内运动。
盘形凸轮机构
盘形凸轮实物
② 移动凸轮——当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远 时，盘形凸轮就演化成了移动凸轮。凸轮呈板状， 相对机架做直线运动。
移动凸轮
靠模车削机构
③ 圆柱凸轮——凸轮是一个具有曲 线凹槽或端面曲线轮廓的圆柱，可 以看成是把移动凸轮卷成圆柱体演 化而成。
自动送料机构
圆柱凸轮实物
2、按从动件形状及运动类型分：
①尖顶从动件 ②滚子从动件 ③平底从动件 ④直动从动件 ⑤摆动从动件
三、凸轮机构的应用举例
1、自动送料机构
2、内燃机配气机构
3、绕线机构
凸轮打包送书机构
一般凸轮机构的命名原则
布置形式＋运动形式＋推杆形状＋凸轮形状
对心直动尖顶推杆 盘形凸轮机构
尖顶从动件 滚子从动件
平底从动件
能与任意凸轮轮廓保持接触， 可实现复杂的运动规律；易磨 损，只宜用于轻载、低速
耐磨、承载大，较常用
接触面易形成油膜，利于润 滑，常 用于高速运动；配合 的凸轮轮廓必须全部外凸
（3）、按凸轮与从动件的锁合（维持高副接触）形式分
力锁合凸轮机构 依靠从动件的重力、弹簧力或其他外力
等随时间t或凸轮转角变化的关系图。
2、从动件常用的运动规律
从动件的运动规律的数学方程式为：
位移
S2 f ( )
速度
v2