常用机构凸轮机构
凸轮机构各种类型
第二十七讲
下一讲
学时：2学时
课题：第十章
凸轮机构 10.1 概述 10.2 常用的从动件运动规律
目的任务：熟悉凸轮机构的应用和特点及类型，理解常用的从动件运动规律，能够绘制位移线图
重点:凸轮机构的应用和特点及类型
难点：立体凸轮机构运动的实现
教学方法：利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。
第十章 凸轮机构
10.1概述
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。但另一方面，由于凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力不大的场合。
10.1.1 凸轮机构的应用（工程应用案例）
内燃机 配气机构 凸轮机构
自动车床上的走刀机构
分度转位机构
靠模车削机构
10.1.2 凸轮机构的分类
凸轮机构的类型很多，常就凸轮和从动杆的端部形状及其运动形式的不同来分类。
(1) 按凸轮的形状分
1)盘形凸轮(盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转)
尖顶移动从动杆盘形凸轮机构 尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构
滚子移动从动杆盘形凸轮机构
滚子摆动从动杆盘形凸轮机构
平底移动从动杆盘形凸轮机构 平底摆动从动杆盘形凸轮机构
2)移动凸轮(移动凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动。)
移动从动杆移动凸轮机构
摆动从动杆移动凸轮机构
3)圆柱凸轮(圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。)
圆柱凸轮 自动送料机构
4)曲面凸轮
按锁合方式的不同凸轮可分为：力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；形锁合凸轮，如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。
凸轮机构
机械基础一轮复习资料
(凸轮机构)
【复习要求】
1.了解凸轮机构的分类、应用及特点；
2.了解凸轮轮廊曲线的画法，熟悉常用位移曲线的画法；
3.掌握基圆半径、行程、压力角等基本参数的概念及它们对工作的影响；
4.掌握凸轮从动件的常用运动规律及其特点和应用。
【知识网络】
【知识精讲】
一、凸轮机构的基本概念
1.凸轮：具有控制从动件运动规律的曲线轮廓的构件。
2.凸轮机构：由凸轮、从动件和机架组成的传动机构，该机构中凸轮作主动件并作等速转动(往复移动)。
3.基圆(基圆半径)：以凸轮回转中心为圆心，以凸轮理论廓线的最小回转半径为半径所作的圆称为基圆。
该圆的半径称为基圆半径，用r0表示。
4.凸轮理论廓线：凸轮从动件的参考点(尖端或滚子中心或平底中点)在凸轮平面内的运动轨迹。
5.凸轮实际廓线：直接与从动件接触的凸轮廓线。
6.位移及行程：凸轮转过一个角度，从动件对应移动的距离，称为从动件的位移S。在凸轮一转中，从
动件所能达到的最大位移称为行程，用符号h表示。
7.压力角(α)：凸轮理论廓线上某点的法线方向(即从动件的受力方向)和从动件运动速度方向之间所
夹的锐角。
8.S—δ曲线：表达从动件位移S与凸轮转角δ关系的曲线。
9.转角(运动角)δ：凸轮转过的角度。
二、凸轮机构的应用特点
1.高副机构易磨损，结构简单、紧凑，传动力较小。 2.能严格实现从动件的运动要求，从动件的运动规律可任意拟定。
3.可高速起动，但高速凸轮精确设计困难。
4.加工方便容易，广泛用于自动化机械中。
三、凸轮机构的分类(见表)
分类方法 类 型 特 点
按凸轮形状分 盘形凸轮 靠回转半径的变化推动从动件产生平面运动；结构简单，行程较小，应用最广泛
移动凸轮 相当于r→∞的盘形凸轮，靠凸轮往复移动带动从动件产生平面运动，常用于仿形机构
圆柱凸轮 相当于板状凸轮卷在圆柱体上而形成的，凸轮与从动件运动不共面，产生空间运动，可用较小径向尺寸得到较大的行程
凸轮机构分类
凸轮机构分类
凸轮机构是一种常见的机械传动装置，用于将旋转运动转换为直线或非旋转运动。它以凸轮为基础设计，通过凸轮的形状和运动方式来实现特定的运动要求。根据凸轮的形状和工作原理的不同，凸轮机构可以分为四种主要类型：滑动副凸轮机构、转动凸轮机构、连杆凸轮机构和滚子凸轮机构。
滑动副凸轮机构是最简单的一种凸轮机构，它由凸轮和滑块组成。滑块沿着凸轮的轮廓线滑动，从而实现凸轮的运动要求。滑动副凸轮机构常用于一些简单的运动要求，例如提升重物或控制门窗的开关。
转动凸轮机构是一种常见的凸轮机构，它由凸轮和摇杆组成。凸轮的轮廓线决定了摇杆的运动方式。当凸轮旋转时，摇杆跟随凸轮的轮廓线做往复运动，实现特定的功能。转动凸轮机构常用于汽车发动机中的气门控制系统，通过凸轮的运动来控制气门的开闭。
连杆凸轮机构是一种复杂的凸轮机构，它由凸轮、连杆和曲柄轴组成。凸轮的轮廓线决定了连杆的运动方式。当凸轮旋转时，连杆跟随凸轮的轮廓线做往复运动，实现特定的功能。连杆凸轮机构常用于内燃机中的曲轴连杆机构，通过凸轮的运动来驱动活塞做往复运动。
滚子凸轮机构是一种高精度的凸轮机构，它由凸轮和滚子组成。滚子凸轮机构的凸轮轮廓线通常是非常复杂的曲线，滚子沿着凸轮轮廓线滚动，从而实现凸轮的运动要求。滚子凸轮机构常用于需要高精度和高速度运动的场合，例如数控机床的进给系统。
除了以上四种常见的凸轮机构，还有一些特殊的凸轮机构，例如斜轮凸轮机构、伺服凸轮机构等。这些凸轮机构都是根据具体的运动要求和设计需求而设计的，具有各自独特的特点和应用领域。
凸轮机构在机械传动中起着重要的作用。它可以将旋转运动转换为直线或非旋转运动，实现各种不同的功能和应用。不同类型的凸轮机构适用于不同的运动要求，设计和选择合适的凸轮机构是确保机械设备正常运行和高效工作的关键。因此，对凸轮机构的分类和了解，对于机械工程师和设计师来说是非常重要的。
凸轮机构是一种常见的机械传动装置，根据凸轮的形状和工作原理的不同，可以将其分为滑动副凸轮机构、转动凸轮机构、连杆凸轮机构和滚子凸轮机构等四种主要类型。每种类型的凸轮机构都有其独特的特点和应用领域，设计和选择合适的凸轮机构对于确保机械设备的正常运行和高效工作至关重要。
生活中运用凸轮机构的例子
- 1 - 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 - 2 - 了便利和舒适。
凸轮机构原理
凸轮机构原理
凸轮机构是一种常见的机械传动装置，它通过凸轮的旋转运动将其上连接的零件带动实现特定的运动规律。在本文中，将介绍凸轮机构的原理及其应用。
一、凸轮机构的基本原理
凸轮机构由凸轮、从动件和驱动件组成。其中，凸轮是核心部件，它通常形状为圆柱体，其轴线与从动件轴线平行。凸轮的外表面通常具有不规则的形状，以满足特定的运动要求。从动件与凸轮接触并被驱动进行运动，驱动从动件的力来自于驱动件。
凸轮机构的工作原理是基于凸轮的旋转运动。当凸轮旋转时，凸轮上的形状会与从动件进行接触，从而产生驱动力。凸轮的形状决定了从动件的运动规律，可以实现直线运动、转动运动或复杂的轨迹运动等。
在凸轮机构中，凸轮的运动通常是以连续的方式完成的。当凸轮旋转一周后，以不同速度和运动规律运动的从动件会回到初始位置，从而实现特定的往复或连续运动。在某些凸轮机构中，凸轮的速度和角度可以通过其他传动装置进行调节，以实现调整从动件的运动规律。
二、凸轮机构的应用
凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，其中最常见的是内燃机的气门控制系统。在内燃机中，凸轮机构负责控制气门的开关，以实现燃烧室的进气和排气。凸轮机构通过凸轮和气门杆的连接，将凸轮的旋转运动转换为气门的上下运动，从而实现气门的开启和关闭。不同类型内燃机根据其工作原理和要求，凸轮机构的设计和形状也会有所不同。
此外，凸轮机构还应用于机床、自动化生产线、纺织机械等领域。在机床中，凸轮机构可以用于驱动工作台、进给机构和切削工具等，以实现工件的加工和加工过程的自动化。在自动化生产线中，凸轮机构可以配合其他传动装置，如链条、齿轮等，实现物料的输送和组装。而在纺织机械领域，凸轮机构则常用于纺纱机、织布机等的驱动系统，以实现纱线的拉伸和布匹的运动。
凸轮机构的应用范围非常广泛，其原理简单可靠，具有良好的可控性和稳定性。通过根据具体的运动要求设计凸轮的形状和相关的传动装置，可以实现各种复杂的运动规律，为机械运动的控制和操作提供了有效的解决方案。
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。
凸轮机构分类 2
凸轮机构分类
一、凸轮机构概述
凸轮机构是一种通过凸轮和摇杆等连杆机构实现传动和运动转换的装置。凸轮机构由凸轮、摇杆、推杆、曲轴等组成，广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域。凸轮机构的分类主要基于凸轮的形状、工作方式和应用场景等因素。
二、按照凸轮形状分类
2.1 圆形凸轮机构
圆形凸轮机构是最常见也是最基本的凸轮机构之一。其凸轮轮廓为圆形，摇杆与凸轮接触点向心方向移动，实现推杆的往复运动。圆形凸轮机构适用于需要直线运动的场景，如发动机气门机构中的凸轮轴。
2.2 椭圆形凸轮机构
椭圆形凸轮机构的凸轮轮廓为椭圆形，通过摇杆的转动将椭圆形凸轮的旋转运动转换为推杆的直线运动。椭圆形凸轮机构常用于需要大范围直线运动的场合，如适用于大型机床上的送料机构。
2.3 心形凸轮机构
心形凸轮机构的凸轮轮廓为心形，通过摇杆的转动将心形凸轮的旋转运动转化为推杆的往复运动。心形凸轮机构常用于需要快速往复运动的场合，如内燃机活塞连杆机构。
2.4 非圆形凸轮机构
非圆形凸轮机构的凸轮轮廓不是简单的圆形、椭圆形或心形，而是根据具体需求设计的复杂轮廓。非圆形凸轮机构能够实现更灵活的运动曲线，常用于需要复杂、非线性运动的场合，如工业机器人的关节运动机构。 三、按照工作方式分类
3.1 单凸轮机构
单凸轮机构只包含一个凸轮，通过凸轮与摇杆的作用，将凸轮的旋转运动转化为推杆的直线运动。单凸轮机构结构简单，应用广泛，适用于一对一运动转换的场合。
3.2 复凸轮机构
复凸轮机构包含多个凸轮，每个凸轮控制一个摇杆，通过摇杆的运动将多个凸轮的旋转运动转化为推杆的复杂运动。复凸轮机构能够实现多种运动模式的切换，常用于需要多种工作状态切换的场合。
3.3 双凸轮机构
双凸轮机构是一种特殊的复凸轮机构，由两个对称的凸轮和摇杆组成。双凸轮机构常用于需要同时控制两个推杆的场合，如汽车发动机的进气和排气凸轮轴。
3.4 偏心凸轮机构
偏心凸轮机构是一种通过凸轮轴的偏心程度来控制推杆运动的装置。凸轮轴相对于摇杆轴的偏心距离决定了推杆的运动速度和运动方向。偏心凸轮机构常用于需要调节推杆运动速度和幅度的场合，如纺织机械上的传送带调速装置。
凸轮机构的分类
凸轮机构是机械传动中常用的一种机构，它通过凸轮的旋转运动来实现机械零件的运动。
凸轮机构的种类很多，按照其结构和运动特点可以分为以下几类。
一、摇杆凸轮机构
摇杆凸轮机构是最简单的凸轮机构之一，它由凸轮、摇杆和连接件组成。摇杆的一端与凸
轮相接触，另一端与被控件连接。当凸轮旋转时，摇杆随之运动，从而带动被控件做相应
的运动。摇杆凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机中的气门机构、印刷机
中的压印机构等。
二、滑块凸轮机构
滑块凸轮机构由凸轮、滑块和连接件组成。滑块与凸轮相接触，通过滑块的运动来带动被
控件做相应的运动。滑块凸轮机构具有结构简单、运动平稳等优点，广泛应用于各种机械
设备中，如车床、钳工机床等。
三、曲柄凸轮机构
曲柄凸轮机构由凸轮、曲柄、连杆和被控件组成。曲柄与凸轮相接触，通过曲柄的旋转运
动来带动连杆做相应的往复运动，从而带动被控件做相应的运动。曲柄凸轮机构广泛应用
于各种机械设备中，如汽车发动机中的连杆机构、农机中的割草机构等。
四、凸轮滚子机构凸轮滚子机构由凸轮、滚子和被控件组成。滚子与凸轮相接触，通过滚子的滚动运动来带
动被控件做相应的运动。凸轮滚子机构具有运动平稳、噪音小等优点，广泛应用于各种机
械设备中，如纺织机中的绞车机构、印刷机中的印刷机构等。
五、凸轮齿轮机构
凸轮齿轮机构由凸轮、齿轮和被控件组成。齿轮与凸轮相接触，通过齿轮的转动运动来带
动被控件做相应的运动。凸轮齿轮机构具有结构紧凑、运动平稳等优点，广泛应用于各种
机械设备中，如汽车发动机中的凸轮轴机构、机床中的进给机构等。
六、凸轮链条机构
凸轮链条机构由凸轮、链条和被控件组成。链条与凸轮相接触，通过链条的运动来带动被
控件做相应的运动。凸轮链条机构具有结构简单、运动平稳等优点，广泛应用于各种机械
设备中，如食品机械中的输送机构、纺织机中的绞车机构等。
总之，凸轮机构是机械传动中常用的一种机构，它具有结构简单、运动平稳等优点，广泛
应用于各种机械设备中。不同类型的凸轮机构各有特点，应根据具体的使用要求来选择合
常用机构的类型工作原理
- 1 - 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。
凸轮机构及其设计知识点
凸轮机构及其设计知识点
凸轮机构是一种常用于机械传动和控制系统中的重要装置，它通过凸轮的形状和运动将旋转运动转化为直线或近似直线的运动。本文将介绍凸轮机构的基本原理、分类以及一些重要的设计知识点。
一、凸轮机构的基本原理
凸轮机构利用凸轮的形状和运动来控制其他机械零件的运动，实现特定的功能。其基本原理是通过凸轮的旋转或往复运动，驱动连杆等机械零件产生相应的运动。凸轮机构的核心是凸轮轴，它负责凸轮的运动和传递动力。
二、凸轮机构的分类
凸轮机构可以按照凸轮的形状、运动方式以及工作和运动周期的不同进行分类。常见的分类方法有以下几种：
1.按照凸轮的形状：
- 圆形凸轮：凸轮轮廓为圆形，可将旋转运动转化为直线运动。
- 椭圆形凸轮：凸轮轮廓为椭圆形，可实现不同的工作周期。
- 特殊形状凸轮：凸轮轮廓根据实际需要来设计，如心形凸轮、叶形凸轮等。
2.按照凸轮的运动方式：
- 旋转凸轮：凸轮沿着轴线的旋转运动。 - 往复凸轮：凸轮沿直线方向的往复运动。
3.按照工作和运动周期：
- 连续工作凸轮机构：凸轮连续不断地运动，如发动机中的气门机构。
- 非连续工作凸轮机构：凸轮只在特定的时间段内运动，如变速器中的换挡机构。
三、凸轮机构设计的知识点
凸轮机构的设计需要考虑到多个方面的因素，下面是一些设计中需要注意的知识点：
1.选择适当的凸轮形状：根据所需的运动要求，选择合适的凸轮形状，如圆形、椭圆形或特殊形状。
2.确定凸轮的尺寸和运动参数：根据实际需求和运行环境，确定凸轮的尺寸和运动参数，如直径、偏心距离、转速等。
3.凸轮与连杆系统的设计：凸轮与连杆系统的设计需要考虑到运动学和动力学要求，确保凸轮的运动能够正确地传递给连杆系统。
4.选择适当的材料和制造工艺：凸轮机构需要承受较大的载荷和摩擦，选择适当的材料和制造工艺可以提高其使用寿命和运行效率。
5.考虑凸轮的润滑和冷却：凸轮与其他零件的接触面需要进行润滑和冷却，以减少摩擦和热量产生，提高凸轮的工作效率。 6.进行动态和静态的力学分析：通过力学分析，可以评估凸轮机构的运动特性和受力情况，并进行相应的优化设计。