端面凸轮的运动分析
第二节凸轮机构
二、凸轮机构的应用
凸轮机构一般适用于实现复杂的运动 规律且传递动力不大的场合，如自动机械、 仪表、控制机构和调节机构中。
三、凸轮机构的基本参数
1.基圆
以凸轮的最小半径rb所作的圆称 为基圆， rb称为基圆半径。
（1）移动从动件 从动件做往复
直线移动。
2.按从动件的运动方式分类
（2）摆动从动件 从动件做往复摆动。
3.按从动件末端形状分类
（1）尖顶从动件
尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，因 而能实现任意预期的运动规律，但尖顶极易 磨损，故只适用于受力不大的低速场合。
3.按从动件末端形状分类
（2）滚子从动件
欢迎指导
平面四杆机构工作特点
曲柄
摇杆
回转运动
往复摆动
平面四杆机运动都比较 简单，无法实现复杂运动。 在新的一节里我们来学习讨 论能实现复杂运动的机构： 凸轮机构
第二节 凸轮机构
凸轮机构能实现复杂运动规律 图中的凸轮机构，当顺时
针旋转时，其运动规律如下表 所示，它的位移曲线见下图。
凸轮转角（δ） 00～900
为了避免刚性冲击或强 烈振动，在实际应用时可采 用圆弧、拋物线或其它曲线 对凸轮从动件位移线图的两 端点进行修正。
四、从动件的常用运动规律
2.等加速等减速运动规律
位移曲线：拋物线。故又称拋物线运动规律。 速度曲线：斜直线。但运动开始和运动终止
的瞬间速度有突变。 加速度曲线：平行于横坐标的直线,但运动开
滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩 擦，磨损较小，可用来传递较大的 动力，应用最广泛。
3.按从动件末端形状分类
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变化的规律。
这种规律可用方程表示，亦可用线图表示。
s s(t) vv(t) aa(t)
推程、远休止、回程、近休止 当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。
2.从动件的常用运动规律
等速运动规律：是指从动件在推程或回程的运动速度为常数的运动规 律。凸轮以等角速度转动，从动件在推程中的行程为h。从动件作等速运动 规律的运动线图如图所示。其位移曲线为斜直线，速度曲线为平直线，加 速度曲线为零线。
这些直线的包络曲线就是平底从动杆凸轮的实际轮廓曲线
轮廓的控制下按预定的运动规律作 其凸轮是具有曲线轮廓、作往复直线移动的构件，它可看成是转动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。
其凸轮是圆柱面上开有凹槽的圆柱体，可看成是绕卷在圆柱体上的移动凸轮，利用它可使从动件得到较大的行程。
往复移动或摆动。 2、A点与理论轮廓曲线重合做出相应的代表平底的直线。
对于内凹的凸轮廓线 ：
是一种高副机构。其中凸轮是一个 实际轮廓相交而造成从动件运动失真
对心滚子移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计
具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常 在结构空间允许条件下，可适当将基圆半径取大些，以利于改善机构的传力性能，减少磨损和减少凸轮廓线的制造误差。
二、从动件的常用运动规律
作连续等速转动，从动件则在凸轮 因此，设计凸轮机构时，应首先根据工作要求确定从动件的运动规律，再据此来设计凸轮的轮廓曲线。
凸轮机构由凸轮1、从动件2、 其位移曲线为简谐曲线，故又称为简谐运动规律，速度曲线为正弦曲线，加速度曲线为余弦曲线。
因此，要求凸轮和滚子的工作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韧性。
机架3三个基本构件及锁合装置组成。 中速、中载时可以选用优质碳素结构钢、合金钢作为凸轮的材料,并经表面淬火或滲碳淬火，使硬度达到。
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。
凸轮机构分析
3、 应用:
平面连杆机构虽然应用广泛,但它只能近似地实现给定得运动规律,且 设计比较复杂。当从动件须精确地按预定运动规律尤其就是复杂运动规律 工作时,则常采用凸轮机构。
靠模车削机构
自动送料机构
4、 类型: A)按凸轮得形状分:
盘形凸轮
其凸轮都就是绕固定轴线转动且有变化向径得盘形构件。盘形凸轮 机构简单,应用广泛,但限于凸轮径向尺寸不能变化太大,故从动件得行程 较短。
1、从动杆轴线与平底得交点A瞧成尖顶从动杆得尖顶,按照 尖顶从动杆凸轮机构轮廓曲线设计方法,得到理论轮廓曲线
2、A点与理论轮廓曲线重合做出相应得代表平底得直线。 这些直线得包络曲线就就是平底从动杆凸轮得实际轮廓曲线
自学:摆动从动杆盘形凸轮轮廓曲线得设计
凸轮机构设计中应注意得几个问题
设计凸轮机构,不仅要保证从动件能实现预定得运动 规律,还须使设计得机构传力性能良好,结构紧凑,满足强 度与安装等要求,为此,设计时应注意处理好下述问题。
C)按锁合方式分:
所谓得锁合就是指保持从动件与凸 轮之间得高副接触。
力锁合凸轮机构 依靠重力、弹簧 力或其她外力来保证锁合,如内燃 机配气凸轮机构。
形锁合凸轮机构 依靠凸轮与从动 件几何形状来保证锁合。
大家有疑问的，可以询问和交流 可以互相讨论下，但要小声点
按锁合方式分:
所谓得锁合就是指保持从动件与凸轮之间得高副接触。 力锁合凸轮机构 依靠重力、弹簧力或其她外力来保证锁合,如内燃机 配气凸轮机构。 形锁合凸轮机构 依靠凸轮与从动件几何形状来保证锁合。
往复移动或摆动。
2、 特点
优点:只要正确地设计与制造出凸轮得 轮廓曲线,就能把凸 轮得回转运动准确可靠地转变为从动件所预期得复杂运动 规律得运动,而且设计简单;凸轮机构结构简单、紧凑、运 动可靠。
凸轮机构解说分析
凸轮常用材料和结构
二、凸轮的结构
凸轮与轮毂可调整
组成凸轮的部分可调整
凸轮常用材料和结构
三、滚子从动件结构
专门制造的圆柱体
销轴联接
滚动轴承
4.5 凸轮机构设计应注意的问题
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。为此，设计时应注意处理好下述 问题。 1.滚子半径的选择 2.凸轮机构的压力角 3.凸轮基圆半径的确定
3、对于高速机构，应减小惯性力、改善动力性能，可选用正弦 加速度运动规律或其他改进型的运动规律。
4.3 盘形凸轮轮廓的设计
设计方法：
1.图解法 2.解析法 设计一般精度凸轮时常被采用图解法。而设计高精 度凸轮，则必须用解析法，但计算复杂。本节主要讨论 图解法。
基本原理：
反转法原理
4.3.1图解法设计盘形凸轮轮廓
4.5.1 凸轮机构的压力角
压力角：不计摩擦时，凸轮对 从动件的作用力（法向力）与从 动件上受力点速度方向所夹的锐 角。 将从动件所受力F分解为两个 力：
F2 F cos F1 F sin
§ 凸轮机构设计中的几个问题
压力角及校核
压力角：不计摩擦时，凸轮对从动件的作用
凸轮机构(GDX2)
3.按从动件端部的结构分类 1. 尖底从动件 a） 2. 滚子从动件 b） 3. 平底从动件 c）
尖底从动件
(1)尖端从动件:从动件端部以尖顶与凸轮轮廓 接触，这种从动件结构最简单，尖顶能与 任意复杂的凸轮轮廓保持接触。
尖底从动件
优点：尖顶从动件能与任意复杂的 凸轮轮廓保持接触，因而能使从动 件实现任意的运动规律。
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
盘形凸轮种类：盘形外轮廓凸轮和盘形槽凸轮。
盘形外轮廓凸轮：利用外轮廓推动从动件。
盘形槽凸轮：利用曲线沟槽推动从动件。 盘形凸轮作等速回转时，从动件在垂直凸轮轴线的平面内运动 （往复移动或摆动），所以是平面凸轮。机构是平面凸轮机构。
▪ 盘形凸轮是一个具有变化半径的圆盘形构件，结 构简单，是凸轮的最基本形式。盘形凸轮分为两 种：利用外轮廓推动从动件的称为盘形外轮廓凸 轮；
凸 轮 机 构
凸轮机构
一、凸轮、凸轮机构的概述
凸轮是具有曲线或曲面轮廓且作为高 副元素的构件。含有凸轮的机构称为凸轮 机构。凸轮机动的的凸轮机构称为平面凸轮 机构，各构件间的相对运动包含空间运动 的凸轮机构称为空间凸轮机构。 凸轮机构 广泛用于传递动力不大的各种机器和机构 中。
▪ 利用曲线沟槽推动从动件运动的称为盘形 槽凸轮。
盘形凸轮
特点： （1）依靠回转半径的变化推动从动件移动或摆动， 但从动件行程不宜过大，否则会引起凸轮径向尺寸变 化过大，增大了机构的结构尺寸，不利于机构正常工 作。
（2）结构简单，适用于从动件行程或摆动较小的场 合。
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。
▪ 2.凸轮机构可以高速启动，动作准确可靠。 ▪ 3.凸轮机构是高副机构，两构件接触处为点接触或线接触
1.2 凸轮机构分析ppt课件
tg vB2 v2 v2 vB1 rB (rb s2 )
南机通电纺系织机职电业教3技学2术中学心院
凸轮机构分析
4.凸轮机构的材料
凸轮机构工作时，往往承受动载荷的作用，同时凸轮表面承 受强烈磨损。因此，要求凸轮和滚子的工作表面硬度高，具有良 好的耐磨性，心部有良好的韧性。当低速、轻载时，可以选用铸 铁作为凸轮的材料。中速、中载时可以选用优质碳素结构钢、合 金钢作为凸轮的材料,并经表面淬火或滲碳淬火，使硬度达到。 高速、重载凸轮可以用优质合金钢材料，并经表面淬火或滲氮处 理。
凸轮机构分析
南机通电纺系织机职电业教1技学5术中学心院
凸轮机构分析
2.从动件的常用运动规律
等速运动规律：是指从动件在推程或回程的运动速度为常数的运动规 律。凸轮以等角速度转动，从动件在推程中的行程为h。从动件作等速运动 规律的运动线图如图所示。其位移曲线为斜直线，速度曲线为平直线，加 速度曲线为零线。
南机通电纺系织机职电业教1技学7术中学心院
凸轮机构分析
等加速等减速运动规律:是指从动件在一个行程中，前半行程作等
加速运动，后半行程作等减速运动的运动规律。
运动线图如图所示。其位移曲线为两段光滑相连开口相反的抛物线，速度曲 线为斜直线，加速度曲线为平直线。作图方法如图所示。
由图可见，在推程的始末点 和前、后半程的交接处，加速度 有突变，因而惯性力也产生突变， 但它们的大小及突变量均为有限 值，由此将对机构造成有限大小 的冲击，这种冲击称为“柔性冲 击”或“软冲”。在高速情况下， 柔性冲击仍会引起相当严重的振 动、噪声和磨损，因此这种运动 规律只适用于中速、中载的场合。
3、凸轮机构
第3讲凸轮机构学习目标及考纲要求1．了解凸轮机构的分类、应用及特点。
2．了解凸轮机构的有关参数以及它们对工作的影响。
3．熟悉从动件具有等速运动规律、等加速等减速运动规律的凸轮机构工作特点。
知识梳理一、凸轮机构的基本概念1．凸轮：一个具有曲线轮廓或凹槽并能控制从动件按照一定规律产生预期的连续或者不连续的运动的构件。
2．凸轮机构：含有凸轮的高副机构。
3．组成：凸轮、从动件、机架，通常凸轮作为主动件。
二、凸轮机构的特点1．凸轮机构可以用于对从动件的运动规律要求严格的场合。
2．凸轮机构可以高速起动，动作准确可靠。
3．凸轮机构在高副接触处难以保持良好的润滑，容易磨损，传递载荷不宜过大。
4．凸轮轮廓曲线精确分析较为困难，不易加工。
5．凸轮机构能传递较复杂的运动。
三、凸轮机构的分类凸轮机构分类见表1-3-1表1-3-1分类方法类型特点图形按凸轮形状盘形凸轮盘形凸轮分为两种：一是利用外轮廓推动从动件运动的称为盘形外轮廓凸轮；一是利用曲线沟槽推动从动件运动的称为盘形槽凸轮。
它结构简单，是凸轮机构的最基本形式。
行程不能太大。
移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远，即成为移动凸轮。
移动凸轮作往复直线移动，多用于靠模仿形机械中。
柱体凸轮柱体凸轮分为圆柱凸轮和端面凸轮。
柱体凸轮属于空间凸轮，柱体凸轮机构属于空间凸轮机构。
按从动件末端形式尖顶式结构简单、紧凑，可准确地实现任意运动规律，易磨损，承载能力小，多用于传力小、速度低、传动灵敏的场合。
滚子式滚子接触为线接触，又是滚动摩擦，所以摩擦、磨损较小，承载能力较大，但运动规律有局限性，滚子轴处有间隙，不宜高速。
平底式平底与凸轮接触处易于形成油膜，可减少摩擦，降低磨损，适用于高速，但凸轮轮廓不允许呈凹形，因此运动规律受到一定限制。
曲面式介于滚子形式与平底形式之间。
按从动件运动形式移动式由凸轮匀速回转转化成从动件往复直线移动。
摆动式由凸轮匀速回转转化成从动件往复摆动。
四、凸轮的工作参数1．有关概念（1）向径：凸轮轮廓上的点到其转动中心的距离。
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端面凸轮的运动分析
本设计具有玩具马踟蹰不前的步态，具体方案的实现是靠端面凸
轮驱动齿轮轴-58.5-57往复运动，从而使齿轮-F右和齿轮-E先进入啮
合，而后齿轮轴-58.5-57、齿轮-C以及齿轮轴-161进入啮合，实现马
腿向前迈步和后退的交替运动，即马的原地踏步。
对于端面凸轮的型线，我们采用了无冲击的等加速度曲线，在轴
34转速为60prm，齿轮轴-58.5-57转速为40prm的条件下，并取持续
时间为三个周期，用solidworks软件进行运动分析，得出齿轮轴
-58.5-57齿根圆上一点相对于右侧固定件边线运动曲线如下：
齿轮轴-58.5-57齿根圆上一点相对于右侧固定件边线的X方向位移曲线
齿轮轴-58.5-57齿根圆上一点相对于右侧固定件边线的X方向速度曲线
齿轮轴-58.5-57齿根圆上一点相对于右侧固定件边线的X方向加速度曲线
从运动分析曲线可以得出，齿轮轴-58.5-57的最大移动幅度为
6mm，最大移动速度为35mm/sec,加速度保持为恒定值7.84cm/sec**2，
故其在运动过程中无刚性冲击，运动比较平稳。
由运动分析图还可知此轴的最大位移出现在每个周期开始后0.2s
的时刻，驱动轴转角为72°，此时速度为零，加速度为7.84cm/sec**2；
最大速度出现在每个周期开始后0.3s左右的时刻，驱动轴转角为
108°，此时相对位移约为60mm，加速度仍为7.84cm/sec**2。