常用机构凸轮机构
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机械设计基础第二章--常用机构介绍
4—机架 1，3—连架杆→定轴转动 2—连杆→平面运动 整转副：二构件相对运动为
整周转动。
摆动副：二构件相对运动不 为整周转动。
曲柄：作整周转动的连架杆
摇杆：非整周转动的连架杆
C
2
B
3
1
A
D
4
二、平面四杆机构的常用形式
1、曲柄摇杆机构
（构件4为机架、构件2为机架）
2、双曲柄机构
}全回转副四杆机构
(二)曲柄为最短杆。 ▲铰链四杆机构存在曲柄的条件是：
(一)最短杆与最长杆长度之和小于或等于其 余两杆长度之和。
(二)机架或连架杆为最短杆。
4、曲柄滑块机构 二、平面四杆机构的内部演化:
第二节 凸轮机构
一、凸轮机构的组成与分类： 运动方式：将主动凸轮的连续转动或
移动转换成为从动件的移动或摆动。 分类：1、形状
①盘形凸轮机构——平面凸轮 机构
②移动凸轮机构——平面凸轮 机构
③圆柱凸轮机构——空间凸轮 机构
2、运动形式
按从动件的运动型式：
①尖底从动件：用于 低速；
②滚子从动件：应用 最普遍；
③平底从动件：用于 高速
O
r0
1 2 3
4
5
6 7 8
二、从动件的常用运动规律
从动件的运动规律——从动件在工作过程中， 其位移（角位移）、速度（角速度）和加 速度（角加速度）随时间（或凸轮转角） 变化的规律。
长 几何形状简单——便于加工，成本低。 3、缺点： ①只能近似实现给定的运动规律； ②设计复杂；
③只用于速度较低的场合。
由转动副联接四个构
件而形成的机构，称为铰 链四杆机构，如图所示。 图中固定不动的构件是机 架；与机架相连的构件称 为连架杆；不与机架直接 相连的构件称为连杆。连 架杆中，能作整周回转的 称为曲柄，只能作往复摆 动的称为摇杆。根据两连 架杆中曲柄(或摇杆)的数 目，铰链四杆机构可分为 曲柄摇杆机构、双曲柄机 构和双摇杆机构。
第四章_常用机构1-1
4.2 凸轮机构
（2）等加速—等减速运动规律
等加速、等减速运动规 律，在前半程用等加速运动 规律，后半程采用等减速运 动规律，两部分加速度绝对 值相等。
等加速、等减速运动规 律在运动起点A、中点B、终 点C的加速度突变为有限值， 产生柔性冲击。用于中速、 轻载的场合。
4.2 凸轮机构
（3）摆线运动规律 当半径为R 的滚圆沿纵坐标轴作 纯滚动时，圆周上某定点M的运动轨 迹为一摆线，该点在纵坐标轴上投影 的变化规律即构成摆线运动规律。 由运动线图可知，当从动件按摆 线运动规律运动时，其加速度按正弦 曲线变化，故又称为正弦加速度运动 规律。从动件在行程的始点和终点处 加速度皆为零，且加速度曲线均匀连 续而无突变，因此在运动中既无刚性 冲击，又无柔性冲击，常用于较高速 度的凸轮机构。
1.曲柄摇杆转化为曲柄滑块
4.1平面连杆机构
2.曲柄滑块转化为偏心轮滑块
4.1平面连杆机构
3.其他机构 如压水井
42 凸轮机构
§4.2凸轮机构
一、凸轮机构的应用和类型
1.凸轮机构的组成特性和应用 平面连杆机构一般只能近似地实现给定的 运动规律，而且设计较为复杂，在各种机器 中，特别是自动化机器中，为实现各种复杂 的运动要求，常采用凸轮机构。 右图所示为内燃机的气门机构，当具有曲 线轮廓的凸轮1作等速回转时，凸轮曲线轮 廓通过与气门2（从动件）的平底接触，迫 使气门2相对于气门导管3（机架）作往复直 线运动，从而控制了气门有规律的开启和闭 合。气门的运动规律取决于凸轮曲线轮廓的 形状。
4.2 凸轮机构
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，他通过与从动件 的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任 意预期运动。
凸轮机构结构简单、紧凑，能方便地设计凸轮轮廓以实现 从动件预期运动规律，广泛用于自动化和半自动化机械中作 为控制机构。
第三章 凸轮机构介绍
第三章 凸轮机构
凸轮传动是通过凸轮与从动件间的接触来传递运动和动力，是一种 常见的高副机构，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定的复杂运动规律。 §3-1 凸轮机构应用和分类 一、凸轮机构的组成和应用
内燃机
配气机构
凸轮式内燃机配气机构
自动车床上的走刀机构 1、组成：凸轮，从动件，机架 2、作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动 3、特点:(1)只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的 运动规律 (1)结构简单、紧凑，工作可靠，容易设计； (2)高副接触，易磨损 4、应用：适用于传力不大的控制机构和调节机构
推杆运动规律选取应从便于加工和动力特性来考虑。
低速轻载凸轮机构：采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸 轮轮廓曲线。
高速凸轮机构：首先考虑动力特性，以避免产生过大的冲击。
大质量从动件不宜选用νmax太大的运动规律 高速度从动件不宜选用amax太大的运动规律
(2)机器工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求
4、偏臵直动尖顶从动件盘形凸轮机构 已知条件:已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。 从动画中看，从动件 而推杆的运动规律已知，已知偏距e。试设计。
在反转运动中依次占 据的位臵将不在是以 凸轮回转中心作出的 径向线,而是始终与O 保持一偏距e的直线, 因此若以凸轮回转中 心O为圆心，以偏距e 为半径作圆（称为偏 距圆）,则从动件在 反转运动中依次占据 的位臵必然都是偏距 圆的切线,(图 中 …)从 动件的位移 ( …) 也应沿切线量取。然 后将 …等点 用光滑的曲线连接起 来，既得偏臵直动尖 顶从动件盘形凸轮轮
按从动件运动形式 可分为直动从动件（又分为对心直动从动件和偏臵直动从动件） 和摆动从动件两种。
凸轮传动是通过凸轮与从动件间的接触来传递运动和动力，是一种 常见的高副机构，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定的复杂运动规律。 §3-1 凸轮机构应用和分类 一、凸轮机构的组成和应用
内燃机
配气机构
凸轮式内燃机配气机构
自动车床上的走刀机构 1、组成：凸轮，从动件，机架 2、作用：将凸轮的转动或移动转变为从动件的移动或摆动 3、特点:(1)只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的 运动规律 (1)结构简单、紧凑，工作可靠，容易设计； (2)高副接触，易磨损 4、应用：适用于传力不大的控制机构和调节机构
推杆运动规律选取应从便于加工和动力特性来考虑。
低速轻载凸轮机构：采用圆弧、直线等易于加工的曲线作为凸 轮轮廓曲线。
高速凸轮机构：首先考虑动力特性，以避免产生过大的冲击。
大质量从动件不宜选用νmax太大的运动规律 高速度从动件不宜选用amax太大的运动规律
(2)机器工作过程对从动件的的运动规律有特殊要求
4、偏臵直动尖顶从动件盘形凸轮机构 已知条件:已知凸轮的基圆半径为r0,凸轮沿逆时针方向等速回转。 从动画中看，从动件 而推杆的运动规律已知，已知偏距e。试设计。
在反转运动中依次占 据的位臵将不在是以 凸轮回转中心作出的 径向线,而是始终与O 保持一偏距e的直线, 因此若以凸轮回转中 心O为圆心，以偏距e 为半径作圆（称为偏 距圆）,则从动件在 反转运动中依次占据 的位臵必然都是偏距 圆的切线,(图 中 …)从 动件的位移 ( …) 也应沿切线量取。然 后将 …等点 用光滑的曲线连接起 来，既得偏臵直动尖 顶从动件盘形凸轮轮
按从动件运动形式 可分为直动从动件（又分为对心直动从动件和偏臵直动从动件） 和摆动从动件两种。
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。
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。
B'
h
A Φ Φs′ D
O
r0
Φ′ Φs
ω
BC
s BC
A
D Aψ
Φ Φs Φ′ Φs′ t
2
π 图3-5b
1、等速运动规律 v=常数。
1）运动方程：表3-1
s=hψ/Φ 推程 v=hω/Φ
a=0 s=h-h(ψ-Φ-Φs ) /Φ′ 回程 v= -hω/ Φ′ a=0
注意：回程时，从动件的位移仍由其最低位置算起，所以 s是逐渐减小的。
回程运动角Φ′： 从动件回程时所对应的凸轮转角。
4、近休： 凸轮继续回转时，从动件与凸轮在
基圆DA段圆弧接触，这时从动件在最 近位置静止不动，这一阶段称为近休。
近休止角Φs ′ ： 从动件近休时所对应的凸轮转角。
有的凸轮Φs ′=0 °（无近休）。
▲ 行程h：从动件在推程或回程中所移 动的距离。
最大摆幅ψmax：从动件在推程或回程 中所摆动的角度。 （对摆动推杆而言）
a
ψ
此冲击称为柔性冲击。 4）适用场合：中速运动。
4hω2/Φ 2
m
e
O
ψ
3、余弦加速度（简谐）运动规律 推杆在运动过程中加速度呈余弦曲线规律变化。
常用机构(间歇运动机构)
平面连杆机构有曲柄的条件： 在铰链四杆机构中，如果最短杆与最长杆之和小
于或等于其它两杆长度之和，且 （1）以最短杆的相邻构件为机架，则最短杆为曲柄； （2）以最短杆为机架，则两连杆均为曲柄，该机构为
双曲柄机构； （3）以最短杆对边构件为机架，则无曲柄存在，该机
构为双摇杆机构。 若四杆机构中，最短杆与最长杆之和大于其它两 杆长度之和，则无论选哪一构件为机架，均无曲柄存 在，该机构只能双摇杆机构。
止角→ 01
C → D 回程、 回程角
→ ´0 D → A 近休程、近休止角→ 02
0 + 01 + ´0+ 02 = 2
其它凸轮机构
棘轮机构
1、棘轮机构的结构 2、棘轮机构的工作原理 3、棘轮机构的应用
棘轮机构的结构
棘轮机构的工作原理
棘轮机构的应用
棘轮机构的应用
槽轮机构
1、槽轮机构的结构 2、槽轮机构的工作原理 3、槽轮机构的应用 4、槽轮机构的参数计算
3）实现运动和动力特性要求
1-凸轮 2-气阀 3-内燃机壳体
这种凸轮机构能够实现 气阀的运动学要求，并且具 有良好的动力学特性。
h
基圆 ：以凸轮最小矢径 r0 为半径所作的圆 r0 →基圆半径 A点→起始、 转动 接触点： A → B 推程、推程角
→ 0 、行程→ h
构
槽轮机构的结构
槽轮机构的工作原理
槽轮机构的应用
电 影 放 映 机 的 间 歇 机 构
槽轮机构的参数计算
设计一： 输出运动效果为，转动1/3圈停止2/3圈，如
何选用机构？
设计二： 某输入电动机N=10转/分钟，要求输出运动效
果为：转动1秒休息2秒
感谢同仁们的光临指导！
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。
常用机构
2、按照从动件的形状分： 尖顶从动件 滚子从动件
平底从动件
3、按照从动件的运动形式分
移动从动件
摆动从动件
二、凸轮机构的材料及结构
1、材料
凸轮
高副点线接触的压强大，要求耐磨损
材料，凸轮和滚子选45、40Cr，外轮廓淬火热处理。
从动杆 端部作淬火热处理。
2、结构
凸轮按结构大小做成凸轮轴或凸轮与轴分 别加工，然后再用键或销连接起来。
第六章 常用机构
机构是机械基础的重要内容，它将连续 的转动改变成执行元件所需要的其它运动 形式，如直线运动、间歇运动等。
常见的机构有平面四杆机构、凸轮机构 棘轮机构、槽轮机构等。
机器是由各种机构和传动组成的，掌握 机构的组成和特点，是了解和正确使用机 器的必备基础知识。
一、运动副
按接触状态分为点、线接触的高副；面 接触的低副。
摩擦式 可无级调节转角，运动平稳。 外接式，尺寸大；内接式，结构紧凑。 （2）噪音、冲击、磨损铰大。不适用于高速。 （3）可用改变摇杆摆角或在棘轮上加遮板调节转 角。 （4）双向式棘爪调节棘轮转向。
二、主要参数
1、棘轮齿数 z 2、棘轮齿距 P 3、棘轮模数 m
4、棘轮齿面倾角 三、棘轮机构的应用
例 6－2 图中各杆件长度 分别AB=800mm,BC= 1300mm,CD=1000mm, AD =1200mm,取各杆件 为机架，可得何种机构？
三、含有一个移动副的四杆机构
1、曲柄滑块机构 把转动转化成移动，如冲压机。
2、摇杆滑块机构
3、曲柄摇块机构 4、导杆机构
四、 平面四杆机构的运动特性
四、槽轮。机构的结构和运动特点
1、结构 拨销、槽轮、机架三构件。 2、运动特点 槽轮作等角度的间歇转动。
常用机构-凸轮机构
根据凸轮机构实现的功能， 可分为开启式凸轮机构和 关闭式凸轮机构。
02 凸轮机构的工作原理
Байду номын сангаас
凸轮机构的运动规律
凸轮机构是一种常见的机械机构，其工作原理是通过凸轮的转动来驱动从动件按照 预定的运动规律进行往复运动或周期性摆动。
凸轮机构通常由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成，其中凸轮通常是主动件， 其转动通过从动件传递到执行机构，实现所需运动。
凸轮机构的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件的位移、速度、加速度等运动 参数。通过合理设计凸轮的轮廓，可以使得从动件实现预期的运动规律。
凸轮机构的工作过程
当凸轮转动时，其轮廓与从动件之间 产生接触力，推动从动件按照预定规 律运动。
在凸轮机构的工作过程中，凸轮与从 动件之间的接触力会随着凸轮的转动 而变化，从而影响从动件的加速度、 速度和位移等运动参数。
常用机构-凸轮机构
contents
目录
• 凸轮机构概述 • 凸轮机构的工作原理 • 凸轮机构的设计与优化 • 凸轮机构的常见问题与解决方案 • 凸轮机构的发展趋势与展望
01 凸轮机构概述
定义与特点
定义
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，主要用于实现从动件预期的往复运动规律或特定运动 形式。
从动件可以是平面或空间的，其运动 形式可以是往复直线运动、摆动或复 杂的曲线运动。
凸轮机构的设计要素
凸轮机构的性能和可靠性取决于多个 设计要素，包括凸轮和从动件的形状、 尺寸、材料、润滑、摩擦和热处理等。
从动件的设计应确保其运动稳定、可 靠，同时与凸轮的接触应力在允许范 围内，以防止过度磨损和破坏。
选择合适的凸轮形状
根据运动规律，选择合适的凸轮形状， 如平底、曲面或滚子凸轮。
02 凸轮机构的工作原理
Байду номын сангаас
凸轮机构的运动规律
凸轮机构是一种常见的机械机构，其工作原理是通过凸轮的转动来驱动从动件按照 预定的运动规律进行往复运动或周期性摆动。
凸轮机构通常由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成，其中凸轮通常是主动件， 其转动通过从动件传递到执行机构，实现所需运动。
凸轮机构的运动规律取决于凸轮的轮廓形状和从动件的位移、速度、加速度等运动 参数。通过合理设计凸轮的轮廓，可以使得从动件实现预期的运动规律。
凸轮机构的工作过程
当凸轮转动时，其轮廓与从动件之间 产生接触力，推动从动件按照预定规 律运动。
在凸轮机构的工作过程中，凸轮与从 动件之间的接触力会随着凸轮的转动 而变化，从而影响从动件的加速度、 速度和位移等运动参数。
常用机构-凸轮机构
contents
目录
• 凸轮机构概述 • 凸轮机构的工作原理 • 凸轮机构的设计与优化 • 凸轮机构的常见问题与解决方案 • 凸轮机构的发展趋势与展望
01 凸轮机构概述
定义与特点
定义
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，主要用于实现从动件预期的往复运动规律或特定运动 形式。
从动件可以是平面或空间的，其运动 形式可以是往复直线运动、摆动或复 杂的曲线运动。
凸轮机构的设计要素
凸轮机构的性能和可靠性取决于多个 设计要素，包括凸轮和从动件的形状、 尺寸、材料、润滑、摩擦和热处理等。
从动件的设计应确保其运动稳定、可 靠，同时与凸轮的接触应力在允许范 围内，以防止过度磨损和破坏。
选择合适的凸轮形状
根据运动规律，选择合适的凸轮形状， 如平底、曲面或滚子凸轮。
4种常见的间歇运动机构
在各类机械中，常需要某些构件实现周期性的运动和停歇。
能够将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇的机构称为间歇运动机构。
而实现间歇运动的四种常用机构分别为：棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构和不完全齿轮机构。
一、棘轮机构棘轮机构的类型很多，从工作原理上可分为轮齿啮合式和摩擦式棘轮机构；从结构上可分为外啮合式和内啮合式棘轮机构；从传动方向上分为单向（单动和双动）式和双向式棘轮机构。
棘轮机构是把摇杆的摆动转变为棘轮的间歇回转运动。
其优点轮齿式棘轮机构运动可靠，棘轮转角容易实现有级调节，但在工作过程中棘爪在齿面上滑行，齿尖易磨损并伴有噪音，同时为使棘爪能顺利落入棘轮槽，摇杆摆角应略大于棘轮转角，这样就不可避免地存在空程和冲击，在高速时尤其严重，所以常用在低速、轻载下实现间歇运动。
摩擦式棘轮机构传递运动平稳、无噪声，棘轮转角可作无级调节。
图1 单向轮齿啮合式棘轮但由于运动准确性差，不宜用于运动精度要求高的场合。
在工程实践中，棘轮机构常用于实现间歇送进（如牛头刨床）、止动（如起重和牵引设备中）和超越（如钻床中以滚子楔块式棘轮机构作为传动中的超越离合器，实现自动进给和快速进给功能）等场合。
图2 摩擦式棘轮二、槽轮机构槽轮机构又称马尔他机构或日内瓦机构，也是常用的间歇运动机构之一。
普通平面槽轮机构有外接式槽轮机构（图3）和内接式槽轮机构（图4）两种类型。
它主要是由带有均布的径向开口槽的槽轮２、带有圆柱销Ａ的拔盘１以及机架组成。
图3 外接式槽轮机构图4 内接式槽轮机构槽轮机构的工作过程是：主动拨盘１上的圆柱销Ａ进入槽轮２上的径向槽以前，拔盘上的凸锁止弧α将槽轮上的凹锁止弧β锁住，则槽轮静止不动。
当拔盘圆柱销Ａ进入槽轮径向槽时，凸、凹锁止弧刚好分离，圆柱销可以驱动槽轮转动。
当圆柱销脱离径向槽时，凸锁止弧又将凹锁止弧锁住，从而使槽轮静止不动。
因此，当主动拨盘作连续转动时，槽轮被驱动作单向的间歇转动。
外接式槽轮机构的主动拨盘１与槽轮２转向相反；内接式槽轮机构的主动拨盘１与槽轮２转向相同，且传动平稳、占空间小，槽轮停歇时间较短。
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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
按形状分
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
凸轮机构的分类与特点 盘形凸轮
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
h10
3
5
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。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
组合运动规律 为了克服单一运动规律的某
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
圆柱凸轮输送机
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。
⑶ 余弦加速度运动规律
s
推程
s
h 2
1
cos
v h sin 2
a
2h 2 2 2
cos
h
,t
v vmax1.57h
加速度曲线不连续，存在 柔性冲击。余弦加速度运动 规律适用于中速中载场合。
,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
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
据这一原理便可作出各种类型凸轮
机构的凸轮轮廓曲线。
凸轮轮廓设计
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
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
s
等速运动规律
位移线图
推程
s h
v h
a0
速度曲线不连续，机 构将产生刚性冲击。等速 运动规律适用于低速轻载 场合。
速度线图 加速度线图
h
,t
v
a
,t
,t
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
2．等加速等减速运动规律
从动件在行程中先作等加速运动， s
后作等减速运动。
推程
等加速等减速运动规律
前半程
后半程
些缺陷，获得更好的运动和动力 特性，可以把几种运动规律拼接 起来，构成组合运动规律。
组合原则 位移曲线、速度曲线必须连 续，高速凸轮机构加速度曲线也 必须连续。 各段运动规律的位移、速度 和加速度曲线在连接点处其值应 分别相等。
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
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
力封闭型凸轮机构
弹簧力封闭
重力封闭
凸轮机构的分类与特点
形封闭型凸轮机构
凹槽凸轮机构
等宽凸轮机构
凸轮机构的分类与特点
形封闭型凸轮机构
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。
凸轮机构工作过程
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。
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。
s
2h
2
2
s
h
2h
2
(
)2
v
v
4h 2
v
4h 2
(
)
h2 h2
,t
2h
a
4h 2 2
a
4h 2
2
,t a 4h2 2
加速度曲线不连续，机构将产
,t
生柔性冲击。等加速等减速运动规
律适用于中速轻载场合。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
等加速等减速运动规律位移曲线画法
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
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
1．等速运动规律 从动件上升（或下降）的速度为一常数。
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
凸轮机构的分类与特点 移动凸轮
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
s
推程
s h
1
2
sin
2
h
v
h
1
cos
2
,t
a
2h 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
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
等径凸轮机构
共轭凸轮机构
凸轮机构的分类与特点
二、凸轮机构的应用特点
优点：结构简单紧凑，工作可靠，设计适当 的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的运 动规律。
缺点：凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线 接触，不便于润滑，易磨损。
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
按形状分
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
凸轮机构的分类与特点 盘形凸轮
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
h10
3
5
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。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
组合运动规律 为了克服单一运动规律的某
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
圆柱凸轮输送机
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。
⑶ 余弦加速度运动规律
s
推程
s
h 2
1
cos
v h sin 2
a
2h 2 2 2
cos
h
,t
v vmax1.57h
加速度曲线不连续，存在 柔性冲击。余弦加速度运动 规律适用于中速中载场合。
,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
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
据这一原理便可作出各种类型凸轮
机构的凸轮轮廓曲线。
凸轮轮廓设计
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
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
s
等速运动规律
位移线图
推程
s h
v h
a0
速度曲线不连续，机 构将产生刚性冲击。等速 运动规律适用于低速轻载 场合。
速度线图 加速度线图
h
,t
v
a
,t
,t
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
2．等加速等减速运动规律
从动件在行程中先作等加速运动， s
后作等减速运动。
推程
等加速等减速运动规律
前半程
后半程
些缺陷，获得更好的运动和动力 特性，可以把几种运动规律拼接 起来，构成组合运动规律。
组合原则 位移曲线、速度曲线必须连 续，高速凸轮机构加速度曲线也 必须连续。 各段运动规律的位移、速度 和加速度曲线在连接点处其值应 分别相等。
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
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
力封闭型凸轮机构
弹簧力封闭
重力封闭
凸轮机构的分类与特点
形封闭型凸轮机构
凹槽凸轮机构
等宽凸轮机构
凸轮机构的分类与特点
形封闭型凸轮机构
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。
凸轮机构工作过程
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。
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。
s
2h
2
2
s
h
2h
2
(
)2
v
v
4h 2
v
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a
4h 2 2
a
4h 2
2
,t a 4h2 2
加速度曲线不连续，机构将产
,t
生柔性冲击。等加速等减速运动规
律适用于中速轻载场合。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
等加速等减速运动规律位移曲线画法
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
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
1．等速运动规律 从动件上升（或下降）的速度为一常数。
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
凸轮机构的分类与特点 移动凸轮
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
s
推程
s h
1
2
sin
2
h
v
h
1
cos
2
,t
a
2h 2 2
sin
2
v
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速度曲线和加速度曲
,t
线连续，无刚性冲击和柔
a amax6.28h2 2
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
等径凸轮机构
共轭凸轮机构
凸轮机构的分类与特点
二、凸轮机构的应用特点
优点：结构简单紧凑，工作可靠，设计适当 的凸轮轮廓曲线，可使从动件获得任意预期的运 动规律。
缺点：凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线 接触，不便于润滑，易磨损。
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。