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第15单元：学时数：2学时教学目的与要求：1．掌握凸轮机构的组成、分类、特点及其应用；2．了解从动件的常用运动规律；3．加深机械由多种机构组成的概念。
教学重点与难点：重点：1．凸轮机构的基本类型及其应用2．从动件的常用运动规律难点：从动件的常用运动规律教学手段与方式：课堂讲授，实物模型教学，提问，课堂练习教学内容：第五章常用机构第二节凸轮机构一、凸轮机构的基本类型及其应用二、从动件的常用运动规律第五章常用机构第二节凸轮机构一、凸轮机构的基本类型及其应用1. 凸轮机构的组成和应用凸轮——具有曲线轮廓或沟槽的构件。
传动时，凸轮用轮廓或沟槽驱动从动件运动。
凸轮机构的主要组成：凸轮、从动件及机架三个基本构件。
是一种含高副的常用机构。
实例：内燃机配气凸轮机构。
（图形见课件）功用：凸轮等速回转，用其曲线轮廓驱动从动件开启和关闭（关闭需借助弹簧的作用），实现进气口或排气口。
实例：绕线机（图形见课件）功用：凸轮作等速回转时，其曲线轮廓驱动布线杆往复摆动，将线均匀地缠绕在绕线轴3上。
实例：行程控制凸轮机构（图形见课件）功用：凸轮固定在机器的运动部件上并随之移动，当到达预定位置时，其轮廓推动行程开关的推杆，使之发生电信号，以实现控制运动部件变速、停止或换向等。
实例：机床自动进给机构（图形见课件）功用：凸轮作等速回转，并用其曲线形沟槽驱动从动件绕固定回转副O作往复摆动，通过扇形齿轮和齿条带动刀架，完成刀具的进给运动。
凸轮机构的特点：①结构简单、紧凑；工作可靠，只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到准确的任意预期运动。
②凸轮与从动件间为高副接触，易磨损。
常用于传力不大的场合。
如：自动机床进刀机构、上料机构、内燃机配气机构、印刷机、纺织机等。
2. 凸轮机构的分类凸轮机构的种类繁多，常用凸轮机构分类如下：（图形见课件）（1）按凸轮的形状分①盘形凸轮——凸轮形状如盘，绕定轴转动且具有变化的向径。
它是凸轮的基本型式。
②移动凸轮——凸轮形状如板，沿直线相对机架作往复移动，并具有曲线形的侧轮廓。
第三章凸轮机构及其设计§3-1 概述1 凸轮机构的基本组成及应用特点组成：凸轮、从动件、机架运动特征：主动件（凸轮）作匀角速回转，或作匀速直线运动，从动件能实现各种复杂的预期运动规律。
尖底直动从动件盘形凸轮机构、尖底摆动从动件盘形凸轮机构滚子直动从动件盘形凸轮机构、滚子摆动从动件盘形凸轮机构圆柱凸轮机构、移动凸轮机构、平底直动从动件盘形凸轮机构端面圆柱凸轮机构、内燃机配气凸轮机构优点：（1）从动件易于实现各种复杂的预期运动规律。
（2）结构简单、紧凑。
（3）便于设计。
缺点：（1）高副机构，点或线接触，压强大、易磨损，传力小。
（2）加工制造比低副机构困难。
应用：主要用于自动机械、自动控制中（如轻纺、印刷机械）。
2 凸轮机构的分类1．按凸轮形状分：盘型、移动、圆柱2．按从动件运动副元素分：尖底、滚子、平底、球面（P197）3．按从动件运动形式分：直动、摆动4．按从动件与凸轮维持接触的形式分：力封闭、形封闭3 凸轮机构的工作循环与运动学设计参数§3-2凸轮机构基本运动参数设计一．有关名词行程－从动件最大位移h。
推程－S↑的过程。
回程－S↓的过程。
推程运动角－从动件上升h，对应凸轮转过的角度。
远休止角－从动件停留在最远位置，对应凸轮转过的角度。
回程运动角－从动件下降h，对应凸轮转过的角度。
近休止角－从动件停留在低远位置，对应凸轮转过的角度。
一个运动循环凸轮：转过2π，从动件：升→停→降→停基圆－以理论廓线最小向径r0作的圆。
尖底从动件：理论廓线即是实际廓线。
滚子从动件：以理论廓线上任意点为圆心，作一系列滚子圆，其内包络线为实际廓线。
从动件位移线图——从动件位移S与凸轮转角 （或时间t）之间的对应关系曲线。
从动件速度线图——位移对时间的一次导数加速度线图——位移对时间的二次导数 统称从动件运动线图 度量基准（在理论廓线上）1）从动件位移S ：推程、回程均从最低位置度量。
2）凸轮转角δ：从行程开始对应的向径度量（以O 为圆心，O 至行程起始点为半径作弧与导路中心线相交得P 点，∠POX=δ）。
摘要凸轮轴作为汽车发动机配气机构中的关键部件，它驱动着发动机整个配气系统及其他附件，使其快速、准确地吞吐大量燃气，其性能与质量直接影响发动机整机性能。
本文课题为yc6m340-20柴油机凸轮轴的设计与工艺编程，因凸轮轴为24气门6缸柴油机，因此设计为双顶置凸轮轴，其中一根凸轮轴控制进气门，一根凸轮轴控制排气门。
本文对凸轮轴的凸轮型线进行了详细的设计，对凸轮轴进行了设计并校核，之后运用CATIA软件对凸轮轴进行了3D建模，又运用AutoCAD 进行了2D的建模。
同时凸轮轴作为汽车发动机配气机构中的关键部件，其性能与质量直接影响着发动机整体性能。
因此凸轮轴的材料及其加工工艺均有特殊要求，合理的加工工艺对于控制凸轮质量、降低加工成本、减少生产环节以及合理布置凸轮轴生产线具有很大的现实意义。
因此本文还对凸轮轴进行了工艺编程，同时制作了工艺卡片。
关键词：柴油机凸轮轴结构设计加工工艺AbstractThis topic yc6m340-20 for the design and process of diesel camshaft, because the camshaft for programming valve 6 cylinder diesel engine, 24 therefore design for double camshaft, one camshaft control valve, a camshaft into exhaust control. Based on the camshaft CAM contour line carried on the detailed design, the design of CAM shaft and checking.This topic yc6m340-20 for the design and process of diesel camshaft, because the camshaft for programming valve 6 cylinder diesel engine, 24 therefore design for double camshaft, one camshaft control valve, a camshaft into exhaust control. Based on the camshaft CAM contour line carried on the detailed design, the design of CAM shaft and checking, using CATIA software after the 3D modeling of the camshaft, using AutoCAD and the modeling of 2D. While the camshaft as automobile engine with gas of key components, its performance and quality directly affect the whole engine performance. Therefore the materials and processing camshafts have special requirements, the reasonable processing technology to control the quality and lower cost of CAM, reduce production links and reasonable decorate camshaft production line has great practical significance. Therefore the camshaft process programming, and made a process card.Keywords: engine structure design, processing camshaft目录摘要 (I)Abstract (II)1.绪论 (1)1.1前言 (1)1.2本课题研究的目的和意义 (2)1.2.1课题研究的目的 (2)1.2.2课题研究的意义 (2)1.3国内外研究发展现状 (3)1.4 课题研究的主要内容和方法 (5)1.5 本章小结 (6)2.凸轮轴的结构特点与设计要求 (7)2.1凸轮轴的性能要求 (7)2.2 凸轮轴的设计要求 (8)2.3 凸轮轴的结构 (8)2.3.1 凸轮轴的直径与轴颈 (8)2.3.2 凸轮轴配气相位 (9)2.3.3 各缸之间凸轮夹角 (10)2.4 凸轮轴的材料 (10)2.5 凸轮轴的强度计算 (10)2.6 本章小结 (11)3凸轮轴的总体设计 (12)3.1凸轮的设计 (12)3.1.1 凸轮的主要参数 (12)3.1.2缓冲曲线的设计 (13)3.1.3 凸轮工作段运动曲线设计 (14)3.1.4 工作段凸轮型线坐标计算 (19)3.2凸轮轴轴的设计 (20)3.2.1轴的轴颈的设计 (20)3.2.2进排气凸轮之间距离及支撑与凸轮之间距离的设计 (20)3.2.3轴端键槽的设计 (20)本章小结 (21)4．凸轮轴的校核 (22)4.1 凸轮的校核 (22)4.1.1 凸轮与挺柱间接触应力的计算 (22)4.2 凸轮轴的校核 (23)4.2.1 凸轮轴的强度校核 (23)4.2.2 凸轮轴的刚度校核 (25)4.3本章小结 (27)5．凸轮轴的加工工艺 (28)5.1 概述 (28)5.2凸轮轴的材料 (29)5.3 工艺设计 (30)5.4具体工序安排 (31)1.绪论1.1前言凸轮轴是汽车发动机配气机构中重要的零件，凸轮轴的结构设计与加工质量好坏，直接影响发动机的性能。
第15单元：学时数：2学时教学目的与要求：
1．掌握凸轮机构的组成、分类、特点及其应用；
2．了解从动件的常用运动规律；
3．加深机械由多种机构组成的概念。
教学重点与难点：
重点：1．凸轮机构的基本类型及其应用
2．从动件的常用运动规律
难点：从动件的常用运动规律
教学手段与方式：
课堂讲授，实物模型教学，提问，课堂练习
教学内容：
第五章常用机构
第二节凸轮机构
一、凸轮机构的基本类型及其应用
二、从动件的常用运动规律
第五章常用机构
第二节凸轮机构
一、凸轮机构的基本类型及其应用
1. 凸轮机构的组成和应用
凸轮——具有曲线轮廓或沟槽的构件。
传动时，凸轮用轮廓或沟槽驱动从动件运动。
凸轮机构的主要组成：凸轮、从动件及机架三个基本构件。
是一种含高副的常用机构。
实例：内燃机配气凸轮机构。
（图形见课件）
功用：凸轮等速回转，用其曲线轮廓驱动从动件开启和关闭（关闭需借助弹簧的作用），实现进气口或排气口。
实例：绕线机（图形见课件）
功用：凸轮作等速回转时，其曲线轮廓驱动布线杆往复摆动，将线均匀地缠绕在绕线轴3上。
实例：行程控制凸轮机构（图形见课件）
功用：凸轮固定在机器的运动部件上并随之移动，当到达预定位置时，其轮廓推动行程开关的推杆，使之发生电信号，以实现控制运动部件变速、停止或换向等。
实例：机床自动进给机构（图形见课件）
功用：凸轮作等速回转，并用其曲线形沟槽驱动从动件绕固定回转副O作往复摆动，通过扇形齿轮和齿条带动刀架，完成刀具的进给运动。
凸轮机构的特点：
①结构简单、紧凑；工作可靠，只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到准确的任意预期运动。
②凸轮与从动件间为高副接触，易磨损。
常用于传力不大的场合。
如：自动机床进刀机构、上料机构、内燃机配气机构、印刷机、纺织机等。
2. 凸轮机构的分类
凸轮机构的种类繁多，常用凸轮机构分类如下：（图形见课件）
（1）按凸轮的形状分
①盘形凸轮——凸轮形状如盘，绕定轴转动且具有变化的向径。
它是凸轮的基本型式。
②移动凸轮——凸轮形状如板，沿直线相对机架作往复移动，并具有曲线形的侧轮廓。
③圆柱凸轮——凸轮形状如圆柱，绕其轴线定轴转动且有曲线形沟槽。
圆柱凸轮可视为是移动凸轮卷成圆柱而成的。
平面凸轮机构——有盘形凸轮、移动凸轮构成凸轮机构。
空间凸轮机构——圆柱凸轮等构成的凸轮机构。
（2）按从动件的结构形式分
①尖端从动——从动件端部呈尖点或凿刃形。
能与任何凸轮廓线保持接触，从动件可实现任意运动。
特点及应用：端部与凸轮是高副接触，接触应力大，易磨损，故只用于轻载低速的场合。
在实际应用中，尖端常做成半径不大的圆头形。
②滚子从动件——从动件端部装有可以自由转动的滚子。
能减小摩擦和磨损、传递较大的动力。
特点及应用：端部结构复杂，质量较大，不易润滑，故不宜用于高速。
③平底从动件——不计摩擦时，凸轮对从动件的驱动力垂直于平底，有效作用力较大。
特点及应用：凸轮与平底接触处易形成楔形油膜，故常用于高速凸轮。
但不能用于有内凹或直线轮廓的凸轮。
（3）按从动件运动形式分
①直动从动件——作往复直线移动。
对心直动从动件：从动件导路通过盘形凸轮回转中心。
偏置直动从动件：从动件导路不通过盘形凸轮回转中心。
偏距e——从动件导路与凸轮回转中心的距离。
②摆动从动件——从动件作往复摆动。
（4）按锁合方式分
锁合——使凸轮轮廓与从动件始终保持接触。
锁合的方式有：
①力锁合——靠重力、弹簧力或其它力锁合。
例如：弹簧力锁合
②几何锁合——靠凸轮和从动件的特殊几何形状锁合。
例如：圆柱凸轮的凹槽两侧面间的距离处处等于滚子直径，能保证滚子与凸轮始终接触，以实现锁合。
其它常用的几何锁合方式有“主回凸轮”、“等径凸轮”及“等宽凸轮”等。
二、从动件的常用运动规律
1. 凸轮机构运动概述
例：对心尖端直动从动件盘形凸轮机构。
运动过程分析：凸轮逆时针方向匀速转动，从动件尖端在离轮心最近（低）位置A和最远（高）位置B'之间按某一运动规律往复移动。
(a) (b)
基圆——以凸轮轮廓上最小半径r 图5-39 凸轮机构及其运动
A b 为半径作的圆。
从动件与基圆上的点接触时处于“最低”位置，是从动件上升的起始位置。
AB 推程：凸轮转过Ф角时，从动件与凸轮轮廓t 段接触，并上升h 至最高位置B'。
h ——升程
Ф——推程运动角
t 远程休止过程：凸轮转过ФS 角时，从动件与凸轮轮廓段接触，并在最高处静止不动。
BC ——远程休止角
ФS A C ′段接触，从动件下降h 。
回程：凸轮转过Ф角时，从动件与凸轮轮廓上h ——回程运动角
Фh 近程休止过程：凸轮转过Фs ˊ角时，从动件尖端与凸轮轮廓上A'A 段接触，从动件在最低处保持不动。
Ф——近程休止角
s 凸轮连续回转时，从动件重复上述升一停一降一停运动过程。
从动件的位移与凸轮转角（或时间）的关系可用位移线图表示。
[如图5-39(b)]
升一停一降一停是最典型的运动过程。
在工程实践中，有缺少远程休止、缺少近程休止或同时缺少远、近程休止的情况，都可视为典型运动过程的特殊情况。
凸轮轮廓上的AB 段和CA'段的形状尺寸决定了从动件推程和回程的运动规律。
2. 从动件常用位移线图
在工程实际应用中，凸轮的轮廓要根据从动件的位移线图确定，而从动件的位移线图又要根据工作要求来决定。
几种从动件常用的位移线图、作图方法、特点及适用范围如下表：。
