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第三章 凸轮机构
案例导入：通过内燃机的配气凸轮机构、绕线凸轮机构导入凸轮机构的概念，从中观察发现：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。在实际生产中，通常是根据需要对从动件的运动规律提出要求，再由从动件的运动规律设计凸轮轮廓，这就是本章的重点。
第一节 概 述
一、凸轮机构的应用、组成和特点
在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求经常用到凸轮机构，在自动化和半自动化机械中应用更为广泛。
图3-1所示为内燃机配气凸轮机构。凸轮1以等角速度回转，它的轮廓驱使从动件2（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门。
图3-2所示为绕线机中用于排线的凸轮机构，当绕线轴3快速转动时，经齿轮带动凸轮1缓慢地转动，通过凸轮轮廓与尖顶A之间的作用，驱使从动件2往复摆动，因而使线均匀地缠绕在轴上。
图3-3为应用于冲床上的凸轮机构示意图。凸轮1固定在冲头上，当冲头上下往复运动时，凸轮驱使从动件2以一定的规律水平往复运动，从而带动机械手装卸工件。
图3-4为自动送料机构。当带有凹槽的凸轮1转动时，通过槽中的滚子，驱使从运件2作往复移动。凸轮每回转一周，从动件即从储料器中推出一个毛坯，送到加工位置。
从以上的例子可以看出：凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。
凸轮机构的优点为：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，并且结构简单、紧凑、设计方便。它的缺点是凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于磨损，所以通常多用于传力不大而需要实现特殊运动规律场合。
二、凸轮机构的分类
根据凸轮和从动件的不同形状和形式，凸轮机构可按如下方法分类。
1.按凸轮的形状分 图3-1内燃机配气凸轮机构 图3-2 绕线机的凸轮机构
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(1)盘形凸轮。它是凸轮的最基本形式。这种凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化半径的盘形零件，如图3-1和图3-2所示。
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第4章 凸轮机构与其他常用机构
4.1 凸轮机构的应用与分类
4.1.1 凸轮机构的应用
凸轮机构能将主动件的连续等速运动变为从动件的往复变速运动或间歇运动。在自动机械、半自动机械中应用非常广泛。凸轮机构是机械中的一种常用机构。
图4.1所示为内燃机配气凸轮机构。凸轮1以等角速度回转时，凸轮1的轮廓驱动从动件2（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门。
图4.1 内燃机配气凸轮机构
图4.2所示为绕线机中用于排线的凸轮机构。当绕线轴3快速转动时，绕轴线上的齿轮带动凸轮1缓慢地转动，通过凸轮轮廓与尖顶A之间的作用，驱使从动件2往复摇动，因而使线均匀地绕在绕线轴上。
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图4.2绕线机中排线凸轮机构
图4.3所示为驱动动力头在机架上移动的凸轮机构。圆柱凸轮1与动力头连接在一起，可以在机架3上作往复移动。滚子2的轴被固定在机架3上，滚子2放在圆柱凸轮的凹槽中。凸轮转动时，由于滚子2的轴是固定在机架上的，故凸轮转动时带动动力头在机架3 上作往复移动，以实现对工件的钻削。动力头的快速引进、等速进给、快速退回、静止等动作均取决于凸轮上凹槽的曲线形状。
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图4.3动力头用凸轮机构
图4.4所示为应用于冲床上的凸轮机构示意图。凸轮1固定在冲头上，当冲头上下往复运动时，凸轮驱使从动件2以一定的规律作水平往复运动，从而带动机械手装卸工件。
图4.4冲床上的凸轮机构
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从以上所举的例子可以看出：凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。从动件与凸轮轮廓为高副接触传动，理论上讲可以使从动件获得所需要的任意的预期运动。
凸轮机构的优点是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，并且结构简单、紧凑，设计方便；其缺点是凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于磨损，故通常用于受力不大的控制机构。
4.1.2 凸轮机构的分类
凸轮机构的类型很多，并且这些类型又常常交叉在一起，下面介绍常见的分类方法。
教学
内容 凸轮机构 课型 理论课 学时 2
节次
授课班级 13数1
授课日期
出勤情况
纪律情况
教学目的 知识与技能 过程与方法 情感态度价值观
1、了解凸轮机构的分类与特点
2、凸轮机构的工作原理、类型及其应用 以理论教学为基础
以实际应用为导向
结合现实生产带动全方位学习认知，在打好理论基础的同时，全面发展技能水平。 以价值促进学习
以科学端正态度
以情感深化内容
以思维推动发展
教学重点 1、凸轮机构的工作原理、类型及其应用
教学难点 凸轮机构的特点
教学资源 多媒体
教学后记
课 堂 教 学 安 排
教学过程 主要教学内容及步骤
课件演示
[导入新课]
[讲授新课]
§7-3凸轮机构
一． 凸轮机构的概念
1．凸轮：具有曲线或曲面轮廓且作为高副元素的构件，该轮廓按输出运动学特性和动力学特性的要求设计
其定义包括三层含义：
a. 凸轮是一种具有曲线或曲面轮廓的构件
b.它与运动副中的另一构件的接触形式是点接触或线接触
c.其轮廓曲线或曲面的形状控制并保证从动件的运动规律
2．凸轮机构：含有凸轮的机构
(1)所有构件的相对运动均为平面运动的凸轮机构称为平面凸轮机构
(2)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
3．应用场合：一般适用于实现特殊要求的运动规律且传力不太大的场合，特别是在自动化机械中，应用更为广泛。
二．凸轮机构的基本组成
凸轮机构的组成
主要由凸轮、从动件、机架。凸轮通常作为主动件并做等速回转或移动，使从动件实现设计要求的运动。
三．凸轮机构的应用特点
1．凸轮机构可以用在对从动件运动规律要求严格的场合，也可以根据实际需要任意拟定从动件的运动规律
2．凸轮机构能传递复杂的运动，制造和维修较困难
课 堂 教 学 安 排
教学过程 主要教学内容及步骤
课件演示
归纳总结
3．凸轮机构可以实现变速启动，动作准确可靠
4．凸轮机构是高副机构，单位面积上承载能力高，故容易磨损，寿命低
第十五单元 凸轮机构
选择题
1、组成凸轮机构的基本构件有____个。
A、2个； B、3个； C、4个。
2、与平面连杆机构相比，凸轮机构的突出优点是_ _。
A、能严格的实现给定的从动件运动规律； B、能实现间歇运动；
C、能实现多种运动形式的变换； D、传力性能好。
3、凸轮轮廓与从动件之间的可动联接是_ ___。
A、移动副； B、高副； C、转动副； D、可能是高副也可能是低副。
4、凸轮机构从动件作等速规律运动时会产生 冲击。
A.刚性； B.柔性； C.刚性和柔性
5、若要盘形凸轮机构的从动件在某段时间内停止不动，对应的凸轮轮廓应是 ___。
A、一段直线； B、一段圆弧； C、一段抛物线；
D、一段以凸轮转动中心为圆心的圆弧。
6、从动件的推程采用等速运动规律时，在___ _会发生刚性冲击。
A、推程的起始点； B、推程的中点； C、推程的终点； D、推程的起点和终点。
7、 凸轮机构在从动杆运动规律不变情况下，若缩小凸轮基圆半径，则压力角 。
A、减小 B、不变
C、增大
查看答案
第十五单元 凸轮机构
选择题（答案）
1、组成凸轮机构的基本构件有 C 个。
A、2个； B、3个； C、4个。
2、与平面连杆机构相比，凸轮机构的突出优点是 C 。
A、能严格的实现给定的从动件运动规律； B、能实现间歇运动；
C、能实现多种运动形式的变换； D、传力性能好。
3、凸轮轮廓与从动件之间的可动联接是 B _。
A、移动副； B、高副； C、转动副； D、可能是高副也可能是低副。 4、凸轮机构从动件作等速规律运动时会产生
