第八章 凸轮机构及其设计
一、思考题答案
1．答：推杆常用运动规律有：等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度
运动（简谐运动）规律等。等速运动规律简单，但有刚性冲击，只适用于低速的
场合；等加速等减速运动和余弦加速度运动规律，由于加速度仍有突变，引起较
大的惯性力，但所产生的冲击较等速运动要小得多，为柔性冲击，这两种运动规
律适合于中、低速场合。
2．答：等速运动规律有刚性冲击，等加速等减速运动和余弦加速度运动规
律有柔性冲击。
3．答：设计滚子推杆盘形凸轮机构时，若rr=ρ，则0=aρ，实际廓线形
成一尖点，极易磨损，这种现象称为凸轮机构的变尖现象。若rr
此时将产生交叉的廓线，在制造时将被切去，致使推杆不能按预期的运动规律运
动，这种现象称为失真现象。设计时应使rr>minρ，既保证0>aρ。
4．答：在不考虑摩擦时，凸轮作用于推杆上的正压力方向与推杆上受力点
的速度方向之间的夹角称为凸轮机构的压力角。在其他条件相同的情况下，当载
荷一定时，压力角越大，则推动推杆所需的驱动力也越大，机构的效率也越低，
因此，在设计凸轮机构时，应限制其最大压力角不得超过某一许用直。
5．答：平底推杆凸轮机构的压力角为始终为零，故这种凸轮机构不存在自
锁问题。
6．答：从受力的观点考虑,直动推杆的导轨长度l应大一些，而悬臂尺寸b
小一些好。
二、练习题答案
解：
（1）从动件2在图示位置的速度v2= ；
（2）从动件2向上的运动规律是 运动规律；
（3）凸轮机构在图示位置的压力角α= ；
（4）如把尖顶从动件尖端B处改为平底(⊥于构件2），则从动件的运动规律是否
改变？为什么？
图8-2
8-2
解：1）该凸轮机构的名称：偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构；
2）、3）、4）见图8-2。
8-3
解：推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为：
1）推程：0/δδhs= )1500(00≤≤δ
2）回程：等加速段 202/2δδ′−=hhs)600(00≤≤δ
第四章 凸轮机构及其设计
题4-9 解：推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为：
1）推程： （0º≤ ≤150º）
2）回程：等加速段 （0º≤ ≤60º）
等减速段 （60º≤ ≤120º）
计算各分点的位移值如下：
总转角
0º 15º 30º 45º 60º 75º
s 0 1.6 3.2 4.8 6.4 8
总转角 90º 105º 120º 135º 150º 165º
s 9.6 11.2 12.8 14.4 16 16
总转角 180º 195º 210º 225º 240º 255º
s 16 15.5 14 11.5 8 4.5
总转角 270º 285º 300º 315º 330º 360º
s 2 0.5 0 0 0 0
取 =1 mm /mm作图如题图4-9所示。
想一想：
1）什么是正偏置和负偏置？各有何优缺点？
2）凸轮廓线上出现什么情况时将会引起刚性冲击？
3）凸轮廓线上任一点的压力角是如何确定的？
题图4-9
题4-10 解：推杆在推程及回程的运动规律的位移方程为：
1）推程 （0º≤ ≤150º）
2）回程 （0º≤ ≤120º）
计算各分点的位移值如下：
总转角
0º 15º 30º 45º 60º 75º
s 0 0.171 1.158 3.262 6.349 10.00
总转角 90º 105º 120º 135º 150º 165º
s 13.65 16.74 18.842 19.83 20 19.24
总转角 180º 195º 210º 225º 240º 255º
s 17.07 13.83 10.00 6.173 2.929 0.761
总转角 270º 285º 300º 315º 330º 360º
s 0 0 0 0 0 0
1
《机械基础》
教 案
（2009～ 2010学年第二学期）
学 院 山西省工贸学校
系 （部） 机电系
教 研 室
教 师 梁少宁
2 山西省工贸学校
凸轮机构的结构分析和应用
授课班级 中职机电班 上课
时间 周 月 日 第 节 上课
地点 教室
周 月 日 第 节
教
学
目
的 通过本次课的学习使学生熟悉凸轮机构的应用和特点及类型，理解其运动规律，在以后的工作中能够根据从动件运动规律利用图解法设计凸轮机构的轮廓。
教学
目标 能力目标 知识目标 素质目标
1、能够正确使用和维护凸轮机构；
2、能够根据从动件运动规律利用图解法设计凸轮机构的轮廓 掌握凸轮机构的工作过程、了解凸轮机构的分类、熟悉凸轮机构的特点、明了凸轮机构的从动件运动规律 培养学生学生分析问题的能力，并能够正确的运用、培养学生勤于思考的好习惯和严谨、务实、细致的工作态度；通过小组讨论，培养学生的协作精神。
任务与案例 通过挂图和模型对比内燃机配气机构、 靠模车削机构、 端面凸轮间歇机构各有什么样的特点？各自适合在什么情况下运用？
重点
难点
及
解决方法 重点：凸轮机构的分类与特点
难点：从动件运动规律
解决方法：九步（实物模具演示、提问设置悬念、分析、得出结论、推理演绎、范例、自学练习、反馈指导、讲评小结）教学法
参考资料
工具与材料
粉笔，黑板，模具，挂图。
3 序号 步骤名称 教学内容 教师活动 学生活动 时间分配(分) 工具与材料 课内/课外
1 组织教学 问候，检查学生状态，宣布本次课内容和任务 问候学生，检查状态，宣布内容 问候 2 课内
2 复习 复习有关这节课的内容 提问 回答 6 粉笔，黑板 课内
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。
