凸轮机构运动规律
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精密机械凸轮机构运动规律详解
26/07
3.无因次速度V、加速度A、加速度变化率J
机构运动及动力特性集中体现于从动件速度、 加速度、加速度的变化等。
对无因此函数求S(T)用T对S依次求导：
一次求导，无因次速度
V V (T ) dS dT
二阶求导，无因次加速度
三阶求导数，无因 次加速度变化率：
A
A(T
)
d 2S dT 2
J
J (T )
2-12
26/19
7）区间Ⅵ（T5≤T＜T6）
加速度A恒定，等于负向最大值Amm
2-13
26/20
8）区间Ⅶ（T6≤T＜T7）
加速度A的变化规律为正弦曲线（负向减速）
2-14
26/21
9）区间Ⅷ（T7≤T＜T0）
加速度A恒为零，连续进入下一周期。
2-15
3.正负振幅比m
设：
m Amm Amp
26/13
2. 分段计算S、V、J、Q(AV)
以加速度A为基础，推算全周期各点
位移S、速度V、加速度变化率J、 惯性力矩比例因子Q，确定参数值可
判断凸轮机构工作状态。
1）0点状态（T0=0）
S S0 ,V V0 , A 0, J 0
26/14
2）区间Ⅰ（T0≤T＜T1）
加速度A的变化规律为正弦曲线（加速段）
δh δs
w
s2
BC
h
A
δt
δs
D Aδ1
δh δs' t
2p
描述凸轮机构运动关 系的曲线之一。
B
C
26/03
时间——位移曲线
s2
几种常见简单运动规律：
●匀速运动规律 特性分析：
运动过程有加 速度为无穷大的断 点，机构存在刚性 冲击。
3.无因次速度V、加速度A、加速度变化率J
机构运动及动力特性集中体现于从动件速度、 加速度、加速度的变化等。
对无因此函数求S(T)用T对S依次求导：
一次求导，无因次速度
V V (T ) dS dT
二阶求导，无因次加速度
三阶求导数，无因 次加速度变化率：
A
A(T
)
d 2S dT 2
J
J (T )
2-12
26/19
7）区间Ⅵ（T5≤T＜T6）
加速度A恒定，等于负向最大值Amm
2-13
26/20
8）区间Ⅶ（T6≤T＜T7）
加速度A的变化规律为正弦曲线（负向减速）
2-14
26/21
9）区间Ⅷ（T7≤T＜T0）
加速度A恒为零，连续进入下一周期。
2-15
3.正负振幅比m
设：
m Amm Amp
26/13
2. 分段计算S、V、J、Q(AV)
以加速度A为基础，推算全周期各点
位移S、速度V、加速度变化率J、 惯性力矩比例因子Q，确定参数值可
判断凸轮机构工作状态。
1）0点状态（T0=0）
S S0 ,V V0 , A 0, J 0
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2）区间Ⅰ（T0≤T＜T1）
加速度A的变化规律为正弦曲线（加速段）
δh δs
w
s2
BC
h
A
δt
δs
D Aδ1
δh δs' t
2p
描述凸轮机构运动关 系的曲线之一。
B
C
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时间——位移曲线
s2
几种常见简单运动规律：
●匀速运动规律 特性分析：
运动过程有加 速度为无穷大的断 点，机构存在刚性 冲击。
凸轮无冲击运动规律
凸轮无冲击运动规律1. 引言凸轮是机械传动领域中常用的机构，主要用于转换旋转运动为往复运动或者改变运动轨迹。
在凸轮的设计与运动过程中，无冲击是一个非常重要的运动规律。
本文将介绍凸轮无冲击运动的规律及其应用。
2. 无冲击运动的概念在传动机构中，凸轮与从动件（如凸轮轴、推杆等）之间的接触点会产生冲击，可能导致噪音、磨损等问题。
为解决这一问题，需要设计凸轮运动规律，使得凸轮与从动件之间的运动轨迹具有无冲击特性。
无冲击运动是指凸轮与从动件之间的接触点在运动过程中不发生突变、不产生冲击力。
3. 凸轮运动规律的设计原则为实现凸轮的无冲击运动，需要遵循以下几个设计原则：3.1 曲线连续性设计凸轮的曲线必须是连续光滑的，使得凸轮与从动件之间的接触点在运动过程中不会受到突变的影响。
常见的凸轮曲线有圆弧曲线、椭圆曲线等，这些曲线都具有良好的连续性。
3.2 小半径斜率设计凸轮曲线的半径斜率越小，接触点处的冲击力越小，从而实现无冲击运动。
因此，在设计凸轮曲线时，需要尽量使得半径斜率较小，减小冲击力的大小。
3.3 动态平衡设计凸轮与从动件之间存在惯性力，会引起凸轮的振动和共振现象。
为了避免冲击，需要进行动态平衡设计，减小振动和共振的影响。
4. 凸轮无冲击运动的应用凸轮无冲击运动的规律在机械传动领域有着广泛的应用，以下是几个典型的应用。
4.1 发动机气门控制系统发动机气门控制系统中的凸轮是实现气门开关的关键部件。
通过合理设计凸轮的运动规律，可以使得气门的开关过程平稳，避免冲击力产生。
4.2 纺织机械纺织机械中的凸轮用于驱动织机的各个部件进行运动。
通过凸轮无冲击运动的设计，可以减小振动和噪音，提高机械的工作效率和稳定性。
4.3 机床机床中的凸轮用于驱动工作台、进给器等部件进行运动。
通过凸轮的无冲击运动设计，可以提高加工精度，延长机床寿命。
4.4 包装设备包装设备中的凸轮用于驱动输送带、封口器等部件进行运动。
凸轮的无冲击运动可以提高包装速度和稳定性，减小故障率。
试述凸轮机构从动件运动规律特点及应用
试述凸轮机构从动件运动规律特点及应用凸轮机构从动件运动规律特点及应用凸轮机构是一种重要的机械传动装置,主要由一个凸轮和一个从动件组成。
凸轮的作用是驱动从动件沿着一定的轨迹进行运动,从而实现机械传动的功能。
从动件的运动规律特点及应用是凸轮机构设计的一个重要考虑因素,具体体现在以下几个方面。
从动件的运动规律特点从动件的运动规律特点主要表现在其运动形式、运动速度和加速度等方面。
从动件的运动形式通常为直线运动或圆周运动,其运动速度和加速度的大小主要取决于凸轮的参数和从动件的特性。
例如,当凸轮的参数定死后,从动件的运动速度和加速度就可以通过调整机构的结构参数来达到所需的目标。
从动件的运动规律特点还表现在其运动精度方面。
为了提高从动件的运动精度,设计者需要考虑从动件的加工工艺和装配过程。
例如,对于不同精度的从动件,可以采用不同的装配方式和加工工艺,以保证从动件的精度达到设计要求。
凸轮机构从动件的应用凸轮机构从动件的应用非常广泛,涉及到机械工程、机床、汽车、飞机、船舶等各个领域。
从动件的设计和应用,可以提高机械传动的精度、效率和可靠性,从而满足各种机械传动的要求。
凸轮机构从动件的应用,还可以涉及到各种机械工程领域。
例如,在机床中,从动件可以作为刀具的驱动机构,来实现刀具的切削和研磨等功能。
在汽车和飞机中,从动件可以作为发动机的离合器和启动器,实现汽车和飞机的启动和加速等功能。
在船舶中,从动件可以作为船桨的驱动机构,实现船只在水面上的前进和操纵等功能。
总结起来,凸轮机构从动件运动规律特点及应用,对于实现机械传动的精度、效率和可靠性,有着重要的作用。
此外,在机械工程领域中,凸轮机构从动件的应用,还可以涉及到各种不同的机械工程领域。
凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点
凸轮机构是机械传动中常用的一种机构，它通过凸轮的不规则形状来带动从动件做复杂的运动。
在凸轮机构中，从动件的运动规律受到凸轮形状和工作特点的影响，下面我们就来深入探讨凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点。
一、凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点1. 节流运动在凸轮机构中，从动件常常表现出节流运动的特点。
所谓节流运动，即从动件在运动过程中，速度逐渐增大、达到最大值后再逐渐减小的运动规律。
这种运动特点能够保证从动件在与其他零部件接触时的平稳性，降低运动过程中的冲击力，有利于提高机械设备的稳定性和使用寿命。
2. 可逆运动凸轮机构中的从动件常常具有可逆运动的特点。
所谓可逆运动，即从动件在运动过程中可以根据输入信号的变化而实现正向或反向的运动。
这种特点使得凸轮机构能够根据不同的工作需求来实现灵活的运动控制，提高了机械设备的适用范围和灵活性。
3. 多样化运动凸轮机构中的从动件常常展现出多样化的运动形式。
凸轮的不规则形状和不同的工作参数可以使得从动件实现多种不同的运动规律，如往复运动、旋转运动、摆动运动等。
这种多样化的运动特点能够满足不同工作场景下的运动需求，提高了机械设备的适用性和通用性。
二、个人观点和理解在我看来，凸轮机构从动件的常用运动规律，是凸轮机构能够实现复杂、精准、稳定运动的重要基础。
它的工作特点保证了从动件在运动过程中的平稳性和灵活性，使得凸轮机构能够广泛应用于各个领域的机械设备中。
而随着科技的不断发展和创新，我相信凸轮机构从动件的运动规律和工作特点还会不断完善和拓展，为机械传动领域带来更多的可能性和发展空间。
总结回顾通过本文对凸轮机构从动件常用运动规律的工作特点的深入探讨，我们了解到了节流运动、可逆运动和多样化运动等特点，这些特点保证了凸轮机构从动件能够实现复杂、精准、稳定的运动。
我也共享了个人对这一主题的理解和观点，希望能够为读者提供启发和思考。
随着机械传动技术的不断发展，凸轮机构从动件的工作特点还有很大的发展空间，相信在未来会有更多的创新和突破。
凸轮机构的运动规律
凸轮机构的运动规律凸轮机构是一种常用于机械传动中的机构，它利用凸轮的形状和运动规律来实现特定的运动要求。
凸轮机构的运动规律对于机械设计和运动控制具有重要意义。
凸轮机构的运动规律有以下几个方面：1. 凸轮的运动规律凸轮的运动规律是凸轮机构的基础，它决定了凸轮机构的输出运动。
通常情况下，凸轮的运动是旋转运动，凸轮的轮廓形状决定了其运动过程中的位置和速度变化。
凸轮的运动规律可以通过数学建模和实验验证来确定，常见的凸轮运动规律有简谐运动、等角速度运动、等速运动等。
2. 凸轮与从动件的运动关系凸轮与从动件的运动关系是凸轮机构的核心内容，它描述了凸轮运动与从动件的位置和速度之间的关系。
根据凸轮的形状和运动规律，从动件可以做直线运动、往复运动、转动运动等。
凸轮机构的设计目标就是使凸轮与从动件的运动关系能够满足特定的要求，如控制从动件的速度、加速度和位置等。
3. 凸轮机构的运动周期凸轮机构的运动周期是指凸轮一次完整运动所经历的时间。
凸轮机构的运动周期与凸轮的运动规律和从动件的运动规律密切相关。
在设计凸轮机构时，需要根据具体的运动要求确定凸轮的运动周期，使凸轮机构能够满足系统的运动速度和节奏要求。
4. 凸轮机构的运动稳定性凸轮机构的运动稳定性是指在运动过程中凸轮和从动件之间的运动关系是否能够保持稳定。
凸轮机构的运动稳定性取决于凸轮的形状和运动规律，以及从动件的运动特性。
如果凸轮机构的运动稳定性不好，就会导致从动件运动不平稳，影响机械系统的正常工作。
5. 凸轮机构的优化设计凸轮机构的优化设计是指在满足特定运动要求的前提下，通过合理设计凸轮的形状和运动规律，使凸轮机构具有更好的运动性能和工作效率。
优化设计可以通过数学建模和仿真分析来实现，以提高凸轮机构的工作精度和可靠性。
总结起来，凸轮机构的运动规律对于机械设计和运动控制具有重要意义。
凸轮的运动规律、凸轮与从动件的运动关系、凸轮机构的运动周期、运动稳定性以及优化设计等方面的研究，可以为凸轮机构的设计和应用提供理论依据和实践指导，进一步推动机械传动技术的发展和创新。
凸轮机构有哪几个常用运动规律
凸轮机构有哪几个常用运动规律
凸轮机构是机器设计中常用的运动转换装置，通过凸轮的运动将旋转运动转换为直线或曲线运动。
在凸轮机构中，常用的运动规律有如下几种：
1. 恒速圆周运动：凸轮的轴与凸轮中心处于同一直线上，凸轮中心固定，凸轮绕轴做匀速旋转运动。
这种凸轮机构适用于需要恒定速度的运动装置，例如钟摆机构和发动机的气门机构。
2. 单纯调整运动：凸轮的轴与凸轮中心轴不重合，凸轮中心固定，凸轮绕自身轴做旋转运动，通过凸轮的形状和曲线运动来实现调整机构的目的，例如改变会议室椅子高度的升降机构。
3. 正弦规律运动：凸轮的形状是一个或多个正弦曲线，凸轮绕自身轴做旋转运动。
这种凸轮机构可以实现与时间成比例变化的运动，例如汽车摇臂悬挂系统，使车轮每转一圈汽车底盘上的某个位置上下起伏。
4. 近似直线运动：凸轮的形状是正圆或近似正圆的一部分，凸轮绕自身轴做旋转运动。
这种凸轮机构可将旋转运动转换为近似直线运动，例如活塞发动机中的曲柄连杆机构，将曲柄的旋转运动转化为活塞的直线往复运动。
这些是凸轮机构中常用的运动规律，它们在不同的机械装置中发挥着重要的作用，实现了机械运动的转换和控制。
说出凸轮机构从动件常用运动规律
说出凸轮机构从动件常用运动规律1. 引言1.1 概述凸轮机构是一种常见的运动传动装置，通过凸轮和从动件的配合实现不同运动规律的转换。
凸轮机构被广泛应用于各种机械设备中，如汽车发动机、工业机械等领域。
了解凸轮机构从动件的常用运动规律对于理解其工作原理以及设计和优化具有重要意义。
本文将重点介绍凸轮机构从动件常用的三种运动规律，即正圆运动规律、椭圆运动规律和抛物线运动规律。
通过详细讲解每种运动规律的原理和特点，结合相关的应用案例，旨在帮助读者全面了解这些常见的凸轮机构从动件运动规律。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行阐述。
首先，在引言部分对凸轮机构进行了概述，并说明了文章内容和结构。
接下来，在第二部分中简要介绍了凸轮机构的定义与分类以及基本组成部分，同时列举了该装置在各个应用领域中的实际应用。
然后，在第三部分中简要描述了凸轮机构从动件常用的三种运动规律，即正圆运动规律、椭圆运动规律和抛物线运动规律。
在第四部分中，将分别对这些从动件的常用运动规律进行详细解析，并通过实际应用案例加深理解。
最后，在结论与展望部分总结文章的主要内容，并对未来凸轮机构研究方向进行展望。
1.3 目的本文旨在介绍凸轮机构从动件常用的运动规律，包括正圆、椭圆和抛物线三种类型。
通过阐述每一种运动规律的原理和特点，读者能够对凸轮机构从动件的工作原理有更深入的理解，并能够应用于具体的工程设计和优化中。
同时，通过引入实际案例，希望读者能够更好地理解这些运动规律在实际中的应用价值。
2. 凸轮机构简介:2.1 定义与分类:凸轮机构是一种常见的机械传动装置，由凸轮和从动件组成。
凸轮是一个具有非圆周运动的特殊零件，通过转动或移动凸轮使得从动件产生特定的运动规律。
根据凸轮曲线形状和运动规律的不同，凸轮机构可以分为三类主要类型：正圆轨迹型、椭圆轨迹型和抛物线轨迹型。
2.2 基本组成部分:典型的凸轮机构包括凸轮、滑块、连接杆、曲柄等组成部分。
其中，凸轮为核心部件，其曲线形状决定了从动件的运动规律。
凸轮机构从动件的运动规律
但对无停留区间的无停歇 型运动而言，加速度曲线无突 变，因而也无冲击，故可在高 速条件下工作。
3.4.2.2 正弦加速度运动规律
正弦加速度运动规律的线 图和位移曲线的作法见图，由 运动线图可知，这种运动规律 的加速度曲线是连续的，没有 突变，加速度变化率为一有限 值，因而没有冲击，可适用于 高速工作。
对于摆动从动件凸轮机构，其运动线图的横坐标表示凸轮转 角，纵坐标则分别表示从动件的角位移、角速度和角加速度。 这类运动线图具有的运动特性与上述相同。
3.4.3 基本运动规律的特性值
由上述基本运动规律的分析中可知，从避免冲击的观点出 发，最好选用无突变的加速度曲线的运动规律。此外，各种基 本运动规律的特性值对凸轮机构的动力持性也有较大的影响。
所谓特性值是对凸轮机构工作性能有较大影响的参数，这 些参数标志着不同运动规律各自的特征。
3.4.3 基本运动规律的特性值
3.4.2 三角函数基本运动规律
3.4.2.1 3.4.2.2
余弦加速度运动规律 正弦加速度运动规律
3.4.2.1 余弦加速度运动规律
其运动线图和位移曲线的 作法如图所示。由图可知，对 升—停—回—停型运动，该运 动规律在升程的开始和终止时， 从动件的加速度仍产生有限数 值的突变，即存在软冲，因此 它也只适用于中、低速的场合。
图3-10
实际上由于材料具有弹性， 加速度和惯性力不致于达到无穷 大，但仍特有强烈的冲击，这种 冲击称为刚性冲击或称为硬冲。 因此这种运动规律只适用于凸轮 转速很低的场合。
3.4.1.2 n=2的等加、等减速运动规律
由公式（3.4-1），用同样的方法可得 （3.4-5)
从式(3.4-5)可以看出，加速度a为常数，所以这种运动规律 又称为等加速等减速运动规律。
3.4.2.2 正弦加速度运动规律
正弦加速度运动规律的线 图和位移曲线的作法见图，由 运动线图可知，这种运动规律 的加速度曲线是连续的，没有 突变，加速度变化率为一有限 值，因而没有冲击，可适用于 高速工作。
对于摆动从动件凸轮机构，其运动线图的横坐标表示凸轮转 角，纵坐标则分别表示从动件的角位移、角速度和角加速度。 这类运动线图具有的运动特性与上述相同。
3.4.3 基本运动规律的特性值
由上述基本运动规律的分析中可知，从避免冲击的观点出 发，最好选用无突变的加速度曲线的运动规律。此外，各种基 本运动规律的特性值对凸轮机构的动力持性也有较大的影响。
所谓特性值是对凸轮机构工作性能有较大影响的参数，这 些参数标志着不同运动规律各自的特征。
3.4.3 基本运动规律的特性值
3.4.2 三角函数基本运动规律
3.4.2.1 3.4.2.2
余弦加速度运动规律 正弦加速度运动规律
3.4.2.1 余弦加速度运动规律
其运动线图和位移曲线的 作法如图所示。由图可知，对 升—停—回—停型运动，该运 动规律在升程的开始和终止时， 从动件的加速度仍产生有限数 值的突变，即存在软冲，因此 它也只适用于中、低速的场合。
图3-10
实际上由于材料具有弹性， 加速度和惯性力不致于达到无穷 大，但仍特有强烈的冲击，这种 冲击称为刚性冲击或称为硬冲。 因此这种运动规律只适用于凸轮 转速很低的场合。
3.4.1.2 n=2的等加、等减速运动规律
由公式（3.4-1），用同样的方法可得 （3.4-5)
从式(3.4-5)可以看出，加速度a为常数，所以这种运动规律 又称为等加速等减速运动规律。
机械设计专升本章节练习题(含答案)——凸轮机构
第5章凸轮机构1．从动件的运动规律:等速，等加速等减速，余弦加速度，正弦加速度2．动力特性:刚性冲击，柔性冲击3．设计原理:反转法，比例尺，等分基圆，偏置从动件压力角与自锁条件4．基本参数:基圆半径，滚子半径，平底尺寸【思考题】5-1 凸轮机构的应用场合是什么？凸轮机构的组成是什么？通常用什么办法保证凸轮与从动件之间的接触？5-2 凸轮机构分成哪几类？凸轮机构有什么特点？5-3 为什么滚子从动件是最常用的从动件型式？5-4 凸轮机构从动件的常用运动规律有那些？各有什么特点？5-5 图解法绘制凸轮轮廓的原理是什么？为什么要采用这种原理？5-6 什么情况下要用解析法设计凸轮的轮廓？5-7 设计凸轮应注意那些问题？5-8 从现有的机器上找出两个凸轮机构应用实例，分析其类型和运动规律?A级能力训练题1.在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中，运动规律使凸轮机构产生刚性冲击，运动规律产生柔性冲击，运动规律则没有冲击。
2.在凸轮机构的各种常用的推杆运动规律中，只宜用于低速的情况，宜用于中速，但不宜用于高速的情况，而可在高速下应用。
3.设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时，若发现凸轮轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数的改变上应采取的措施是或。
4.移动从动件盘形凸轮机构，当从动件运动规律一定时，欲同时降低升程的压力角，可采用的措施是。
若只降低升程的压力角，可采用方法。
5.凸轮的基圆半径是从到的最短距离。
6.设计直动滚子推杆盘形凸轮机构的工作廓线时，发现压力角超过了许用值，且廓线出现变尖现象，此时应采用的措施是__________________________________________。
7.与其他机构相比，凸轮机构的最大优点是。
（1）便于润滑（2）可实现客种预期的运动规律（3）从动件的行程可较大（4）制造方便，易获得较高的精度8.凸轮的基圆半径越小，则凸轮机构的压力角，而凸轮机构的尺寸。
（1）增大（2）减小（3）不变（4）增大或减小9.设计凸轮廓线对，若减小凸轮的基圆半径r b，则凸轮廓线曲率半径将。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
凸轮匀速旋转时， 从动件与凸轮轮廓接触处 相对回转中心不变的过程
远停程
远停程 角
s
h
0'
ω
0
S 0'
(t )
凸轮匀速旋转时， 从动件从距凸轮中心最远 点向最近点的运动过程
回程
回程运 动角
s
h
(t )
S'
0 S 0'
S'
，有，凸轮匀速旋转时，
ω
从动件运动到达最近点静
止不动的过程
近停程
近停程 角
s
h
S'
0
rb
0' S
ω
0 S 0' S'
T( 360º )
从动件位移线图
(t )
从动件距凸轮回转中心最
近点到最远点的距离h
行程
课堂练习1
凸轮的工作过程
运动过程 升/降/停
推程
远停程 回程 近停程
角度名称
二.从动件常用运动规律
s 1.等速运动
s vt v v0 a 0
v
●特点：有刚性冲击。 a
学习任务
理解凸轮机构的工作过程 掌握从动件常用运动规律
一.凸轮机构的工作过程
以凸轮回转中心为圆心， 以凸轮轮廓上的点至其回转中心
最小向径为半径所画的圆
rb
基圆
ω
基圆半径 标题
s h
0
ω
(t )
0
凸轮匀速旋转时， 从动件从距凸轮中心最近 点向最远点的运动过程
推程
推程运 动角
s
h
S
ω
(t )
0 S
●刚性冲击： 加速度无穷大突变引起的冲击。+
远停程
远停程 角
s
h
0'
ω
0
S 0'
(t )
凸轮匀速旋转时， 从动件从距凸轮中心最远 点向最近点的运动过程
回程
回程运 动角
s
h
(t )
S'
0 S 0'
S'
，有，凸轮匀速旋转时，
ω
从动件运动到达最近点静
止不动的过程
近停程
近停程 角
s
h
S'
0
rb
0' S
ω
0 S 0' S'
T( 360º )
从动件位移线图
(t )
从动件距凸轮回转中心最
近点到最远点的距离h
行程
课堂练习1
凸轮的工作过程
运动过程 升/降/停
推程
远停程 回程 近停程
角度名称
二.从动件常用运动规律
s 1.等速运动
s vt v v0 a 0
v
●特点：有刚性冲击。 a
学习任务
理解凸轮机构的工作过程 掌握从动件常用运动规律
一.凸轮机构的工作过程
以凸轮回转中心为圆心， 以凸轮轮廓上的点至其回转中心
最小向径为半径所画的圆
rb
基圆
ω
基圆半径 标题
s h
0
ω
(t )
0
凸轮匀速旋转时， 从动件从距凸轮中心最近 点向最远点的运动过程
推程
推程运 动角
s
h
S
ω
(t )
0 S
●刚性冲击： 加速度无穷大突变引起的冲击。+
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
凸轮机构可以实现复杂的运动规律 凸轮机构具有较高的运动精度和稳定性 凸轮机构具有较长的使用寿命和较低的维护成本 凸轮机构适用于高速、重载和低噪音的工作环境
PART FOUR
等速运动规律
变速运动规律
简谐运动规律
摆动运动规律
等速运动规律 摆线运动规律 简谐运动规律 函数运动规律
按照从动件的运动特点，选择合适 的运动规律，如等速、等加速等减 速、简谐等
吸气阶段： 凸轮机构 开始工作， 从动件开 始运动
压缩阶段： 从动件继 续运动， 气体被压 缩
喷油阶段： 从动件继 续运动， 喷油嘴向 燃烧室喷ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ油
点火阶段： 从动件继 续运动， 火花塞点 火
膨胀阶段： 从动件继 续运动， 气体膨胀 推动活塞 运动
排气阶段： 从动件继 续运动， 气体被排 出燃烧室
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
它由凸轮、从动件和机架三 个基本构件组成
凸轮机构是一种常见的机械 传动机构
凸轮机构可以实现复杂的运 动规律和轨迹
在自动化、纺织、印刷、包 装等领域有广泛应用
凸轮：通常是一 个具有曲线轮廓 的盘形零件，它 可以是一个偏心 轮或是一个具有 切线的轮。
和机构类型。
在设计凸轮机构 时，应确保凸轮 与从动件之间的 接触良好，避免 出现卡滞、振动
等问题。
凸轮机构的尺寸 应合理选择，以 确保机构的紧凑
性和稳定性。
在设计凸轮机构时， 应考虑制造、装配、 调整等方面的要求， 确保机构易于制造 和装配，并能够达 到所需的运动精度
和性能要求。
第一讲 凸轮机构的应用和分类及从动件常用运动规律
滚子摆动式圆柱凸轮机构
形状锁合
22
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
滚子移动式圆柱凸轮机构
23
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
凸轮机构
内燃机
力锁合
24
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
三. 凸轮机构的应用和特点
应用：广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动
第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律19凸轮机构分类示例尖顶从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律20凸轮机构分类示例滚子从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律21凸轮机构分类示例平底从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律22凸轮机构分类示例滚子摆动式圆柱凸轮机构形状锁合第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律23凸轮机构分类示例滚子移动式圆柱凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律24凸轮机构分类示例内燃机力锁合凸轮机构力锁合凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律25三
3
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
§11-1 凸轮机构的应用和分类
4
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
上次课教学内容复习
解答学生问题，提出问题：
1. 平面四杆机构的演化机构基本型式有哪些 ？ 2. 为什么说导杆机构有较好的传力性能 ？
5
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
新课导入：
2. 按从动件的形状分类
(3) 平底从动件： 从动件与凸轮轮廓的接触一端为一平面。若不考虑摩 擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于端平面，传动效率 高，且接触面间容易形成油膜，利于润滑，故常用于高速 凸轮机构。它的缺点是不能用于凸轮轮廓有凹曲线的凸轮 机构中。 (4) 曲面从动件：
形状锁合
22
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
滚子移动式圆柱凸轮机构
23
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
凸轮机构分类示例
凸轮机构
内燃机
力锁合
24
第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
三. 凸轮机构的应用和特点
应用：广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动
第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律19凸轮机构分类示例尖顶从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律20凸轮机构分类示例滚子从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律21凸轮机构分类示例平底从动件移动式摆动式第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律22凸轮机构分类示例滚子摆动式圆柱凸轮机构形状锁合第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律23凸轮机构分类示例滚子移动式圆柱凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律24凸轮机构分类示例内燃机力锁合凸轮机构力锁合凸轮机构第一讲凸轮机构的类型及其常用运动规律25三
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第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
§11-1 凸轮机构的应用和分类
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第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
上次课教学内容复习
解答学生问题，提出问题：
1. 平面四杆机构的演化机构基本型式有哪些 ？ 2. 为什么说导杆机构有较好的传力性能 ？
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第一讲 凸轮机构的类型及其常用运动规律
新课导入：
2. 按从动件的形状分类
(3) 平底从动件： 从动件与凸轮轮廓的接触一端为一平面。若不考虑摩 擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于端平面，传动效率 高，且接触面间容易形成油膜，利于润滑，故常用于高速 凸轮机构。它的缺点是不能用于凸轮轮廓有凹曲线的凸轮 机构中。 (4) 曲面从动件：
机械设计专升本章节练习题(含答案)——凸轮机构
第5章凸轮机构1．从动件的运动规律:等速，等加速等减速，余弦加速度，正弦加速度2．动力特性:刚性冲击，柔性冲击3．设计原理:反转法，比例尺，等分基圆，偏置从动件压力角与自锁条件4．基本参数:基圆半径，滚子半径，平底尺寸【思考题】5-1 凸轮机构的应用场合是什么？凸轮机构的组成是什么？通常用什么办法保证凸轮与从动件之间的接触？5-2 凸轮机构分成哪几类？凸轮机构有什么特点？5-3 为什么滚子从动件是最常用的从动件型式？5-4 凸轮机构从动件的常用运动规律有那些？各有什么特点？5-5 图解法绘制凸轮轮廓的原理是什么？为什么要采用这种原理？5-6 什么情况下要用解析法设计凸轮的轮廓？5-7 设计凸轮应注意那些问题？5-8 从现有的机器上找出两个凸轮机构应用实例，分析其类型和运动规律?A级能力训练题1.在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中，运动规律使凸轮机构产生刚性冲击，运动规律产生柔性冲击，运动规律则没有冲击。
2.在凸轮机构的各种常用的推杆运动规律中，只宜用于低速的情况，宜用于中速，但不宜用于高速的情况，而可在高速下应用。
3.设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时，若发现凸轮轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数的改变上应采取的措施是或。
4.移动从动件盘形凸轮机构，当从动件运动规律一定时，欲同时降低升程的压力角，可采用的措施是。
若只降低升程的压力角，可采用方法。
5.凸轮的基圆半径是从到的最短距离。
6.设计直动滚子推杆盘形凸轮机构的工作廓线时，发现压力角超过了许用值，且廓线出现变尖现象，此时应采用的措施是__________________________________________。
7.与其他机构相比，凸轮机构的最大优点是。
（1）便于润滑（2）可实现客种预期的运动规律（3）从动件的行程可较大（4）制造方便，易获得较高的精度8.凸轮的基圆半径越小，则凸轮机构的压力角，而凸轮机构的尺寸。
（1）增大（2）减小（3）不变（4）增大或减小9.设计凸轮廓线对，若减小凸轮的基圆半径r b，则凸轮廓线曲率半径将。
凸轮机构中从动件做等速运动规律的原因是
凸轮机构中从动件做等速运动规律的原因1. 引言凸轮机构是一种常用于机械传动系统中的重要装置，它通过凸轮和从动件的运动来实现特定的功能。
在某些情况下，从动件需要做等速运动，即保持恒定的速度移动。
本文将探讨凸轮机构中从动件做等速运动规律的原因。
2. 凸轮机构简介凸轮机构由凸轮、从动件和连接杆组成。
凸轮是一个圆柱体，其外表面上有一个或多个凸起的曲线形状。
从动件则通过连接杆与凸轮相连，根据凸轮的运动来实现特定的运动方式。
3. 等速运动规律在某些应用中，从动件需要保持恒定的速度移动，即做等速运动。
这种等速运动可以通过合理设计和调整凸轮曲线形状以及选择适当的连接杆长度来实现。
3.1 凸轮曲线形状为了使从动件做等速运动，需要选择适当的凸轮曲线形状。
常见的曲线形状有圆形、椭圆形、抛物线形等。
其中，圆形凸轮曲线是实现等速运动的最简单形式。
当凸轮曲线为圆形时，从动件在一周内的位移是恒定的，因此它的速度也是恒定的。
这是因为圆形曲线在任意一点处的切线与半径垂直，从而保证了从动件在该点的速度与半径长度成正比。
3.2 连接杆长度连接杆长度也会影响从动件的运动规律。
通过调整连接杆长度，可以使得从动件做等速运动。
当连接杆长度适当时，从动件在一周内的位移与凸轮曲线的周长成正比。
如果凸轮曲线是圆形的，并且连接杆长度合适，则从动件将以恒定的速度做等速运动。
4. 原理解析为了更深入地理解凸轮机构中从动件做等速运动规律的原因，我们可以通过几何和运动学原理进行分析。
4.1 几何原理根据几何原理，当连接杆与凸轮相连时，从动件与凸轮之间的距离始终保持不变。
这是因为连接杆的长度是固定的，而凸轮的形状也是确定的。
无论凸轮如何旋转，从动件始终与凸轮保持相对位置。
4.2 运动学原理根据运动学原理，从动件的速度可以通过凸轮曲线的切线方向和连接杆长度来确定。
当凸轮曲线为圆形时，切线方向始终垂直于半径，因此从动件的速度与半径长度成正比。
另外，连接杆长度也会影响从动件的速度。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
提高传动效率，减小速 度波动。
选择凸轮轮廓形状、从 动件类型为优化设计变 量。
考虑制造工艺和使用环 境等方面的限制，制定 相应的优化设计约束条 件。
经过智能优化算法求解 ，得到满足性能要求的 最优解，即凸轮轮廓形 状和从动件类型的最优 组合。与优化前相比， 传动效率提高了10%， 速度波动降低了5%。
规律。
CHAPTER 04
凸轮机构性能评价与优化设 计
凸轮机构性能评价性 和传动精度等方面的指标，如传动比 、传动效率、速度波动等。
动力性能
评价凸轮机构在动力传递过程中的性 能，如驱动力、驱动力矩、动态响应 等。
耐久性能
评价凸轮机构在长期使用过程中的耐 磨性、抗疲劳性等方面的指标，如寿 命、磨损量等。
、减少振动和噪音。
02
采用先进的控制策略
引入先进的控制策略，如PID控制、模糊控制等，可以实现对从动件运
动规律的精确控制。通过调整控制参数，可以优化从动件的运动性能，
提高其响应速度和稳定性。
03
选用高性能材料
采用高性能材料制造从动件和凸轮，可以提高机构的耐磨性、抗疲劳性
和承载能力。这有助于延长凸轮机构的使用寿命，并改善从动件的运动
凸轮机构工作过程实例解析
01
以一个具体的凸轮机构为例，详细解析其工作过程 。
02
分析该凸轮机构的轮廓曲线设计、从动件运动规律 和影响因素等。
03
通过实例解析，加深对凸轮机构工作过程的理解和 掌握。
CHAPTER 03
从动件运动规律研究
从动件位移、速度和加速度变化规律
位移变化规律
在凸轮机构工作过程中，从动件的位移随着凸轮的转动而发生变化。通常，位移曲线呈现 周期性变化，其形状和幅值取决于凸轮的轮廓和尺寸。
1凸轮机构的工作原理和从动件的运动规律
况
分析从动件加 速度与凸轮轮 廓之间的关系
解释从动件加 速度变化对机 构运动的影响
总结从动件运 动规律加速度
特征的意义
从动件运动规律 的应用
在凸轮设计中的应用
确定从动件的运动 规律
选择合适的凸轮机 构类型
设计凸轮的轮廓曲 线
优化凸轮机构参数
在机械系统中的应用
凸轮机构广泛应 用于各种机械系 统中，如内燃机、 压缩机、印刷机 等。
优化方法：采用 新型材料、改进 设计参数、引入 智能控制技术等
实例分析：针对 具体凸轮机构， 分析其运动规律， 提出改进方案并 进行仿真验证
结论：优化后的 凸轮机构在传动 性能、稳定性及 可靠性等方面均 得到显著提升
运动规律的仿真与实验研究
仿真研究：通过计算机模拟技术， 对从动件的运动规律进行模拟分析， 预测其运动性能和优化方向。
从动件运动规律的选用
适用于低速轻载的从动件运动规律 适用于高速重载的从动件运动规律 适用于高精度要求的从动件运动规律 适用于低噪声低震动的从动件运动规律
从动件运动规律 的特性
运动规律的几何特征
运动规律的几何特征包括从动件在 凸轮推动下的位移、速度和加速度 变化。
速度变化则与从动件和凸轮的接触 点有关，该点在凸轮转动过程中的 速度决定了从动件的速度。
从动件的运动规律 可以实现精确的位 置控制和速度控制
在自动化生产线中 ，凸轮机构可以用 于实现工件的传送 、定位和装配等操 作
在机器人领域，凸轮机 构可以用于实现机器人 的手臂、手腕和手指等 关节的运动控制
从动件运动规律 的优化
运动规律的改进与优化
优化目标：提高 凸轮机构的传动 效率、减小振动 和噪声
从动件的常用运动规律
分析从动件加 速度与凸轮轮 廓之间的关系
解释从动件加 速度变化对机 构运动的影响
总结从动件运 动规律加速度
特征的意义
从动件运动规律 的应用
在凸轮设计中的应用
确定从动件的运动 规律
选择合适的凸轮机 构类型
设计凸轮的轮廓曲 线
优化凸轮机构参数
在机械系统中的应用
凸轮机构广泛应 用于各种机械系 统中，如内燃机、 压缩机、印刷机 等。
优化方法：采用 新型材料、改进 设计参数、引入 智能控制技术等
实例分析：针对 具体凸轮机构， 分析其运动规律， 提出改进方案并 进行仿真验证
结论：优化后的 凸轮机构在传动 性能、稳定性及 可靠性等方面均 得到显著提升
运动规律的仿真与实验研究
仿真研究：通过计算机模拟技术， 对从动件的运动规律进行模拟分析， 预测其运动性能和优化方向。
从动件运动规律的选用
适用于低速轻载的从动件运动规律 适用于高速重载的从动件运动规律 适用于高精度要求的从动件运动规律 适用于低噪声低震动的从动件运动规律
从动件运动规律 的特性
运动规律的几何特征
运动规律的几何特征包括从动件在 凸轮推动下的位移、速度和加速度 变化。
速度变化则与从动件和凸轮的接触 点有关，该点在凸轮转动过程中的 速度决定了从动件的速度。
从动件的运动规律 可以实现精确的位 置控制和速度控制
在自动化生产线中 ，凸轮机构可以用 于实现工件的传送 、定位和装配等操 作
在机器人领域，凸轮机 构可以用于实现机器人 的手臂、手腕和手指等 关节的运动控制
从动件运动规律 的优化
运动规律的改进与优化
优化目标：提高 凸轮机构的传动 效率、减小振动 和噪声
从动件的常用运动规律
凸轮的运动规律,压力角
2.等加速等减速运动规律(选学)
s
h
h/2
t/2
t/2
, t
a +a -a
, t
t/2
t/2
分两段：
等加速段
等减速段
s
等加速段
h/2
h
t/2
t/2
, t
根据式(3-3) 画出运动线图
v
t/2
t/2
, t
a
+a
t/2 t/2
, t
s
等减速段
t/2 t/2
h
h/2
3.简谐运动规律
简谐运动:(又称余弦加速度运动)
s
当一点在圆周上等速运动时，其 在直径上投影的运动即简谐运动
h
s
θ
h s (1 cos ) 2
, t
s
推程过程
h（升程）
, t
v
正弦曲线
/2
, t
余弦曲线
a
/2
, t
在推程的始末点加速度产 生有限数值的突变，即有 柔性冲击，故用于中低速 场合。
速度方程v=h/
s0Leabharlann t, t位移方程s=h/ 速度方程v=h/
加速度方程a=0 （在运动开始与运动终止处其加速度达到）
a
, t
a a -
v
a
s
等速运动规律的运动线图
h
v0 a
a -
, t
在始点 a ，在末点 a ， 即始末点的理论加速度值为无穷 大，它所引起的惯性力亦应为无 穷大而产生强烈的冲击，这种冲 击称为刚性冲击或称为硬冲。因 此这种运动规律只适用于凸轮转 速很低的场合。