凸轮机构课件

第五章凸轮机构5.1 概述凸轮机构是最基本的高副机构，由凸轮、从动件和机架所构成，具有结构简单、紧凑、工作可靠的特点。

凸轮机构可以通过设计合理的凸轮轮廓曲线，推动从动件精确地实现各种预期的运动规律，还易于实现多个运动的相互协调配合，它广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中。

本章主要介绍凸轮机构的基本类型和特点、平面凸轮机构中高副的轮廓曲线设计方法、平面凸轮机构基本尺寸的确定。

5.1.1 凸轮机构的组成及应用一、凸轮机构的组成如图5-1所示，是内燃机气门控制机构，凸轮1旋转，从动件气阀杆随着凸轮轮廓做有规律的运动，完成气门定时的开启、闭合动作。

图5-2所示，为自动车床的进刀凸轮机构。

具有曲线凹槽的构件为凸轮1，当它以等速转动时，利用其曲线凹槽侧面推动从动摆杆2绕固定轴O往复摆动，并通过扇形齿轮和固定在刀架上的齿条啮合，控制刀架的运动。

刀架的运动规律取决于凸轮1上曲线凹槽的形状。

图5- 1 内燃机气门控制机构图5—2 自动机床的进刀凸轮机构1—凸轮 2—气阀 1—圆柱凸轮 2—从动摆杆 3—滚子由以上两个例子可以看出，凸轮机构由凸轮、从动件和机架所构成，其最大优点是：只要设计出适当的凸轮轮廓，就可以使从动件得到预期的运动规律，并且结构简单、紧凑，易于设计。

凸轮通常是具有曲线轮廓或凹槽的构件，当它运动时，通道力（常用弹簧）封闭或几何封闭使其曲线轮廓与从动件形成高副接触，使从动件获得预期的运动。

二、凸轮机构的应用由于凸轮轮廓与从动件之间为高副接触，接触应力较大，易于磨损，因此凸轮机构多用于传递动力不大的场合。

因此，凸轮机构主要具有以下几方面的功能：(1)实现预期的位置及动作时间要求图5—3所示为自动送料凸轮机构，当带有凹槽的圆柱凸轮1转动时，推动从动件2作往复移动，将待加工毛坯3推到加工位置。

凸轮每转动一周，从动件2就从储料罐4中推出一个待加工毛坯。

这种自动送料凸轮机构能够完成输送毛坯到达预期位置并与其他工艺动作的时间相协调配合，但对毛坯的运动规律无特殊要求。

第4章凸轮机构凸轮机构是机械中一种常用的高副机构，在自动化和半自动化机械中得到了广泛的应用。

凸轮机构的优点是：只需设计出适当的凸轮轮廓，就可使从动件实现各种预期的运动规律，结构简单、紧凑、设计方便。

其缺点是：凸轮与从动件为点接触或线接触，压强大，易于磨损，难加工，成本高。

所以通常多用于传力不大的控制机构。

§4.1 凸轮机构的应用和类型图4.1所示为内燃机配气凸轮机构。

原动凸轮1以等角速度连续回转，通过凸轮高副驱动从动件2（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门。

图4.1 内燃机配气机构图4.2 绕线机构图4.2所示为绕线机中用于排线的凸轮机构。

绕线轴3连续快速转动，经过齿轮带动凸轮1缓慢转动，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，从而使线均匀的缠绕在绕线轴上。

图4.3所示为冲床装卸料中的凸轮机构。

原动凸轮1固定于冲头上，当其随冲头往复上下移动时，通过凸轮高副驱动从动件2以一定规律往复水平移动，从而使机械手按预期的运动规律装卸工件。

图4.4所示为自动送料的凸轮机构。

当带有凹槽的原动凸轮1等速转动时，通过嵌在槽中的滚子驱动从动件2作往复移动。

凸轮1每回转一周，从动件2即从储料器中推出一个毛坯，送到加工或待包装位置。

从以上所举各列可以看出：凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架3个构件组成。

根据凸轮和从动件的不同形状，凸轮机构可按如下分类。

图4.3 冲床装卸料机构图4.4 送料机构1．按凸轮形状分（1）盘状凸轮这种凸轮是一个绕固定轴线转动且具有变化向径的盘形构件，它是凸轮的最基本形式，如图4.1和4.2所示。

（2）移动凸轮当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作直线运动，这种凸轮叫移动凸轮，如图3.3所示。

（3）圆柱凸轮将移动凸轮卷在圆柱体上即形成圆柱凸轮，如图4.4所示。

2．按从动件形状分（1）尖底从动件如图4.2所示，尖底能与任何复杂的凸轮轮廓保持接触，因此能实现任意的运动规律。

机械设计基础 凸轮机构的工作原理

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第二节 凸轮机构的工作原理 课题 名称 凸轮机构的工作原理 课 时 2课时

章节 第四章 凸轮机构 总课时 64课时

讲授 主要 内容 1. 凸轮与从动件之间的运动关系 2. 从动件常见的运动规律

3. 盘形凸轮轮廓曲线的设计

重点 1. 凸轮机构的运动规律 2. 盘形凸轮轮廓曲线的设计原理和方法

难点 1. 从动件常用的运动规律 2. 尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计方法

教 学 目 标

知识目标： 1. 让学生明确凸轮与从动件之间的运动关系。 2. 掌握推程、回程、远休止角和近休止角的概念。 3. 掌握各种从动件运行规律的特点、加速度和速度的变化规律。

能力目标：1. 能进行凸轮轮廓曲线和从动件运动规律的分析。 2. 培养学生观察、分析、综合归纳能力。 3. 培养学生主动探究、协作学习能力。

教学 方法

实物模具演示、提问设置悬念、分析、得出结论、推理演绎、电教演示、

范例、自学练习、反馈指导、讲评小结

教学 准备

1. 黑板，白粉笔，教案

2. 学生每人一本《机械基础》第三版教材 ,

教学过程： 一、复习有关内容（6分钟）： 1.凸轮机构的基本概念。 2.凸轮机构的基本组成：凸轮、从动件和机架。 3.凸轮机构的特点：结构简单、设计方便，结构紧凑；凸轮轮廓与凸轮为点接触或者线接触，易于磨损。。 4.凸轮机构的分类：按照凸轮的形状分类有盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮；按照从动件的形式分类：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件。 二、导入新课（4分钟）：

通过凸轮和推杆的运动动画，设疑提问，引导学生思考凸轮旋转运动与从动件推杆的运动规律之间的联系。 三、讲授新课（33分钟）： （一）工作过程和参数 在凸轮机构中最常见的运动形式为凸轮机构作等速回转运动，从动件往复移动。以图为例（对心外轮廓盘形凸轮机构）。首先介绍一下本图中各构件的名称。 1、运动分析： 当凸轮以等角速度绕基点逆时针回转时，从动件从A点开始被凸轮轮廓以一定的规律推动，共包含以下四个过程，分别为：推程，远休止，回程，近休止。根据凸轮的转角和从动件的运动规律，可以得到如下表，表示凸轮转过不同的角度时，所对应的从动件所处的运动状态。