δδδδνhω/δ＋∞－∞图7-7第六讲 凸轮机构及其设计
（一）凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构
1．组成：凸轮，推杆，机架。
2．优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。
缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。
二、凸轮机构的分类
1．按凸轮的形状分：盘形凸轮 圆柱凸轮
2．按推杆的形状分
尖顶推杆： 结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合
滚子推杆： 滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
平底推杆： 不考虑摩擦时，凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
3．按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。
4．根据凸轮与推杆接触方法不同分：
（1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。①等宽凸轮机构②等径凸轮机构③共轭凸轮
（二）推杆的运动规律
一、基本名词：以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮的最小半径r为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r称为基圆半径。推程：当凸轮以角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。休止：推杆处于静止不动的阶段。推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角
二、推杆常用的运动规律
第九章凸轮机构及其设计
第一节 凸轮机构的应用、特点及分类
1. 凸轮机构的应用
在各种机械，特别是自动机械和自动控制装置中，广泛地应用着 各种形式的凸轮机构。
例1内燃机的配气机构
当凸轮回转时，其轮廓将迫使推杆作往复摆动，从而使气阀开启 或关闭(关闭是借弹簧的作用)，以控制可燃物质在适当的时间进入气 缸或排出废气。至于气阀开启和关闭时间的长短及其速度和加速度的 变化规律，则取决于凸轮轮廓曲线的形状。
例2自动机床的进刀机构
当具有凹槽的圆柱凸轮回转时，其凹槽的侧面通过嵌于凹槽中的 滚子迫使推杆绕其轴作往复摆动，从而控制刀架的进刀和退刀运动。 至于进刀和退刀的运动规律如何，则决定于凹槽曲线的形状。
2. 凸轮机构及其特点
(1) 凸轮机构的组成
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮通常作等速转动， 但也有作往复摆动或移动的。推杆是被凸轮直接推动的构件。因为在 凸轮机构中推杆多是从动件，故又常称其为从动件。凸轮机构就是由 凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构。
(2) 凸轮机构的特点
1） 优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线， 就可以使推杆得到 各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。
2） 缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮 机构多用在传力不大的场合。
3. 凸轮机构的分类
凸轮机构的类型很多，常就凸轮和推杆的形状及其运动形式的不 同来分类。
（1） 按凸轮的形状分
1） 盘形凸轮（移动凸轮）
2） 圆柱凸轮
盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转。 移动
凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移 动。圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽， 或是在圆柱端面上作
出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。 盘 形凸轮机构和移动凸轮机构为平面凸轮机构， 而圆柱凸轮机构是一种
空间凸轮机构。盘形凸轮机构的结构比较简单，应用也最广泛，但其 推杆的行程不能太大，否则将使凸轮的尺寸过大。
第九章 凸轮机构及其设计
1 什么是凸轮的理论轮廓曲线、实际轮廓曲线？两者之间有什么关系？
2 在凸轮机构设计中有哪几种常用的从动件运动规律？这些运动规律各有什么特点以及适用场合？在选择从动件运动规律时应考虑哪些主要因素？
3 发生刚性冲击的凸轮机构，其运动线图上有什么特征？如发生柔性冲击时又有什么特征？
4 用反转法设计盘形凸轮的廓线时，应注意哪些问题？移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点？
5 何谓凸轮机构的“失真”现象？失真现象在什么情况下发生？如何避免失真现象的发生？
6 一凸轮机构滚子从动件已损坏，要调换一个新的滚子从动件，但没有与原尺寸相同的滚子。试问用该不同尺寸的滚子行吗？为什么？
7 何谓凸轮机构的压力角？其在凸轮机构的设计中有何重要意义？一般是怎样处理的？
8 设计直动推杆盘形凸轮机构时，在推杆运动规律不变的条件下，要减小推程压力角，可采用哪两种措施？
9 图中两图均为工作廓线为圆的偏心凸轮机构，试分别指出它们的理论廓线是圆还是非圆，运动规律是否相同。
左面凸轮的理论廓线是圆,右面凸轮的理论廓线是非圆.它们的运动规律不相同
10凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动开始和终止的位置，加速度有突变，会产生柔性冲击。
11根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。写出两种几何形状封闭的凸轮机构槽道凸轮和等径凸轮。
12为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用
从动件自身的重力 ， 弹簧力 ，或依靠凸轮上的 几何形状 来实现。
13凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线，就可以是从动件可以各种预期的运动规律 。主要缺点为
从动件与凸轮之间是高副（点接触、线接触），易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合 。 14为减小凸轮机构的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的 正偏置 侧。
第九章 凸轮机构及其设计
§9-1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用：常用的高副机构
自动机械和半自动机械装置中，实现运动比连杆（最多9个点）容易，使用广泛。
1.应用实例 ：
（1）内燃机配气机构：
2.凸轮机构及组成：是高副机构
机架：间歇的移动或摆动。接推动的构件。连续或（从动件）：被凸轮直推杆转动、有时摆动。有时为机架，一般等速凸轮：多为主动件 ,
3.优点：
易满足任意复杂运动的要求；简单紧凑，工作可靠；易设计。
4.缺点：
易磨损(点线接触—高副)。用于受力不大的场合；加工困难，成本高。
二、凸轮机构的分类：
1.分类：
（1）凸轮机构（两活动构件作平面、空间运动）
球面凸轮、弧面凸轮等圆锥凸轮圆柱凸轮空间凸轮机构移动凸轮盘形凸轮平面凸轮机构
（2）凸轮机构（按推杆运动副形状分）
合（缺点：易失真）润滑好（油膜）高速场，效率高，直推杆底部）压力角小从动件：受力平稳（垂平底推杆大力，应用广，中低速从动件：摩擦小，传递滚子推杆场合，如仪表磨损，用于低速轻载的从动件：简单不失真易尖顶推杆///
（3）凸轮机构（推杆运动形式）
)4498(://页图第作平面复杂运动从动件从动件摆动推杆线轴线不通过凸轮回转轴偏置直动推杆：从动件轴线通过凸轮回转轴线对心直动推杆：从动件从动件直动推杆
（4）凸轮机构（力封闭方式） 形封闭：（虚约束）等、力封闭：Gspring
2.命名：
以上分类方法组合：
摆动滚子推杆圆柱凸轮机构
偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构
§9-2
从动件的运动规律及其选择
一、凸轮与从动件的运动关系：
称为基圆半径基圆半径：为半径所做的圆半径为圆心，以凸轮的最小转轴心凸轮基圆：以凸轮的回00rrO一个运动循环）（近休止角近休（程））（回程运动角回程）（远休止角远休（程）（行程））升距（推程运动角推程''/'// /00ssfssrh
