第四章凸輪機構及其設計§4-1凸輪機構的應用和分類§4-2從動件的運動規律§4-3按給定運動規律設計凸輪輪廓曲線-作圖法§4-4按給定運動規律設計凸輪輪廓曲線-解析法§4-5凸輪機構基本尺寸的確定§4-6

高速凸輪機構簡介本章教學內容第四章凸輪機構及其設計§4-1凸輪機構的應用和分類1一、凸輪機構的應用§4-1凸輪機構的應用和分類應用內燃機配氣凸輪機構錄音機卷帶機構一、凸輪機構的應用§4-1凸輪機構的應用和分類應用內燃機配2《機械原理》第四章凸輪機構及其設計課件3《機械原理》第四章凸輪機構及其設計課件4《機械原理》第四章凸輪機構及其設計課件5自動機床的進刀機構自動機床的進刀機構6◆凸輪：是具有一個曲線輪廓或凹槽的構件，它運動時，通過高副接觸可以使從動件獲得連續或不連續的任意預期的往復運動。◆組成凸輪機構的基本構件凸輪、推桿（從動件）、機架◆連接副：凸輪與從動件組成的高副及二者與機架組成的低副組成。◆凸輪機構的應用領域凸輪機構廣泛用于自動機械、自動控制裝置和裝配生產線中。◆凸輪：是具有一個曲線輪廓或凹槽的構件，它運動時，通過高副接71.按凸輪形狀分：二、凸輪機構的分類盤形凸輪機構移動凸輪機構圓柱凸輪機構1.按凸輪形狀分：二、凸輪機構的分類盤形凸輪機構移動凸輪8盤形凸輪機構移動凸輪機構圓柱凸輪機構平面凸輪機構平面凸輪機構空間凸輪機構盤形凸輪機構移動凸輪機構圓柱凸輪機構平面凸輪機構平面凸輪機構92.按從動件的形狀來分尖頂推桿滾子推桿平底推桿其優點是凸輪與平底接觸面間容易形成油膜，潤滑較好，所以常用于高速傳動中。由于滾子與凸輪之間為滾動摩擦，所以磨損較小，故可用來傳遞較大的動力。構造簡單，但易于磨損，所以只適用于作用力不大和速度較低的場合。2.按從動件的形狀來分尖頂推桿滾子推桿平底推桿其優點是凸輪10根據從動件相對機架的運動方式分直動從動件直動從動件：從動件作往復移動，其運動軌跡為一段直線；

對心直動推桿偏置直動從動件擺動從動件：從動件作往復擺動，其運動軌跡為一段圓弧。擺動從動件直動與擺動從動件比較根據從動件相對機架的運動方式分直動從動件直動從動件：從動件作11（2）幾何封閉法：利用凸輪與推桿構成的高副元素的特殊幾何結構使凸輪與推桿始終保持接觸。

常用的有如下幾種：3.按凸輪與從動件保持接觸的方法分槽凸輪機構等寬凸輪機構等徑凸輪共軛凸輪（1）力封閉方法：利用推桿的重力、彈簧力或其它外力使推桿始終與凸輪保持接觸；（2）幾何封閉法：3.按凸輪與從動件保持接觸的方法分槽凸12凹槽凸輪機構等寬凸輪機構凹槽凸輪機構等寬凸輪機構13等徑凸輪機構共軛凸輪機構等徑凸輪機構共軛凸輪機構14◆凸輪機構的優點只要通過適當設計凸輪廓線可以使從動件實現各種預期運動規律，而且結構簡單、緊湊，應用廣泛。

◆凸輪機構的缺點：1）接觸為高副，易于磨損，多用于傳力不大的場合。2）凸輪輪廓加工比較困難。3）從動件的行程不能過大，否則會使凸輪變得笨重。◆凸輪機構的優點15凸輪機構設計的基本內容與步驟（1）合理選擇凸輪類型（2）設計凸輪基圓半徑（3）設計凸輪輪廓曲線（4）校核并設計凸輪機構設計的基本內容與步驟16r0h

s

s

s

s

DD0B0B

sO

,t360o基圓

基圓半徑r0推程角

推程升距h遠停遠休止角

s回程回程角

近停近休止角

sB

位移曲線凸輪機構的基本名詞術語§4-2從動件的運動規律偏距偏距圓r0hssssDD0B0BsO17從動件的運動規律：是指推桿在運動過程中，其位移、速度和加速度隨時間變化的規律。從動件的位移線圖：從動件的位移s隨凸輪轉角

而變化的線圖。從動件的運動規律：是指推桿在運動過程中，其位移、速度和加速度18從動件常用運動規律一、多項式運動規律

★一次多項式運動規律——等速運動

★二次多項式運動規律——等加速等減速運動五次多項式運動規律二、三角函數運動規律★余弦加速度運動規律——簡諧運動規律★正弦加速度運動——擺線運動規律三、組合運動規律重點：掌握各種運動規律的運動特性說明：凸輪一般為等速運動，有推桿運動規律常表示為推桿運動參數隨凸輪轉角

變化的規律。從動件常用運動規律一、多項式運動規律重點：掌握各種運動規律191、等速運動運動方程式一般表達式：推程運動方程：運動始點：

=0,s=0運動終點：推程運動方程式：邊界條件在起始和終止點速度有突變，使瞬時加速度趨于無窮大，從而產生無窮大慣性力，引起剛性沖擊。一、多項式運動規律1、等速運動運動方程式一般表達式：推程運動方程：運動始點：20回程運動方程回程運動方程式：運動始點：運動終點：邊界條件一次多項式一般表達式：等速運動規律運動特性推桿在運動起始和終止點會產生剛性沖擊。回程運動方程回程運動方程式：運動始點：運動終點：邊界條件一次21為保證凸輪機構運動平穩性，常使推桿在一個行程h中的前半段作等加速運動，后半段作等減速運動，且加速度和減速度的絕對值相等。2、二次多項式運動規律——等加速等減速運動規律★運動方程式一般表達式：推桿的等加速等減速運動規律★注意：為保證凸輪機構運動平穩性，常使推桿在一個行程h中的前半段作等22等減速段運動方程為:推程等加速段邊界條件：加速段運動方程式為：運動始點：

=0,s=0，v=0運動終點：推程等減速段邊界條件：運動始點：運動終點：★推程運動方程等減速段運動方程為:推程等加速段邊界條件：加速段運動方程式23等加速等減速運動規律運動特性：

在起點、中點和終點時，因加速度有突變而引起推桿慣性力的突變，且突變為有限值，在凸輪機構中由此會引起柔性沖擊。適用于中速場合。等加速等減速運動規律運動特性：在起點、中點24二、三角函數運動規律1、余弦加速度運動規律——簡諧運動規律簡諧運動：當一點在圓周上等速運動時，其在直徑上的投影的運動即為簡諧運動。推程運動方程式：二、三角函數運動規律1、余弦加速度運動規律——簡諧運動規律簡25余弦加速度運動規律推程運動線圖余弦加速度運動規律的運動特性：推桿加速度曲線不連續，在起點和終點有突變，且數值有限，故有柔性沖擊。余弦加速度運動規律適用于中速中載場合。余弦加速度運動規律推程運動線圖余弦加速度運動規律的運動特性：26推程運動方程式為2、正弦加速度運動規律——擺線運動規律擺線運動：一圓在直線上作純滾動時，其上任一點在直線上的投影運動為擺線運動。推程運動方程式為2、正弦加速度運動規律——擺線運動規律擺線運27正弦加速度運動規律運動特性：推桿作正弦加速度運動時，速度曲線和加速度曲線連續，其加速度沒有突變，因而將不產生沖擊。適用于高速輕載場合凸輪機構.推程運動線圖正弦加速度運動規律運動特性：推程運動線圖28★采用組合運動