凸轮机构及其设计
§ 1 应用与分类
一、应用
配气机构绕线机构
靠模机构 进刀机构
二、分类
1,按凸轮的形状分：
2,按从动杆运动形式分,
3,按从动杆形状分：
圆柱
移动（直动）
尖顶
移动盘形
摆动
滚子 平底
三、基本概念
1.基圆、基圆半径 rb
2.向径 r
3,推程、推程角 ?
4,上停程 (远休 )
上停程角 (远休止角 ) ? s
5,回程、回程角 ?'
6,下停程 (近休 )
下停程角 (近休止角 ) ? s'
7,转角 ?,位移 S
8,行程 (升程 ) h
r
rb
S
h
?
?
?s?'
?s'w
§ 2 从动杆常用运动规律
一、等速运动规律
S
??
h
V
??
a
?
hw
?
∞
-∞
?
特点：设计简单、匀速进给,amax 最小。
始点、末点有刚性冲击,
适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及
要求匀速的情况,
二、等加速等减速运动规律
S
?
?
h
V
?
?
a
?
2hw?
?
4hw2?
S
?
?
h 特点, a
max 最小 → 惯性力小,
起、中、末点有软性冲击,
适于中低速、轻载,
a
??
三、余弦加速度运动规律
(简谐运动位移运动规律 )
?
h
0 1 2 3 4 5 6 7 812
3
4
5
6 7
8
S
?
V
?
?
特点,
加速度变化连续平缓,
始、末点有软性冲击,
适于中低速、中轻载,
一、设计方法的原理
反转法：
给整个机构加 -ω 运动
?凸轮不动，机架反转，推
杆作复合运动,
§ 3 按给定从动件运动规律设计凸轮轮廓
已知, rb,h,w 的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角,
例,
凸轮转角 从动杆运动规律
0～ 180° 等速上升 h
180° ～ 210° 上停程
210° ～ 300° 等速下降 h
300° ～ 360 下停程
解, 1,以 已知规律 作位移曲线,
S
?0
360018002100 3000
h
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2,作凸轮廓线
w
0
1
2
3
4
567
8
9
10
-ω
二、对心尖顶直动从动杆盘形凸轮机构
n
n
理论廓线
工作廓线
三、对心滚子直动从动杆
已知, rb,h, rr, w, 从动杆运动规律,
§ 4 凸轮机构基本尺寸
F a
w
t
t
n
n
a↑ → F↑ → ?↓
当 a 大于一定值 → 自锁,
推程 [a] = 30? (直动 )
35?— 45? (摆动 )
回程 [a]?= 70?— 80?
一,压力角 a的确定
1.驱动力 F与压力角 a
2.基圆半径与压力角 a
a
s
s
a
基圆 r0 越小 ?结构紧凑
?压力角 a ? ? 效率 ??
原则 amax ? [a]
基圆越大 ?凸轮推程廓
线越平缓 ?压力角 a越小；
基圆越小，凸轮推程廓
线越陡峭,压力角 a越大；导
致磨损加剧，甚至引起机构
自锁。
二,基圆半径 的确定 (直动从动杆 )
升程运动角
许用压力角（升程）
诺模图
三, 滚子半径的确定
?c =?+rr
?c? 工作轮廓的曲率半径； ?
? 理论轮廓的曲率半径； rr
? 滚子半径 。 r < ?
r > ?
失真
要求 rr< ?
消除运动失真：减小滚子半径或加大基圆半径
§ 1 应用与分类
一、应用
配气机构绕线机构
靠模机构 进刀机构
二、分类
1,按凸轮的形状分：
2,按从动杆运动形式分,
3,按从动杆形状分：
圆柱
移动（直动）
尖顶
移动盘形
摆动
滚子 平底
三、基本概念
1.基圆、基圆半径 rb
2.向径 r
3,推程、推程角 ?
4,上停程 (远休 )
上停程角 (远休止角 ) ? s
5,回程、回程角 ?'
6,下停程 (近休 )
下停程角 (近休止角 ) ? s'
7,转角 ?,位移 S
8,行程 (升程 ) h
r
rb
S
h
?
?
?s?'
?s'w
§ 2 从动杆常用运动规律
一、等速运动规律
S
??
h
V
??
a
?
hw
?
∞
-∞
?
特点：设计简单、匀速进给,amax 最小。
始点、末点有刚性冲击,
适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及
要求匀速的情况,
二、等加速等减速运动规律
S
?
?
h
V
?
?
a
?
2hw?
?
4hw2?
S
?
?
h 特点, a
max 最小 → 惯性力小,
起、中、末点有软性冲击,
适于中低速、轻载,
a
??
三、余弦加速度运动规律
(简谐运动位移运动规律 )
?
h
0 1 2 3 4 5 6 7 812
3
4
5
6 7
8
S
?
V
?
?
特点,
加速度变化连续平缓,
始、末点有软性冲击,
适于中低速、中轻载,
一、设计方法的原理
反转法：
给整个机构加 -ω 运动
?凸轮不动，机架反转，推
杆作复合运动,
§ 3 按给定从动件运动规律设计凸轮轮廓
已知, rb,h,w 的方向、从动杆运动规律和凸轮相应转角,
例,
凸轮转角 从动杆运动规律
0～ 180° 等速上升 h
180° ～ 210° 上停程
210° ～ 300° 等速下降 h
300° ～ 360 下停程
解, 1,以 已知规律 作位移曲线,
S
?0
360018002100 3000
h
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2,作凸轮廓线
w
0
1
2
3
4
567
8
9
10
-ω
二、对心尖顶直动从动杆盘形凸轮机构
n
n
理论廓线
工作廓线
三、对心滚子直动从动杆
已知, rb,h, rr, w, 从动杆运动规律,
§ 4 凸轮机构基本尺寸
F a
w
t
t
n
n
a↑ → F↑ → ?↓
当 a 大于一定值 → 自锁,
推程 [a] = 30? (直动 )
35?— 45? (摆动 )
回程 [a]?= 70?— 80?
一,压力角 a的确定
1.驱动力 F与压力角 a
2.基圆半径与压力角 a
a
s
s
a
基圆 r0 越小 ?结构紧凑
?压力角 a ? ? 效率 ??
原则 amax ? [a]
基圆越大 ?凸轮推程廓
线越平缓 ?压力角 a越小；
基圆越小，凸轮推程廓
线越陡峭,压力角 a越大；导
致磨损加剧，甚至引起机构
自锁。
二,基圆半径 的确定 (直动从动杆 )
升程运动角
许用压力角（升程）
诺模图
三, 滚子半径的确定
?c =?+rr
?c? 工作轮廓的曲率半径； ?
? 理论轮廓的曲率半径； rr
? 滚子半径 。 r < ?
r > ?
失真
要求 rr< ?
消除运动失真：减小滚子半径或加大基圆半径
