第三章 凸轮机构
3.1 凸轮机构的组成和类型
3.2 凸轮机构的特点和功能
3.3 从动件的常用运动规律
3.4 凸轮廓线的设计
3.5 凸轮机构基本尺寸的确定
凸轮机构是一种结构十分简单和紧凑的机构,其
最大特点是从动件的运动规律完全取决于凸轮轮廓线
的设计,只要适当地设计凸轮的廓线,就可以使从动件
实现任意预期的运动规律,
本章重点,凸轮结构的运动设计
3.1 凸轮机构的组成和类型
一,凸轮机构的组成
凸轮机构是由凸轮,从动件和机架这三个基本构
件组成,
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,当它运
动时,通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触,使从
动件获得预期的运动,
二,凸轮机构的类型和分类方法
1.按形状分,盘型凸轮,移动凸轮,圆柱凸
轮
2.按从动件的形状分,尖端从动件,滚子从
动件,平底从动件
3.按从动件的运动形式分,移动从动件,摆
动从动件
4.按凸轮与从动件维持高副接触的方法
分,力封闭型凸轮机构,形封闭型凸轮机构
按形状分
盘型凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
按从动件的形状分
尖端从动件
滚子从动件
平底从动件
按从动件的运动形式分
移动从动件 摆动从动件
按凸轮与从动件维持高副接触的方法分
力封闭型 形封闭型
3.2 凸轮机构的特点和功能
一,特点,
从动件的运动规律完全取决于凸轮轮廓线
的设计,只要适当地设计凸轮的廓线,就可以使
从动件实现任意预期的运动规律,对于几乎任
意要求的从动件的运动规律,都可以毫无困难
地设计出凸轮括线来实现,
二,凸轮机构的功能
1.实现无特定运动规律要求的工作行程,
2.实现有特定运动规律要求的工作行程,
3.实现对运动和动力特性有特殊要求的工作
能力
3.3 从动件的常用运动规律
基圆 (base circle) ── 以最小半径 r0画的圆
从动件位移线图
以横坐标代表凸轮的转角 j，以纵坐标代表从动件位移 S
（两坐标均应取一适当的比例尺 mj, ms）,在凸轮转一周
的工作循环中所画出的曲线 S=S( j)就称为从动件的 位移线
图 (displacement diagram)。
凸轮机构典型工作循环分析
推程运动 (rise motion)：凸轮转过推程运动角
(rise motion angle)jl，从动件位移由 0 → Smax =
h,h称为 从动件行程 。
远休止,凸轮转过角 js，从动件离转轴 O最
远处静止不动。
回程运动 (return motion)：凸轮转过回程运动
角 (return motion angle)jh，从动件在弹簧力或重
力作用下回到初始位置。
近休止,凸轮转过角 j′s，从动件在初始位
置静止不动。
① 等速运动规律 (uniform motion)
②,等加速等减速运动规律
(uniformly accelerated and retarded motion)
③,简谐运动规律 (simple harmonic motion)
④,摆线运动规律 (cycloidal motion)
⑤,五次多项式运动规律 (quintic polynomial motion)
3.3 凸轮廓线的设计
一,凸轮廓线设计的基本原理
1.反转法,凸轮结构工作时,凸轮和从动件都
在运动,为了在图纸上绘制出凸轮的轮廓曲线,
使凸轮相对图纸平面保持静止不动,
凸轮机构的形式多种多样,此方法适用于
各种凸轮轮廓曲线的设计,
二,用作图法设计凸轮廓线
1.移动从动件盘形凸轮廓线的设计,
a.尖端从动件
b.滚子从动件
c.平底从动件
2.摆动从动件盘型凸轮廓线的设计
???,,,0 ?Se
1.移动从动件盘形凸轮廓线的设计 (1.1尖端从动件 )
1.2滚子从动件
1.3平底从动件
2.摆动从动件盘型凸轮廓线的设计
三,用解析法设计凸轮廓线
所谓用解析法设计凸轮廓线,就是根据工
作所要求的从动件的运动规律和已知的机构参
数,求出凸轮廓线的方程式,并精确地计算出凸
轮廓线上各点的坐标值,
1.移动滚子从动件盘形凸轮机构
理论廓线方程
x=(rb+s)sinφ
y=(rb+s)cosφ
其他同 1
3.5 凸轮机构基本尺寸的确定
滚子半径选择
在滚子半径选择时,应避免变尖或失真,
3.1 凸轮机构的组成和类型
3.2 凸轮机构的特点和功能
3.3 从动件的常用运动规律
3.4 凸轮廓线的设计
3.5 凸轮机构基本尺寸的确定
凸轮机构是一种结构十分简单和紧凑的机构,其
最大特点是从动件的运动规律完全取决于凸轮轮廓线
的设计,只要适当地设计凸轮的廓线,就可以使从动件
实现任意预期的运动规律,
本章重点,凸轮结构的运动设计
3.1 凸轮机构的组成和类型
一,凸轮机构的组成
凸轮机构是由凸轮,从动件和机架这三个基本构
件组成,
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,当它运
动时,通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触,使从
动件获得预期的运动,
二,凸轮机构的类型和分类方法
1.按形状分,盘型凸轮,移动凸轮,圆柱凸
轮
2.按从动件的形状分,尖端从动件,滚子从
动件,平底从动件
3.按从动件的运动形式分,移动从动件,摆
动从动件
4.按凸轮与从动件维持高副接触的方法
分,力封闭型凸轮机构,形封闭型凸轮机构
按形状分
盘型凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
按从动件的形状分
尖端从动件
滚子从动件
平底从动件
按从动件的运动形式分
移动从动件 摆动从动件
按凸轮与从动件维持高副接触的方法分
力封闭型 形封闭型
3.2 凸轮机构的特点和功能
一,特点,
从动件的运动规律完全取决于凸轮轮廓线
的设计,只要适当地设计凸轮的廓线,就可以使
从动件实现任意预期的运动规律,对于几乎任
意要求的从动件的运动规律,都可以毫无困难
地设计出凸轮括线来实现,
二,凸轮机构的功能
1.实现无特定运动规律要求的工作行程,
2.实现有特定运动规律要求的工作行程,
3.实现对运动和动力特性有特殊要求的工作
能力
3.3 从动件的常用运动规律
基圆 (base circle) ── 以最小半径 r0画的圆
从动件位移线图
以横坐标代表凸轮的转角 j，以纵坐标代表从动件位移 S
（两坐标均应取一适当的比例尺 mj, ms）,在凸轮转一周
的工作循环中所画出的曲线 S=S( j)就称为从动件的 位移线
图 (displacement diagram)。
凸轮机构典型工作循环分析
推程运动 (rise motion)：凸轮转过推程运动角
(rise motion angle)jl，从动件位移由 0 → Smax =
h,h称为 从动件行程 。
远休止,凸轮转过角 js，从动件离转轴 O最
远处静止不动。
回程运动 (return motion)：凸轮转过回程运动
角 (return motion angle)jh，从动件在弹簧力或重
力作用下回到初始位置。
近休止,凸轮转过角 j′s，从动件在初始位
置静止不动。
① 等速运动规律 (uniform motion)
②,等加速等减速运动规律
(uniformly accelerated and retarded motion)
③,简谐运动规律 (simple harmonic motion)
④,摆线运动规律 (cycloidal motion)
⑤,五次多项式运动规律 (quintic polynomial motion)
3.3 凸轮廓线的设计
一,凸轮廓线设计的基本原理
1.反转法,凸轮结构工作时,凸轮和从动件都
在运动,为了在图纸上绘制出凸轮的轮廓曲线,
使凸轮相对图纸平面保持静止不动,
凸轮机构的形式多种多样,此方法适用于
各种凸轮轮廓曲线的设计,
二,用作图法设计凸轮廓线
1.移动从动件盘形凸轮廓线的设计,
a.尖端从动件
b.滚子从动件
c.平底从动件
2.摆动从动件盘型凸轮廓线的设计
???,,,0 ?Se
1.移动从动件盘形凸轮廓线的设计 (1.1尖端从动件 )
1.2滚子从动件
1.3平底从动件
2.摆动从动件盘型凸轮廓线的设计
三,用解析法设计凸轮廓线
所谓用解析法设计凸轮廓线,就是根据工
作所要求的从动件的运动规律和已知的机构参
数,求出凸轮廓线的方程式,并精确地计算出凸
轮廓线上各点的坐标值,
1.移动滚子从动件盘形凸轮机构
理论廓线方程
x=(rb+s)sinφ
y=(rb+s)cosφ
其他同 1
3.5 凸轮机构基本尺寸的确定
滚子半径选择
在滚子半径选择时,应避免变尖或失真,
