2.滚子直动从动件盘形凸轮
滚子直动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆
半径rmin，角速度ω1和从动件的运动规律，设
计该凸轮轮廓曲线。
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
1 3 5 78
9’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
理论轮廓
ω1
-ω1
设计：潘存云
设计步骤小结：
实际轮廓
①选比例尺μl作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。 ⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线。
已知条件：e、rmin、rT、S2=S2(δ1)、ω1及其方向。
理论轮廓的极坐标参数方程：
ρ= (S2+S0)2 + e2
-ω1
B
δ1
rT
B0
θ=δ1+β–β0
机械设计基础
单元二 凸轮机构
第一节 概述 第二节 从动件常用运动规律 第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓 第四节 用解析法设计凸轮轮廓曲线 第五节 凸轮机构设计中的几个问题 第六节 凸轮常用材料和结构
第一节 概述
一、凸轮机构的应用和特点
结构：三个构件—凸轮、从动件、机架。 凸轮：具有控制从动件运动规律的曲线轮廓或凹槽的主动件。 作用：将连续回转 从动件直线移动或摆动。 优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。 缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。 应用：内燃机 、缝纫机挑线机构、自动车床等。
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
一、反转法原理：
给整个凸轮机构施以-ω1时，不影响
各构件之间的相对运动，此时，凸轮将 静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即
凸轮的轮廓曲线。
3’ -ω1 1
2’
2
1’
ωO 1 1 2 3
3
设计：潘存云
二、直动从动件盘形凸轮轮廓设计 1.对心尖顶从动件盘形凸轮
对心直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的
4’ 3’ 2’ 1’
12 3 4
5’ 6’
7’
8’ 5 67 8
d A8
A7
A
l B’1 B B1
rminω1
A1-ω1
φ1
B’2 B’3φ2
A2
B2 B3
B’φ4 3
120°B4
A3
φ7
90 °
B8 B7
60 B6
B’7
设计：潘存云
°B5
B’6
B’5
φ4
A4
A6
φ6
φ5
A5
第四节 用解析法设计凸轮轮廓曲线
5 6 s2
4
3
h
设计：潘存云
2 1
δ1
1 2 34 5 6
δt v2 Vmax=1.57hω/2δ0
回程：
δ1
s2＝h[1＋cos(πδ1/δh)]/2
v2＝-πhω1sin(πδ1/δh)/2δh
a2
a2＝-π2hω21 cos(πδ1/δh)/2δ2h
δ1
在起始和终止处理论上a2为有限值，产生柔性冲击。
B’
h s2
A
D δ’s rmin
δt δs
δh
δt ωo1
δs
设计：潘存云
B
δh δ’s
t δ1
回程、 回程运动角、
C
近休止角、 行程。
升-停-降-停的运动循环
二、从动件常用的运动规律
1.等速运动规律
在推程起始点：δ1=0， s2=0 在推程终止点：δ1=δt ，s2=h
推程运动方程： s2 ＝hδ1/δt v2 ＝ hω1 /δt a2 ＝ 0
形锁合： 利用凸轮与从动件的特殊结构形状使从动件 与凸轮始终保持接触。
第二节 从动件的运动规律
凸轮机构设计的基本任务:
1)据工作要求选定凸轮机构的形式；
2)从动件的运动规律； 3)合理确定结构尺寸； 4)设计轮廓曲线。
一、凸轮机构的工作过程
名词术语：
基圆、 基圆半径、 推程、 推程运动角、 远休止角、
回程运动方程： s2＝h(1-δ1/δh ) v2＝-hω1 /δh a2＝0
s2
δt
v2
a2 刚性冲击 +∞
h
δ1
δ1
δ1
－∞
3.简谐(余弦加速度)运动规律
推程：
s2＝h[1-cos(πδ1/δt)]/2 v2 ＝πhω1sin(πδ1/δt)/2δt a2 ＝π2hω21 cos(πδ1/δt)/2δ2t
3.对心直动平底从动件盘形凸轮
对心直动平底从动件凸轮机构中，已知凸轮的
基圆半径rmin，角速度ω1和从动件的运动规律，
设计该凸轮轮廓曲线。
8’ 9’
ω1
7’
11’
5’
12’
3’
15
-ω1
1’ 2’ 1 23
3’
4’
4 5’
5
6 6’
1’ 1 3 5 78
13’ 14’
9 11 13 15
14’ 14 13’ 1312
基圆半径rmin，角速度ω1和从动件的运动规律，
-ω1
设计该凸轮轮廓曲线。
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
1 3 5 78
9’10’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
ω1
设计：潘存云
设计步骤小结：
①选比例尺μl作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。
③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置。 ④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
87 设计：潘存云
7’
12’ 1110 9
8’
设计步骤：
①选比例尺μl作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。
11’ 10’ 9’
③确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。
④作平底直线族的内包络线。
4.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮
偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸
e
轮的基圆半径rmin，角速度ω1和从动件的运
二、凸轮机构分类
1、按凸轮形状分：盘形、 移动、圆柱凸轮 ( 端面 ) 。
2、按从动件形式分：尖顶、 滚子、平底从动件。 特点： 尖顶——构造简单、易磨损、用于仪表机构； 滚子——磨损小，应用广； 平底——受力好、润滑好，用于高速传动。
3、按凸轮与从动件的锁合方式分类： 力锁合：利用弹簧力或从动件自身重力使从动件 与凸轮始终保持接触。
①选比例尺μl作基圆rmin;
11’
②反向等分各运动角;
10’
9’
③确定反转后，从动件尖顶在各等份点的位置;
④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
-ω1
三、摆动从动件盘形凸轮机构
摆动从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω1，
摆杆长度l以及摆杆回转中心与凸轮回转中心的距离d，摆杆角位 移方程，设计该凸轮轮廓曲线。
动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。 ω1 A
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
1 3 5 78
9’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
15’15 14’14
13’ 12’
13 12
11
10
kk9k1k0k1181kk21k73k14k6O1k55k4k设计：潘存云