当不计凸轮与从动件之 间的摩擦 时，凸轮给予从 动件的力F是沿法线方向， 从动件运动方向与力F之间 的锐角α即压力角 压力角。凸轮压 压力角 力角α是反映机构传力特性 α 的一个重要参数。如图所示， 力F可分解为沿从动件运动 方向的有用分力F′和使从件 紧压导路的有害分力F″，且 F″=F′tgα
5
6 4’ 3’ 2’ 1’ 5’ 6’
1
O v
1
2
3
4
5
6
ϕ
o a
ϕ
o
ϕ
（三）正弦加速度规律
2p a=csin(w t)=csin( j) 1 1 F F 2p v= ∫adt =-c1 cos( j)+c2 2pw F F2 2p j s= ∫vdt =-c1 2 2 sin( j)+c2 +c3 4p w F w
⑶ 远休止角——从动件在距凸轮轴心最远位置处静止不动所 远休止角 对应的凸轮转角δs称为远休止角。 回程、回程运动角 回程运动角——从动件在凸轮轮廓的作用下由距凸 ⑷ 回程 回程运动角 轮轴心最远位置回到距凸轮轴心最近位置的过程称为从动件 的回程，回程中凸轮转过的角度δh称为回程运动角，如图所 ， 示。 近休止角——从动件在距凸轮轴心最近位置处静止不动所 ⑸ 近休止角 对应的凸轮转角δs′称为近休止角。
n
F ａ
F’
v F” e
O
S
p
c
ω
rmin
n
上式表明，驱动从动件的有用分力F′一定时， 压力角α 越大，则有害分力F″越大，机构的效率 越低。 当α增大到一定程度，以致F″在导路中所引起 的摩擦阻力大于有用分力F′时，无论凸轮加给从 动件的作用力多大，从动件都不能运动，这种现 象称为自锁。
从减小推力和避免自锁的观点来看，压 力角愈小愈好。
二）按从动件上高副元素的几何形状分
1、尖顶从动件 2、滚子从动件 3、平底从动件 、 、 、
三）、根据从动件的运动形式分 ）、根据从动件的运动形式分
1、移动从动件凸轮机构 、
对
心
偏
心
2、摆动从动件凸轮机构 、
表中给出了从动件的运动方式及其 与凸轮接触形式的分类和特点。
四)按机构封闭性质分 按机构封闭性质分
1、对于中、低速运动的 凸轮机构，要求从动件 、对于中、 凸轮机构， 的位移曲线在衔接处相切， 的位移曲线在衔接处相切，以保证速度曲线的 连续。 连续。 2、对于中、高速运动的凸轮机构则还要求从动 、对于中、 件的速度曲线在衔接处相切， 件的速度曲线在衔接处相切，以保证加速度曲 的连续。 的连续。
三、从动件运动规律设计： 从动件运动规律设计：
s
作图步骤：
1、建立坐标系，并将横 坐标6等分，以从动件 h 3 推成h作为直径作半圆， 2 并将其6等分。分别记 作1、2、3、4、5、6。 2、分别作这些等分点关 于ϕ轴和s轴的垂线，分 别俩俩对应相交于1‘、2’ 3‘、4‘、5’、6‘。 3、光滑的连接1‘、2’ 3‘、4‘、5’、6‘，所 形成的曲线即为从 动件的位移线图。 4
h
0
作图步骤：
1、建立坐标系，并将横 坐标6等分，分别记作1、 2、3、4、5、6,以o为端 点 作一射线并按平方关 系描点记为1、4、9、4、 1、0。 2、连接0点与推成h最高 点c ，并过点1、4、9、4、 1分别作其平行线，再过这 些点作s轴的垂线，和过点 1、2、3、4、5、6作ϕ轴 ϕ 的垂线相交与1’、2’…. 3、光滑的连接1‘、2’ 3‘、4‘、5’、6‘，所 形成的曲线即为从 动件的位移线图。
动画
如图为弹子锁与钥匙组成的凸轮机构，钥匙是凸轮，插入 弹子锁的锁芯中，凸轮廓线将不同长度的弹子2推到同样的 高度，即每一对弹子（2与7）的分界面与锁芯和锁体的分界 面相齐，则通过锁体可以转动锁芯，拨开琐闩4。
下图为自动送刀机构， 当带有凹槽的凸轮1转动时，通过槽 中的滚子，驱使推杆2作往复移动。凸轮每转过一周，推杆 即从储料器中推出一个毛坯，送到加工位置。
凸轮廓线上不同点处的压力角是不同的。为保证凸 轮机构能正常运转，设计时应使最大压力角不超过 许用压力角[α]，即αmax≤[α] ，对于直动从动件凸 轮机构，建议取许用压力角[α]=30°；对于摆动从 动件凸轮机构，建议取许用压力角[α]=45°。
⑴ 力封闭式 利用弹簧力或
从动件重力使从动件与凸轮 保持接触，如右图所示。
⑵ 形封闭式 利用凸轮或从
动件的特殊形状而始终保持 接触。如下图所示。
五)按从动件导路与凸轮的相对位置分 按从动件导路与凸轮的相对位置分
⑴ 对心凸轮机构
一偏置距离。 从动件导路中心线通过凸轮回转中心。
⑵ 偏心凸轮机构 从动件导路中心线不通过凸轮回转中心，而存在
vmax
a max
冲击特性 刚性 柔性 柔性 无
适用范围 低速轻载 中速轻载 中速中载 高速轻载
等加速等减速
余弦加速度 正弦加速度
1.0 2.0 1.57 2.00
∞ 4.00 4.93 6.28
s
h
0 v
Φ ϕ
0
Φ ϕ Φ
+∞
0 a=0
a
改进型等速运动规律
−∞
ϕ
§3-3 凸轮机构的基本尺寸的确定
v = hω Φ
h S = ϕ Φ
a=0
等速运动规律
s
h
v
+∞
0
a
amax
0
Φ 刚性冲 击 Φ a=0 − ∞
−∞
-amax
vmax
0
Φ
从加速度线上可 2、 n=2的运动规律 、 的运动规律 以看出，在从动 件运动的始末两 s 点，理论上加速 2 度值由零突变为 从图可以看出,从 s = c0 + c1ϕ + c2ϕ 无穷大，致使从 动件的加速度发 v= 动件受的惯性力 ω c1 + 2ω c2ϕ 0 生突变的点，其 Φ ϕ 也由零变为无穷= 2ω 2 c av 惯性力亦有突 2 ϕ大。而实际上材 料有弹性，加速 变,但因为该突 ϕ =Φ 2,s =h 2 ϕ = 0, s = 0, v = 0 度和推力不致无 变有限,古所引起 0 Φ ϕ =Φ, 穷大，但仍将造= h 2 ϕ = Φ 2, s 的冲击亦是有限s =h,v =0 ϕ 成巨大的冲击， a 的,这里特称其为 这种冲击称为刚 Φ 2 h 柔性冲击 2 h 2 ϕ性冲击。 0柔性冲击. (F- j) s = h- 2 ϕ 性冲击。 2 j 2 s = F F j 4 hw 柔性冲击 4 hw v = + ∞ 柔性冲击 j v = F2 (F- j) + ∞ 2 F 等加速等减速运动规律 4h 2 4 h 2 a=- 2 w Φ ϕ ϕ a = F 2 0w F
动画
自动机床的进刀机构
冲压机
（动画）
凸轮机构主要是由机架，凸轮和从动件组 成，凸轮和从动件之间形成高副。 凸轮机构的特点是：结构简单、紧凑，设 计 容易且能实现任意复杂的运动规律。 但 因凸轮与从动件之间系点、线接触， 易于 磨损，故只用于受力不大的场合。
二、凸轮机构的分类
一）按凸轮的形状分
1、盘形凸轮 、 2、移动凸轮 、 ３、圆柱凸轮
cos(
Φ
ϕ) + c
ϕ ω
2
+ c3
v 0 a 0 j 0 ϕ ϕ ϕ
ϕ = 0, s = 0, v = 0 ϕ =Φ s =h ,
s= h p 1- c s o( j) 2 F p w h p v= s ( in j) 2F F 2 2 p h w p a= c s o( j) 2 F 2F
⑴基圆、基圆半径——以凸轮轮廓最小向径rmin为半径所作的圆 基圆、基圆半径 称为凸轮的基圆， rmin 称为基圆半径。如图所示。 从动件推程、 升程、 推程运动角——从动件在凸轮轮廓的作 ⑵ 从动件推程 、 升程 、 推程运动角 用下由距凸轮轴心最近位置被推到距凸轮轴心最远位置的过程 称为从动件的推程，在推程中从动件所走过的距离称为从动件 的升程h，推程对应的凸轮转角 δt称为推程运动角，如图所示。 ，
§3-2 常用从动件运动规律
凸轮机构设计的根本任务
是根据工作要求 选定合适的凸轮机构的型式及从动件的运动规律，并 合理地确定基圆等基本尺寸，然后根据选定的从动件 的运动规律设计出凸轮应具有的凸轮轮廓曲线。其中， 根据工作要求选定从动件的运动规律，乃是凸轮轮廓 设计的前提。
一、凸轮机构运动分析
1. 凸轮机构的基本名词术语
1 4 9 4
s c 4’ 3’ 2’ 1 o v 1’ 1 2 3 4 5 6 ϕ 5’ 6’
o a
ϕ
o
ϕ
（二）余弦加速度规律
a = c1 cosωt = c1 cos( v = adt = c1
s 0
π π
Φ ϕ
∫
Φ
Φ
ϕ)
2
πω
sin(
2
s = vdt = −c1
∫
Φ
2
Φ
ϕ) + c π
πω
2
ϕ = 0, s = 0 ϕ = Φ,s = h
2 π ϕ 1 sin( ϕ) s = h − π Φ Φ 2 v= a=
ω π h 2 1−cos( ϕ) Φ Φ πω 2 h 2
Φ
2
sin(
π 2
Φ
ϕ)
二、组合运动规律简介
运动规律组合应遵循的原则： 运动规律组合应遵循的原则：
作用在从动件上的驱动力与该力作用点绝对速度 之间所夹的锐角称为压力角。在不计摩擦时，高副 中构件间的力是沿法线方向作用的，因此，对于高构， 压力角也即是接触轮廓法线与从动件速度方向 所夹的锐角。
一、凸轮机构中的作用力与凸轮机构的压力角