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第三章 凸轮机构及其设计
§3-1 概述
1 凸轮机构的基本组成及应用特点
组成：凸轮、从动件、机架
运动特征：主动件（凸轮）作匀角速回转，或作匀速直线运动，
从动件能实现各种复杂的预期运动规律。 尖底直动从动件盘形凸轮机构、尖底摆动从动件盘形凸轮机构 滚子直动从动件盘形凸轮机构、滚子摆动从动件盘形凸轮机构 圆柱凸轮机构、移动凸轮机构、平底直动从动件盘形凸轮机构 端面圆柱凸轮机构、内燃机配气凸轮机构 优点：
（1）从动件易于实现各种复杂的预期运动规律。 （2）结构简单、紧凑。 （3）便于设计。 缺点：
（1）高副机构，点或线接触，压强大、易磨损，传力小。 （2）加工制造比低副机构困难。 应用：
主要用于自动机械、自动控制中（如轻纺、印刷机械）。
2 凸轮机构的分类
1．按凸轮形状分：盘型、移动、圆柱
2．按从动件运动副元素分：尖底、滚子、平底、球面（P197） 3．按从动件运动形式分：直动、摆动
4．按从动件与凸轮维持接触的形式分：力封闭、形封闭
3 凸轮机构的工作循环与运动学设计参数
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§3-2凸轮机构基本运动参数设计
一．有关名词
行程－从动件最大位移h。 推程－S↑的过程。 回程－S↓的过程。
推程运动角－从动件上升h，对应凸轮转过的角度。 远休止角－从动件停留在最远位置，对应凸轮转过的角度。 回程运动角－从动件下降h，对应凸轮转过的角度。 近休止角－从动件停留在低远位置，对应凸轮转过的角度。 一个运动循环 凸轮：转过2π，从动件：升→停→降→停 基圆－以理论廓线最小向径r0作的圆。 尖底从动件：理论廓线即是实际廓线。
滚子从动件：以理论廓线上任意点为圆心，作一系列滚子圆，其
内包络线为实际廓线。
从动件位移线图——从动件位移S与凸轮转角?（或时间t）之间
的对应关系曲线。 从动件速度线图——位移对时间的一次导数
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加速度线图——位移对时间的二次导数 统称从动件运动线图 度量基准（在理论廓线上）
1）从动件位移S：推程、回程均从最低位置度量。 2）凸轮转角δ：从行程开始对应的向径度量
（以O为圆心，O至行程起始点为半径作弧与导路中心线相交得P点，∠POX=δ）。 举例：
1．对心尖底直动从动件盘形凸轮机构：推程、回程 2．偏置尖底直动从动件盘形凸轮机构：推程、回程
二、从动件运动规律设计
1． 工作循环图与凸轮工作转角的确定
(发动机配气凸轮机构)
2． 2．从动件运动规律
1）等速运动
位移：s??? 速度v?hh??
加速度a?0
理论上，行程开始和行程结束处，速度有突变，加速度∞,惯性力
∞,称刚性冲击。由于材料有弹性变
形，不可能达到?，但仍然有强烈的冲击。只适用于低速轻载。 2）等加速度、等减速度运动 等加速度
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?2h2s???2??4h??v?? 0???? ?2?2?24h???a??2?等减速度
?2h2s?h?(???)?2??4h???v??2(???) ?????
??24h?a???2??2?加速度有突变，惯性力有突变,产生柔性冲击，适用于中速轻载。 3）余弦加速度运动规律
?h??s?(1?cos?)2??h????sin??v????22h??? ??a?2?2cos???加速度有突变，存在柔性冲击, 适用于中速。
4）摆线运动规律（正弦加速度）
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??12?s?h?(?sin?)??2???h?2??v?(1?cos?)? ???2?h?22??a?sin?2????加速度无突变，既无刚性冲击，又无柔性冲击，适用于高速。 5）多项式运动规律 3-4-5次多项式 P142
组合运动规律：
8段曲线组合的发动机高速凸轮运动规律
§3-3凸轮机构基本运动参数设计
一、凸轮机构的压力角和自锁
Q－工作阻力，R1、R2－总反力 F－驱动力
取从动件（构件2）为脱离体： ????Q?R1?R2?F?0 大小：√ ？ ？ ？ 方向：√ √ √ √
??R2合不能作出力多边形，将R1、
???成为一个力，R?R1?R2
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