第四章 凸轮机构及其设计
§4-1 凸轮机构的应用和分类
一.凸轮机构的应用：常用的高副机构
自动机械和半自动机械装置中，实现运动比连杆（最多9个点）容易，使用广泛。
1.应用实例 ：
（1）内燃机配气机构：工作原理。(P97. 图4-1)
凸轮连续匀速转动，按要求控制气阀开启与关闭时间的长短及v﹑a. （2）绕线机排线凸轮机构（ P97. 图4-2） (3)巧克力输送凸轮机构（P98. 图4-5） 2.凸轮机构及组成：是高副机构
轮廓或凹槽的构件。多为主动件,有时为机架，?凸轮：是一个具有曲面?一般等速转动、有时摆动。??（从动件）：被凸轮直 接推动的构件。连续或间歇的移动或摆动。 ?推杆?从动件的s'v'a运动规律完全的决定于凸轮的轮廓形状。???机架：3.优点：
（1）通过改变凸轮的轮廓，易满足任意复杂运动的要求（四杆连杆最多9个点）
(2) 简单紧凑，工作可靠。 (3) 易设计。 4.缺点：
(1) 易磨损(点线接触—高副)。用于受力不大的场合。 (2) 加工困难，成本高。 5.发展方向：
高速凸轮： CAD、CAM、CNC(微机数控)/FA HA OA
二、凸轮机构的分类：
1.分类：
（1）凸轮机构（两活动构件作平面、空间运动）
第四章— 80
?（97页图4-1）?盘形凸轮（平板凸轮）平面凸轮机构??97页图4-3）?移动凸轮（?? ?圆柱凸轮???空间凸轮机构?圆锥凸轮??球面凸轮、弧面凸轮等??? （2）凸轮机构（按推杆运动副形状分）
磨损，用于低速轻载的场合，如仪表?尖顶推杆/从动件：简单不失真易?大力，应用广，中低速?滚子推杆/从动件：摩擦小，传递 ?直推杆底部）压力角小，效率高，?平底推杆/从动件：受力平稳（垂?润滑好（油膜）高速场合（缺点：易失真）?（3）凸轮机构（推杆运动形式）
?轴线通过凸轮回转轴线?对心直动推杆：从动件直动推杆/从动件??轴线不通过凸轮回转轴线?偏置直动推杆：从动件?? ?摆动推杆/从动件?作平面复杂运动从动件:(第98页图4?4)???（4）凸轮机构（力锁合方式）
?力锁合：spring、G等 ?第99页图4-4，4?5，4?6，4?7，4?8）?形锁合：（虚约束）（2.命名：
以上分类方法组合：
摆动滚子推杆圆柱凸轮机构 偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构
第四章— 81
?偏距：e? ?偏距圆：以O为圆心，?e为半径?
§4-2 从动件的运动规律及其选择
一、 凸轮与从动件的运动关系：
转轴心O为圆心，以凸轮的最小半径r0为半径所做的圆?凸轮基圆：以凸轮的回??基圆半径：r0称为基圆半径 ?（?推程/推程运动角r?0）升距h（行程）A?B?/远休止角?（B?C?远休（程）s?s）一个运动循环?
回程/回程运动角?（?'）C?Df0??近休（程）D?A/近休止角?s（'?s'）?从动件行程：从动件的最大位移：h
整程角（一个运动循环对应凸轮总转角）????0??s??0'??s'(一般???2?）
第四章— 82
二 .从动件的运动规律（推杆的运动规律）：
?s??(t)?指从动件的位移s、速度v、加速度a随时间而变化的规律?v?v(t)
?a?a(t)?凸轮一般以等角速度?运动??正比t?常用?（转角）
?s?s(?)??v?v(?) 其中，位移线图最重要 ?a?a(?)?图a)的运动规律用图b)表示 初始条件?了解
?推程：t?0,??0,s?0?回程：t?0,??0,s?h
位移线图?取决于???图轮廓线?取决于???从动件的运动规律?取决于???工作要求
从动件的运动规律?动规律）?基本运动规律（常用运?组合运动规律
三 .从动件运动规律的选择：
考虑：刚性冲击、柔性冲击、vmax(速度幅值)、amax
?1.vmax:??动量幅值mvmax??vmax小好（安全、缓冲）?重载和m大时，要选vmax一定要小的运动规律 ? ?，磨损）?2.amax:??惯性力幅值mamax??amax小些好（动压力，震动?高速凸轮应选amax小的运动规律?参考表4-2 讲
1 .从动件基本运动规律
12??s?vt?at0??v2??21ds???v0?a0t ?s?v0t?at ??v?2dt??2dv??dsdva?a?2?a0???dt?dtdt?
第四章— 83
基本运动规律（102页表4-1）
?规律）:刚性冲击，低速?一次多项式 动规律：（即等速运动??：（常用等加速等减速运动规律）?二次多项式的运动规律?多项式运动规律：??柔性冲击，中速????3?4?5多项式运动规律：???简谐运动规律）：柔性冲击，中速?余弦加速度运动规律（?三角函数运动规律??摆线运动规律）：无冲击，高速?正弦加速度运动规律（?（1）等速运动规律：指凸轮等速回转时，从动件在推程或回程中的速度为常数，而在始末两点处速度产生突变a??,惯性力??
hhh?v?v????(???tt)0??tr?rr???dvdN0? a???0?dtdt?12h?h?s?vt?at?vt?(?)()??00?2?r??r?? 即
h?v????r?? ?a?0?hh?s??........是常数??r?r?s v a 线图如下：
第四章— 84
凸轮机构及其设计
