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机械设计基础第五章凸轮机构

CATALOGUE目录凸轮机构概述凸轮机构的工作原理凸轮机构的类型与特性凸轮机构的设计凸轮机构的优缺点及改进措施凸轮机构的应用实例分析

01凸轮机构概述

凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。定义根据凸轮形状的不同，可分为盘形凸轮机构、移动凸轮机构、圆柱凸轮机构等。分类定义与分类

在自动机械中，凸轮机构可用于实现各种复杂的运动规律，如间歇运动、变速运动等。自动机械内燃机纺织机械在内燃机中，凸轮机构用于控制气门的开闭和喷油嘴的喷油时刻。在纺织机械中，凸轮机构可用于控制梭子的运动，实现织布过程中的纬纱引入。030201凸轮机构的应用

结构简单紧凑凸轮机构的结构相对简单，占用空间小，易于实现小型化和轻量化。运动规律多样通过设计不同形状的凸轮轮廓，可实现从动件的各种预期运动规律。传动效率高由于凸轮与从动件之间为滚动摩擦或边界摩擦，因此传动效率较高。易于实现自动化凸轮机构的运动规律可通过设计预先确定，因此易于实现自动化和批量生产。凸轮机构的特点

02凸轮机构的工作原理

凸轮的回转运动01凸轮绕固定轴线作匀速回转运动，其运动规律由凸轮的轮廓形状决定。从动件的往复直线运动02从动件在凸轮的推动下，沿导轨作往复直线运动，其运动规律与凸轮的轮廓形状及尺寸有关。凸轮与从动件的相对位置03在凸轮机构中，凸轮与从动件之间的相对位置可以通过调整机构中的偏心距、滑块位置等参数来改变，从而实现对从动件运动规律的调整。凸轮与从动件的相对运动

123凸轮机构的传动比是指从动件位移与凸轮转角之比，或从动件速度与凸轮角速度之比。传动比的定义根据凸轮的轮廓形状和尺寸，以及从动件的运动规律，可以通过几何关系或解析方法计算出凸轮机构的传动比。传动比的计算凸轮机构的传动比受到凸轮轮廓形状、从动件运动规律、机构中的摩擦和间隙等因素的影响。传动比的影响因素凸轮机构的传动比

压力角的定义压力角是指从动件受力方向与从动件运动方向之间的夹角。在凸轮机构中，压力角的大小反映了从动件所受推力的方向与其运动方向之间的关系。压力角的影响压力角的大小对凸轮机构的传动效率、受力情况和自锁性能都有重要影响。当压力角过大时，会导致机构传动效率低下、受力情况恶化以及产生自锁现象。自锁现象当凸轮机构的压力角增大到一定程度时，会出现自锁现象，即无论驱动力多大，从动件都无法运动。这是因为此时驱动力在摩擦面上的分力不足以克服摩擦力，使得从动件无法启动或保持运动。凸轮机构的压力角与自锁

03凸轮机构的类型与特性

盘形凸轮是一个具有特定轮廓的圆盘，其轮廓线决定了从动件的运动规律。凸轮形状通过凸轮的旋转，驱动从动件按照预定的运动规律进行往复直线运动或摆动。工作原理广泛应用于内燃机、压缩机、自动机械等领域。应用范围盘形凸轮机构

移动凸轮是一个在平面上移动的具有特定轮廓的构件。凸轮形状通过凸轮的移动，驱动从动件按照预定的运动规律进行往复直线运动或摆动。工作原理适用于需要直线运动的场合，如印刷机、纺织机等。应用范围移动凸轮机构

凸轮形状圆柱凸轮是一个具有特定轮廓的圆柱体。工作原理通过圆柱凸轮的旋转，驱动从动件按照预定的运动规律进行旋转运动或往复直线运动。应用范围适用于需要旋转运动的场合，如机床、自动化生产线等。圆柱凸轮机构

04凸轮机构的设计

03简谐运动凸轮轮廓设计使从动件按简谐运动规律振动，轮廓为正弦曲线。01等速运动凸轮轮廓设计使从动件在推程和回程中均保持匀速运动，轮廓为直线或圆弧。02等加速等减速运动凸轮轮廓设计使从动件在推程和回程中按等加速和等减速规律运动，轮廓为抛物线或余弦曲线。凸轮的轮廓设计

等速运动规律从动件在推程和回程中均保持匀速运动。等加速等减速运动规律从动件在推程和回程中按等加速和等减速规律运动。简谐运动规律从动件按简谐运动规律振动。组合运动规律根据实际需要，将从动件的运动规律组合成复杂的运动形式。从动件的运动规律设计

ABCD凸轮机构的尺寸设计凸轮基圆半径的确定根据从动件的运动规律和机构的结构要求，确定凸轮的基圆半径。凸轮厚度和宽度的确定根据机构的强度、刚度和制造工艺要求，确定凸轮的厚度和宽度。凸轮轮廓最小向径的确定为保证从动件在推程和回程中不与凸轮轮廓发生干涉，需确定凸轮轮廓的最小向径。从动件尺寸的确定根据从动件的运动规律和机构的结构要求，确定从动件的尺寸。

05凸轮机构的优缺点及改进措施

结构简单紧凑凸轮机构由凸轮、从动件和机架等少数几个构件组成，结构相对简单，易于制造和装配。动作准确可靠通过合理设计凸轮的轮廓曲线，可以实现从动件预期的准确运动规律，且运动稳定性好，可靠性高。易于实现自动化凸轮机构可以与电动机、液压缸等动力源直接连接，实现自动化控制，提高生产效率。凸轮机构的优点

刚性冲击和柔性冲击当从动件按照等速运动规律运动时，在推程和回程的开