机械零部件设计 第2版 课件 学习情境2 设计内燃机中的常用机构

《机械零部件设计》

情境二

设计

内燃机中的常用机构

1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。3、掌握平面连杆机构的设计。4、掌握凸轮机构设计。5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。学习目标任务二任务三任务四任务一工作任务内燃机的结构分析平面机构运动简图绘制与自由度计算平面连杆机的设计凸轮机构设计任务一内燃机的结构分析工作任务1、掌握内燃机的组成；2、了解内燃机的分类；3、掌握内燃机的工作原理；4、了解内燃机的基本构造。学习目标1、内燃机的基本知识；2、内燃机的组成；3、内燃机的工作原理；4、内燃机的构造。主要内容

内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。常见的活塞式内燃机有柴油机和汽油机，通过将内能转化为机械能，是通过做功改变内能。各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。一、内燃机的基本知识

气缸体1活塞2进气阀3排气阀4连杆5曲轴6凸轮7顶杆8齿轮9二、内燃机的结构组成

活塞下行，进气阀打开，燃气被吸入汽缸活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞下行，经连杆带动曲轴输出转动

活塞上行，排气阀打开，排出废气三、内燃机的工作过程（1）曲柄连杆机构四、内燃机的基本构造

活塞连杆机构（2）配气机构四、内燃机的基本构造配气机构（3）燃料供给系统四、内燃机的基本构造

燃料供给系统

（4）润滑系统（5）冷却系统四、内燃机的基本构造

冷却系统（6）点火系统四、内燃机的基本构造

冷却系统（7）起动系统四、内燃机的基本构造

起动系统1、内燃机的组成与分类。2、内燃机的构造。3、内燃机的工作原理。小结《机械零部件设计》

情境二

设计

内燃机中的常用机构

1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。3、掌握平面连杆机构的设计。4、掌握凸轮机构设计。5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。学习目标任务二任务三任务四任务一工作任务内燃机的结构分析平面机构运动简图绘制与自由度计算平面连杆机的设计凸轮机构设计任务二平面机构运动简图绘制与自由度计算工作任务1、掌握平面机构运动副的概念；2、学会平面机构运动简图的绘制；3、掌握平面机构自由度的概念，学会平面机构自由度的计算方法和机构运动确定性的判定方法。学习目标1、完成学习情境（二）工作任务单中的问题：（1）什么是高副？什么是低副？在平面机构中高副和低副各引入几个约束？（2）什么是机构运动简图？绘制机构运动简图的步骤？（3）什么是机构的自由度？计算自由度应注意那些问题？（4）机构具有确定运动的条件是什么？若不满足这一条件，机构会出现什么情况？2、完成内燃机机构运动简图的绘制；3、计算内燃机主体机构的自由度。任务书1、平面机构的运动副；2、平面机构运动简图；3、平面机构的自由度概念；4、平面机构的自由度计算；5、平面机构具有确定运动的条件。主要内容1．平面运动副的定义两个构件或两个以上构件直接接触，并且构件之间能产生一定形式的相对运动的可动联接称为运动副。若运动副只允许两构件在同一平面或相互平行平面上做相对运动，则称该运动副为平面运动副。一、运动副及其分类2．平面运动副的分类根据运动副中两构件接触方式的不同，平面运动副分为低副和高副。两构件通过面接触组成的运动副称为低副，包括转动副和移动副。两构件通过点或线接触构成的运动副称为高副，包括凸轮副和齿轮副。一、运动副及其分类1）转动副若运动副只允许两个构件作相对转动，则称该运动副为转动副，也称铰链。（１）低副2）移动副若运动副只允许两个构件沿某一直线做相对移动，则称该运动副为移动副。（１）低副1）齿轮副：两个齿轮接触形成的运动副称为齿轮副。（2）高副2）凸轮副：与凸轮表面接触所形成的运动副称为凸轮副。（2）高副1.平面机构运动简图的概念

所有构件都只能在相互平行的平面上运动的机构称为平面机构。为了便于研究机构的运动，将机构中那些与运动无关的实际外形和具体结构略去，只用一些简单线条表示构件、用简单的规定符号表示运动副的类型，按一定比例确定出各运动副的相对位置及与运动有关的尺寸。这种表示机构各构件间相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。若不按比例绘制，则称为机构运动示意图。二、平面机构运动简图的绘制2.构件的分类

（1）机架：机构中相对固定的构件称为机架，它的作用是支承运动构件。（2）主动件：给定运动规律的构件称为主动件，一般主动件与机架相连。（3）从动件：机构中除主动件以外的全部活动件都称为从动件。二、平面机构运动简图的绘制3.绘制机构运动简图的目的1）用来分析现有机器能够了解机器由哪些构件、哪些机构组成的，还能根据这些机构的运动性能知晓其工作特点。甚至能预知其容易发生故障的部位，进而能正确操作、使用与维护。二、平面机构运动简图的绘制简易冲床1.主动轮2.凸轮3.杠杆4.冲头5.机架2）用来设计构思新机器设计任何一部新机器，首先要根据工作要求，进行设计构思，即拟定各种可能的不同设计方案，制作出机构运动简图（或者示意图），经过比较从中选出最佳设计方案。一开始就进行机器的结构设计，绘制零部件的工作图是不可能的，也是不必要的。二、平面机构运动简图的绘制4.平面机构运动简图的绘制1）绘制简图的比例尺及机构要素的符号绘制机构运动简图的比例尺μl为

μl=实际长度(mm)

图示长度(mm)

二、平面机构运动简图的绘制2）绘制平面机构运动简图的步骤（1）分析机构的构造和运动情况，搞清楚该机构是由多少个构件组成，各构件之间用何种运动副连接。（2）选择合适的①比例尺，②机构位置，③投影面。（3）按照机构运动简图的定义绘图，即用简单线条和规定符号分别表示构件和运动副，按比例确定各运动副之间的位置，用简单图形把机构运动情况反映出来。★图中各运动副顺次标以大写英文字母，各构件标以阿拉伯数字，用箭头标明主动件。二、平面机构运动简图的绘制机构运动简图符号绘制平面机构运动简图实例试绘制图示的自动卸货机构的运动简图。绘制平面机构运动简图实例试绘制下图所示颚式破碎机的机构运动简图。电机皮带曲轴动颚板肘板其运动传递为：绘制平面机构运动简图实例训练：绘制内燃机的机构运动简图训练：绘制内燃机的机构运动简图三、平面机构自由度的计算1、构件的自由度所谓构件的自由度，是指构件可能作的独立运动个数。一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。自由构件三、平面机构自由度的计算2、运动副的约束

2、运动副的约束平面低副的约束为2：

在低副中，十分显然转动副和移动副分别限制了构件的两个自由度（即两个移动或一个移动和一个转动），也就是说使机构减少了两个自由度；平面高副的约束为1：在高副中，只限制了两个构件沿接触点公法线方向的移动，也就是说构件减少了一个自由度。三、平面机构自由度的计算三、平面机构自由度的计算3、平面机构自由度的计算

平面机构可能做的独立运动个数称为平面机构的自由度。

设一个平面机构由N个构件组成，其中必有一个构件是机架，因机架为固定件，其自由度为零，故活动构件数n=N－1。这

n个活动构件在没有通过运动副连接时，共有3n个自由度，当用运动副将构件连接起来组成机构之后，其自由度就要减少。当引入一个低副，自由度就减少两个；当引入一个高副，自由度就减少一个。若机构中有PL个低副和PH个高副，则共减少2PL+PH个自由度。于是，平面机构的自由度F为

F=3n-2PL-PH[例]计算右图所示机构的自由度解：该图中总构件数N为6，转动副数为5，移动副数为2，没有高副。所以n=5，PL=7,PH=0，则自由度为：F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=1机构自由度计算实例

机构具有确定运动的条件是：机构原动件的数目W应等于机构的自由度F，即W=F>0如果F与W不相等，则1）若F=0，则机构不能做独立运动，不能动；

2）若F<0，机构蜕变为刚性桁架，超静定，不能动；

3）若W>F，机构按动力较大的原动件的运动规律运动，发生运动干涉，机构的薄弱处可能遭到破坏。

4）若W<F，则机构的运动不确定。四、机构具有确定运动的条件五、计算平面机构自由度时应注意的问题1、复合铰链2、局部自由度3、虚约束训练：计算内燃机机构的自由度1、平面机构的运动副；2、平面机构运动简图；3、平面机构的自由度概念；4、平面机构的自由度计算；5、平面机构具有确定运动的条件。小结《机械零部件设计》

情境二

设计

内燃机中的常用机构

1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。3、掌握平面连杆机构的设计。4、掌握凸轮机构设计。5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。学习目标任务二任务三任务四任务一工作任务内燃机的结构分析平面机构运动简图绘制与自由度计算平面连杆机的设计凸轮机构设计任务三平面连杆机构的设计工作任务1、理解铰接四杆机构基本形式、演化形式的应用；2、掌握铰接四杆机构的工作特性；3、学会按给定连杆位置、行程速比系数K设计四杆机构。学习目标1、铰接四杆机构的类型及应用；2、含有一个移动副的平面四杆机构；3、平面四杆机构的工作特性；4、平面四杆机构的设计。主要内容定义：若干个刚性构件用平面低副联接而成的机构，称为平面连杆机构，也可称为平面低副机构。优点：平面连杆机构中相邻构件之间的接触面为平面或圆柱面，加工方便，接触面上的比压小、易润滑、磨损轻，适用于传递较大载荷的场合。缺点：高速时会引起较大的振动，因此常用于速度较低的场合。最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，简称平面四杆机构。

一、平面连杆机构的基本形式及演化平面四杆机构的类型平面四杆机构铰链四杆机构(全转动副)含有移动副的平面四杆机构曲柄摇杆机构

双曲柄机构

双摇杆机构

曲柄滑块机构

曲柄导杆机构

曲柄摇块机构移动导杆机构1、铰链四杆机构的组成铰链四杆机构中，固定不动的构件为机架；与机架相联的构件为连架杆，连架杆中，能绕机架的固定铰链作整周转动的称为曲柄，仅能在一定角度范围内往复摆动的称为摇杆；联接两连架杆且不与机架直接相联的构件称为连杆。一、平面连杆机构的基本形式及演化（1）曲柄摇杆机构铰接四杆机构的两个连架杆中，若一杆为曲柄，另一杆为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。2、铰接四杆机构的类型及应用2、铰接四杆机构的类型及应用（1）曲柄摇杆机构雷达天线调整机构，即为曲柄摇杆机构。天线固定在摇杆3上，当主动件曲柄1回转时，通过连杆2使摇杆3（天线）摆动。并要求摇杆3的摆动达到一定的摆角，以保证天线具有指定的摆角。2、铰接四杆机构的类型及应用（1）曲柄摇杆机构下图是汽车前窗刮雨器，当主动曲柄AB回转时，通过连杆BC使从动摇杆CD作往复摆动，利用摇杆CD的延长部分实现刮雨动作。2、铰接四杆机构的类型及应用（1）曲柄摇杆机构当摇杆为原动件时，可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的整周转动，如下图所示的缝纫机踏板。（2）双曲柄机构若铰接四杆机构中的两连架杆均为曲柄，则此机构称为双曲柄机构。2、铰接四杆机构的类型及应用机车车轮联动机构

2、铰接四杆机构的类型及应用（2）双曲柄机构

（3）双摇杆机构若铰接四杆机构中的两连架杆均为摇杆，则此四杆机构称为双摇杆机构，双摇杆机构在实际中的应用主要是通过适当的设计，将主动摇杆的摆角放大或缩小，使从动摇杆得到所需的摆角；或者利用连杆上某点的运动轨迹实现所需的运动规律。

起重机为双摇杆机构应用的例子。在双摇杆AB和CD的配合下，使悬挂在E点的货物，能沿近似水平的方向移动。2、铰接四杆机构的类型及应用

（3）双摇杆机构

2、铰接四杆机构的类型及应用

（3）双摇杆机构下图所示的飞机起落架收放机构即为双摇杆机构。飞机起飞后，需将轮5收起；飞机着陆前，要把轮5放下。这些动作是由主动摇杆1通过连杆2、从动摇杆3带动着陆轮5予以实现的。2、铰接四杆机构的类型及应用

（3）双摇杆机构在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则称为等腰梯形机构，如图所示的汽车前轮转向机构就是这种双摇杆机构。2、铰接四杆机构的类型及应用

汽车前轮转向机构

3、铰接四杆机构中曲柄存在的条件

铰链四杆机构三种基本形式的区别在于机构中是否有曲柄存在。而且，由于在生产实际中，驱动机械的原动机（电动机、内燃机等）一般都是做整周转动的，因此要求机构的主动件也能做整周转动，即原动件为曲柄。通过理论可证明，机构在什么条件下存在曲柄，与其机构的各构件相对尺寸的大小以及取哪个构件为机架有关。3、铰接四杆机构中曲柄存在的条件

铰链四杆机构曲柄存在条件为：

1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆；

2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。（称为杆长条件）

上述两个条件必须同时满足，否则机构不存在曲柄。

3、铰接四杆机构中曲柄存在的条件

对铰链四杆机构三种基本形式的具体判别方法：

(1)当最短杆与最长杆的长度之和大于其他两杆的长度之和时，只能是双摇杆机构。

(2)当最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆的长度之和时：

①最短杆为机架，是双曲柄机构；

②最短杆相邻杆为机架，是曲柄摇杆机构；

③最短杆的对面杆为机架，是双摇杆机构。训练：判别机构的形式

已知各构件长度如下图所示，若分别以构件AB、BC、CD、DA为机架，分别得到何种机构？（1）曲柄滑块机构

可看做曲柄摇杆机构中摇杆长度变为无穷大，形状变为滑块而演变成的机构。4、铰接四杆机构的演化形式（2）偏心轮机构通过扩大转动副B而形成的。

4、铰接四杆机构的演化形式（3）导杆机构当改变曲柄滑块机构中的固定构件时，可得到各种形式的导杆机构。导杆为能在滑块中作相对移动的构件。4、铰接四杆机构的演化形式（3）导杆机构

4、铰接四杆机构的演化形式摆动导杆机构转动导杆机构增加机架长度（4）摇块机构和定块机构当取曲柄滑块机构中的连杆2为机架时，则成为摇块机构。

4、铰接四杆机构的演化形式（4）摇块机构和定块机构当取曲柄滑块机构中的滑块3为机架时，杆1可作整周回转，杆4作往复移动，故称为定块机构。4、铰接四杆机构的演化形式归纳：

四杆机构的各种类型之间具有一定的内在联系。它们之间可以通过以下三种方式进行演化：１、改变构件的相对长度或形状。如改变铰链四杆机构中构件的相对长度与形状，可将其演化成含有移动副的四杆机构；又如改变导杆机构中构件的相对长度，形成了摆动导杆和转动导杆机构。２、扩大转动副半径，可形成偏心轮机构。３、通过选取不同构件做机架，可得到具有不同运动特性的四杆机构。如导杆机构、摇块机构、定块机构都是通过对曲柄滑块机构换机架演化而来的。1、急回特性在工程实际中，往往要求做往复运动的从动件，在工作行程时的速度慢些，使得工作平稳，而空回行程时的速度快些，以缩短非生产时间，从而提高生产率，这种特性就是所谓的急回特性。二、平面连杆机构的工作特性

下图曲柄摇杆机构中，设曲柄AB为主动件，摇杆CD为从动件。曲柄AB作等速转动，其回转一周，摇杆CD往复摆动一次。曲柄AB在回转一周的过程中，有两次与连杆BC共线，可得曲柄AB与连杆BC重叠和延伸的两个位置B1AC1、AB2C2，这时，从动摇杆CD分别处于两个位置C1D和C2D，称为极限位置，ψ称为最大摆角。主动曲柄AB在对应的两个位置之间所夹的锐角θ称为极位夹角。1、急回特性行程速比系数

为了表示从动件作往复运动时急回的程度，常用v1与v2的比值K来表示，K称为行程速比系数，即

可见，极位夹角θ越大，K就越大，表示急回程度越大；当θ=０°时，K=1，表示机构无急回作用。因此，行程速比系数K可表示机构的急回程度，K越大，生产率越高。

下图所示的曲柄摇杆机构中，从动摇杆3所受的力F与力作用点C的速度vc间所夹的锐角α称为压力角。2、压力角与传动角

由图可知：Ft=Fcosα,Fr=Fsinα

压力角α越小，Ft越大，所作的有用功也越大，传力性能越好。为度量方便，常用压力角α的余角γ（杆2与杆3所夹的锐角）来判断连杆机构的传力性能，γ角称为传动角。因γ=90°-α，α越小，γ越大，说明机构的传力性能越好。2、压力角与传动角传动角等于零度的机构位置称为死点位置。发生死点的条件是机构中往复运动构件主动，曲柄从动；发生死点的位置为连杆与曲柄的共线位置。3、死点位置1、按给定的连杆位置设计四杆机构

三、平面连杆机构的设计2、按给定的行程速比系数K设计四杆机构

三、平面连杆机构的设计1、铰链四杆机构的基本形式、演化形式及应用；2、曲柄存在的条件；3、平面四杆机构的工作特性；4、平面机构的的运动设计。小结《机械零部件设计》

情境二

设计

内燃机中的常用机构

1、了解内燃机的组成及工作原理，学会进行内燃机结构分析。2、掌握平面机构运动简图绘制与自由度计算。3、掌握平面连杆机构的设计。4、掌握凸轮机构设计。5、培养学生分析和解决工程实际问题的能力，勇于创新、敬业乐业的工作作风和良好的职业道德以及团队协作精神。学习目标任务二任务三任务四任务一工作任务内燃机的结构分析平面机构运动简图绘制与自由度计算平面连杆机的设计凸轮机构设计任务四凸轮机构设计工作任务1、掌握凸轮机构的组成、分类、特点及应用；2、掌握从动件的常用运动规律；3、掌握用反转法原理设计凸轮轮廓曲线的一般方法；4、明确凸轮机构设计中应注意的问题。学习目标1、凸轮机构的组成、分类；2、从动件的常用运动规律；3、尖顶对心和对心滚子移动从动件盘形凸轮设计；4、凸轮机构设计中的几个问题；5、凸轮的材料选择。主要内容1、凸轮机构的组成：

凸轮机构是自动控制系统与自动机械的重要机构。凸轮机构由凸轮1、从动件2、机架3三个基本构件及锁合装置组成，是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，通常凸轮为主动件作连续等速转动，从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律作往复移动或摆动。一、凸轮机构的组成、应用及特点2、凸轮机构的应用：

平面连杆机构虽然应用广泛，但它只能近似地实现给定的运动规律，且设计比较复杂。当从动件须精确地按预定运动规律尤其是复杂运动规律工作时，则常采用凸轮机构。内燃机配气阀门控制凸轮，凸轮连续转动时，从动件（气门）作断续往复运动，从而控制气门的开闭。一、凸轮机构的组成、应用及特点3、凸轮机构的特点：优点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单;凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。缺点:凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损。凸轮机构通常适用于传力不大的机械中。尤其广泛应用于自动机械、仪表和自动控制系统中。一、凸轮机构的组成、应用及特点1.按凸轮形状分

（1）盘形凸轮。其凸轮都是绕固定轴线转动且有变化向径的盘形构件。盘形凸轮机构简单，应用广泛，但限于凸轮径向尺寸不能变化太大，故从动件的行程较短。工作时，从动件随凸轮半径的变化而在垂直于凸轮轴线的平面内运动；或随凸轮作往复摆动或移动。二、凸轮机构的分类1.按凸轮形状分（2）移动凸轮。其凸轮是具有曲线轮廓、作往复直线移动的构件。由盘形凸轮演变而来，它可看成是转动轴线位于无穷远处的盘形凸轮。如右图所示，凸轮作往复移动，从而使从动件上下运动。二、凸轮机构的分类

靠模车削机构

1.按凸轮形状分（3）圆柱凸轮。由移动凸轮演变而来，其凸轮是圆柱面上开有凹槽的圆柱体，可

看成是绕卷在圆柱体上

的移动凸轮，利用它可

使从动件得到较大行程。

凸轮作空间回转运动。二、凸轮机构的分类圆柱凸轮机构2.按从动件末端形状分：

（1）尖顶从动件凸轮机构其从动件的端部呈尖点，特点是能与任何形状的凸轮轮廓上各点相接触，因而理论上可实现任意预期的运动规律。只能用于轻载低速的场合。二、凸轮机构的分类2.按从动件末端形状分：（2）滚子从动件凸轮机构其从动件的端部装有滚子，由于从动件与凸轮之间可形成滚动摩擦，所以磨损显著减少，能承受较大载荷，应用较广。不宜用于高速。二、凸轮机构的分类2.按从动件末端形状分：（3）平底从动件凸轮机构其从动件端部为一平底。传力性能良好，且凸轮与平底接触面间易形成润滑油膜，摩擦磨损小、效率高，故可用于高速，缺点是不能用于凸轮轮廓有内凹的情况。二、凸轮机构的分类3.按锁合方式分

锁合指保持从动件与凸轮之间的高副接触。

（1）力锁合。依靠重力、弹簧力或其他外力来保证锁合，如内燃机配气凸轮机构。

（2）形锁合。又称几何锁合。依靠凸轮和从动件几何形状来保证锁合。二、凸轮机构的分类4.按从动件相对机架的运动方式分

（1）移动从动件凸轮机构（2）摆动从动件凸轮机构二、凸轮机构的分类1.凸轮轮廓曲线与从动件运动规律的关系

生产中对从动件运动的要求是多种多样的。凸轮机构中，凸轮的轮廓形状决定了从动件的运动规律，反之，从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同形状的轮廓。因此，设计凸轮机构时，应首先根据工作要求确定从动件的运动规律，再据此来设计凸轮的轮廓曲线。

从动件的运动规律是指其位移s、速度v和加速度a等随凸轮转角δ而变化的规律。这种规律可用方程表示，亦可用线图表示。二、从动件的常用运动规律

图a所示为一对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。图中，以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮轮廓的最小向径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆半径。

推程AB段：当凸轮以等角速度ω顺时针转过角θ0时，从动件尖顶与凸轮轮廓AB接触并按图b对应的运动规律上升至最高位置点B′，这个过程称为推程，从动件移动的最大位移h称为行程，对应的凸轮转角θ0称为推程角。2、凸轮机构的工作过程分析

远休止BC段：当凸轮继续转过角θs时，从动件尖顶与凸轮轮廓BC段接触，由于BC是一段圆弧，向径没有变化，从动件处于最高位置点静止不动，这一过程称为远程休止，对应的凸轮转角θs称为远休止角，在图b中表现为一水平线段。（停）

回程段CD：当凸轮继续转过角θh时，从动件尖顶与凸轮轮廓CD段接触，从动件按一定规律由最高位置点B′下降至最低位置点A，这个过程称为回程，对应的转角θh为回程角。（降）

近休止段DA：当凸轮继续转过角θj时，从动件尖顶与凸轮轮廓圆弧段DA接触，从动件处于最低位置静止不动，这一过程称为近程休止，对应的转角为θj为近休止角。（停）2、凸轮机构的工作过程分析2、凸轮机构的工作过程分析当凸轮连续转动时，从动件将重复上述运动过程。推程、远停程（远休止）、回程、近停程（近休止）

等速运动规律：是指从动件在推程或回程的运动速度为常数的运动规律。凸轮以等角速度转动，从动件在推程中的行程为h。从动件作等速运动规律的运动线图如图所示。其位移曲线为斜直线，速度曲线为平直线，加速度曲线为零线。3、等速运动规律

由图可见，从动件在推程始末两点处，速度有突变，瞬时加速度理论上为无穷大，因而产生理论上亦为无穷大的惯性力。而实际上，由于构件材料的弹性变形，加速度和惯性力不至于达到无穷大，但仍会对机构造成强烈的冲击，这种冲击称为“刚性冲击”或“硬冲”。因此，单独采用这种运动规律时，只能用于凸轮转速很低以及轻载的场合。3、等速运动规律3、等速运动规律自动机床的进刀机构

等加速等减速运动规律：为了使从动件在开始和终止时的速度不发生突变，通常令推程或回程的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动，且加速加速度与减速加速度的绝对值相等，这种运动规律称为等加速等减速运动规律。凸轮转速较高时，为了避免刚性冲击，可采用等加速等减速运动规律。4、等加速等减速运动规律

加速度曲线：从动件在等加速上升时，加速度a不变，因此从动件的a-δ曲线为一水平直线。a-δ曲线在速度转折处发生突变，则惯性力突变，但加速度不再是无穷大，由此将对机构造成有限大小的冲击，这种冲击称为“柔性冲击”或“软冲”。在高速情况下，柔性冲击仍会引起相当严重的振动、噪声和磨损，因此这种运动规律只适用于中速、中载的场合。

4、等加速等减速运动规律

4、等加速等减速运动规律运动线图及绘制：反转法原理：设想给凸轮机构加上一个绕凸轮轴心并与凸轮角速度等值反向的角速度。根据相对运动原理，机构中各构件间的相对运动并不改变，但凸轮已视为静止，而从动件则被看成随同导路以角速度绕点转动，同时沿导路按预定运动规律作往复移动。从动件尖顶的运动轨迹即为凸轮的轮廓。这就是图解法绘制凸轮轮廓曲线的原理，称为“反转法”。三、凸轮轮廓曲线的设计1、尖顶对心直动从动件盘形凸轮

已知，如图（1）选与位移线图一致的比例作凸轮的基圆；（2）将基圆分成与位移线图中相对应的等份；（3）分别自基圆圆周向外量取从动件位移线图中相应的位移量；（4）光滑连接各点即为所求的凸轮轮廓。基圆半径Rb2、对心滚子移动从动件盘形凸轮

滚子从动件与尖顶从动件的不同点，只是从动件端部不是尖顶，而是装了半径为rT的小滚子。由于滚子的中心是从动件上的一个定点，此点的运动就是从动件的运动。在应用反转法绘制凸轮轮廓曲线时，滚子中心的轨迹与尖顶从动件尖端的轨迹完全相同，可参照前述方法绘制凸轮轮廓。

2、对心滚子移动从动件盘形凸轮

实际轮廓曲线

理论轮廓曲线

1.滚子半径

滚子从动件有摩擦及磨损小的优点，若仅从强度和耐磨性考虑，滚子的半径宜大些，但滚子的半径rT受到凸轮轮廓曲线曲率半径的限制。四、凸轮机构设计中应注意的几个问题（1）内凹的轮廓曲线

可得：

ρa＝ρmin+rT

由于实际廓线的曲率半径ρa等于理论廓线最小曲率半径ρmin与滚子半径rT之和，所以无论滚子半径rT大小如何，对应的实际廓线的曲率半径ρa始终大于零，得到的是一条满足运动要求的光滑曲线。（2）外凸的轮廓曲线可得：

ρa＝ρmin-rT

（1）当ρmin＞rT时，ρa＞0，实际轮廓曲线为光滑曲线。（2）当ρmin

＝rT时，ρa

＝0，实际轮廓曲线出现尖点，凸轮轮廓在尖点处极易磨损而因之改变原定的运动规律。（3）当ρmin＜rT时，ρa＜0，实际轮廓曲线相交，其交点以外的部分（图中的阴影部分）加工时将被切去，这就使得从动件达不到预期的工作位置，一部分运动规律难以实现。这种现象称为“运动失真”。（2）外凸的轮廓曲线

为了避免上述后两种情形，必须使得ρa＞0，也就是说滚子半径必须小于凸轮理论轮廓线的最小曲率半径。设计时通常取rT≤0.8ρmin。为了减小凸轮和滚子间的接触应力和磨损，还同时要求实际廓线的最小曲率半径ρamin不小于1～5mm。如果不能满足上述要求，就应适当减小滚子半径（在满足强度要求的前提下）或增大基圆半径（使ρmin增大）。2.压力角图示为凸轮机构在推程的某个位置。当不计摩擦时，凸轮加给从动件的压力P沿凸轮的法线N-N方向传递。凸轮机构的压力角α是指从动件上某点速度v与该点的压力P方向（法线N-N方向）所夹的锐夹角，其意义与前述连杆机构的压力角相同。四、凸轮机构设计中应注意的几个问题2.压力角将力P分解成两个分力：（1）与从动件速度v方向一致的分力：P1=Pcosα；

（2）与速度v方向垂直的分力：