机械原理辅导资料四
机械原理辅导资料四主 题：第三章 平面连杆机构及其设计 第四章 凸轮机构设计
学习时间：2010年11月8日－11月14日
内 容：
我们这周主要学习《机械原理》课程的第三章最后一部分，以及第四章的前一部分。主要内容如下：
一、学习要求
1.了解连杆机构基本型式及特点，掌握其演化方法。
2.掌握连杆机构的工作特性。
3.了解平面机构运动分析的方法，掌握应用瞬心法、杆组法对机构进行运动分析的方法。
4.了解连杆机构设计的基本问题，熟练运用图解法对机构进行设计，掌握解析法对机构进行设计的方法。
5.了解凸轮机构组成及分类、特点及应用。
6.掌握常用的从动件运动规律的特点和适用场合。
7.掌握反转法的基本原理，学会根据这一原理设计各类凸轮廓线的方法。
8.掌握图解法设计凸轮廓线的方法与步骤。
9.掌握凸轮机构基本尺寸确定的原则。
二、主要内容
一、平面连杆机构的设计
主要任务：按给定运动等方面要求，在选定机构型式后进行机构运动简图的设计，也即确定各构件的几何尺寸，不涉及机构的具体结构和强度，故称为机构的运动设计。
（一）机构设计以满足运动要求为目标。
1. 实现给定的位置要求（刚体引导机构）。
2. 实现预定的运动规律（函数生成机构）。
3. 实现预定的轨迹要求（轨迹生成机构）。
此外还应满足以下条件：
1. 应使机构具有良好的传力特性，即机构在运动过程中各位置应满足 。
2. 应满足机器整体对机构在空间和结构上的限制。
（二）设计方法
1. 按给定连杆位置设计
2. 按给定连架杆对应位置设计
3. 按给定程速比系数设计
4. 按给定运动轨迹设计
二、凸轮机构概述
通过设计凸轮轮廓可以获得从动件预期的任意复杂运动规律，从而满足所给定的工作要求。
（一）凸轮机构组成
1. 凸轮
2. 从动件
3. 机架
（二）凸轮机构分类
凸轮机构可根据机构运动形式、凸轮形状、推杆进行分类。
1. 按推杆运动形式分类
移动（或直动）从动件凸轮机构
摆动从动件凸轮机构
(a) 移动（或直动）从动件凸轮机构 (b) 摆动从动件凸轮机构
图1 凸轮机构按推杆运动形式分类
2. 按凸轮形状分类
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
(a)盘形凸轮 (b)移动凸轮 (c)圆柱凸轮
图2 凸轮机构按凸轮形状分类
3.按从动件推杆形状分类
尖端
滚子
平底
(a)尖端 (b)滚子 (c)平底
图3 凸轮机构按从动件推杆形状分类
4. 按推杆相对凸轮回转中心位置分类
对心
偏置
(a) 对心 (b) 偏置
图4 凸轮机构按推杆相对凸轮回转中心位置分类
（三）凸轮机构的特点
1. 优点：从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便。
2. 缺点：
凸轮与从动件间为点或线接触，易磨损，只宜用于传力不大的场合；常用于控制机构。
凸轮轮廓精度要求较高，需用数控机床进行加工。
从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得笨重。
（四）凸轮机构的应用
1. 内燃机
2. 机床进给机构
3. 送料机构
4. 印刷机齐纸机构
5. 平板印刷机吸纸机构
（五）凸轮机构设计的主要问题
1. 根据设计任务的要求确定凸轮机构类型
2. 确定从动件运动规律
3. 确定凸轮机构基本尺寸
4. 设计凸轮轮廓
5. 进行必要的分析，如静力分析、效率计算。对于高速凸轮机构，有时需要进行动力分析。
6．重点：
从动件运动规律的设计
凸轮轮廓曲线的设计
凸轮机构基本参数的确定
三、推杆运动规律设计
（一）凸轮机构的运动过程和基本参数
图5 从动件运动线图
基圆半径： 或
偏距圆
偏距：
升程：
（二）推杆运动规律
推杆位移 、速度 、加速度 及加速度变换率 随时间 或凸轮转角 变化规律。
类速度
类加速度
（三）推杆常用运动规律
1. 等速运动
2. 等加速等减速运动
3. 余弦加速度运动
4. 正弦加速度运动
5. 五次多项式运动规律
6. 组合运动规律
组合原则：在各段基本运动规律的位移、类速度和类加速度曲线在连接点处其值应分别相等。
（四）推杆常见运动规律比较及应用
表1推杆常见运动规律比较及应用
运动规律
冲击特性 适用场合
等速运动
刚性冲击 低速轻载
等加等减运动
柔性冲击 中速轻载
简谐运动
柔性冲击 中速中载
摆线运动
无冲击 高速轻载
五次多项式运动
无冲击 高速中载
三、重要考点
多选题
1. 根据推杆的运动形式，凸轮机构可分为（）。
A．移动从动件凸轮机构
B．摆动从动件凸轮机构
C．盘形凸轮机构
D．滑动凸轮机构
2. 在下列参数中，属于凸轮机构的基本参数的是（）。
A．推程运动角
B．回程运动角
C．近休止角
D．远休止角
3. 下列描述属于凸轮机构缺点的是（）。
A．结构非常复杂
B．易磨损
C．只宜用于传力不大的场合
D．对从动件的行程有限制
答案：1.AB 2.ABCD 3.BCD
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