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第1章 绪论 1

1.1 凸轮机构的基本结构、功能和分类 1

1.1.1 凸轮机构的基本结构和功能 1

1.1.2 凸轮机构的分类 1

1.2 凸轮机构在工程中的应用 6

1.3 凸轮机构的设计步骤和要求 15

1.3.1 机构传动方案设计 15

1.3.2 机构运动分配设计 15

1.3.3 凸轮机构的选型和尺度设计 16

1.4 凸轮机构设计的进展 18

1.4.1 凸轮机构的计算机辅助设计 18

1.4.2 凸轮机构的反求设计 18

1.4.3 高速凸轮机构的动态设计和动态测试 18

1.4.4 凸轮机构功能的延伸、变异和组合创新 18

第2章 从动件的运动规律 20

2.1 运动规律的参数名称和定义 20

2.2 多项式类型运动规律 22

2.2.1 等速运动规律——1次项运动规律 22

2.2.2 等加速等减速运动规律——2次项运动规律 23

2.2.3 等跃度运动规律——3次项运动规律 26

2.2.4 5次项运动规律 28

2.2.5 7次项运动规律 29

2.2.6 多项式运动规律方程系数的简捷算法 29

2.3 三角函数类型运动规律 30

2.3.1 简谐运动规律 30

2.3.2 双谐运动规律 31

2.3.3 摆线运动规律 32

2.4 典型的组合运动规律 33

2.4.1 修正型等速运动规律 33

2.4.2 修正型等加速等减速运动规律 41

2.4.3 组合摆线运动规律 47

2.5 回程期运动方程式的建立方法及其通式 49

2.6 从动件运动规律特征值及其评价 50

2.6.1 特征值确定 50

2.6.2 从动件运动规律的性能评价和选用原则 52

2.7 从动件运动规律计算举例 53

第3章 平面凸轮机构基本尺寸设计 64

3.1 平面凸轮机构基本尺寸及其压力角 64

3.1.1 基本尺寸参数定义及代号 64

3.1.2 平面凸轮机构的压力角及其许用值 65

3.2 滚子（或尖底）直动从动件平面凸轮机构基本尺寸设计 66

3.2.1 压力角计算 66

3.2.2 作图法设计 67

3.2.3 解析法设计 69

3.3 平底直动从动件平面凸轮机构压力角 75

3.4　滚子（或尖底）摆动从动件平面凸轮机构基本尺寸设计 76

3.4.1　压力角计算 76

3.4.2　作图法设计 77

3.4.3　解析法设计 83

3.5　平底摆动从动件平面凸轮机构压力角 89

3.6　摆动从动件平面凸轮机构基本尺寸的动力性能优化 90

3.6.1　滚子摆动从动件 91

3.6.2　平底摆动从动件 93

3.7　平面凸轮机构基本尺寸设计举例 94

第4章　平面凸轮轮廓设计 97

4.1　直动从动件平面凸轮机构的凸轮轮廓画法 97

4.1.1　尖底直动从动件平面凸轮机构 97

4.1.2　滚子直动从动件平面凸轮机构 99

4.1.3　平底直动从动件平面凸轮机构 100

4.2　摆动从动件平面凸轮机构的凸轮轮廓画法 102

4.2.1　尖底摆动从动件平面凸轮机构 102

4.2.2　滚子摆动从动件平面凸轮机构 104

4.2.3　平底摆动从动件平面凸轮机构 104

4.3　直动从动件平面凸轮机构的凸轮轮廓解析设计 105

4.3.1　滚子（或尖底）直动从动件平面凸轮机构 106

4.3.2　平底直动从动件平面凸轮机构 107

4.4　摆动从动件平面凸轮机构的凸轮轮廓解析设计 109

4.4.1　滚子（或尖底）摆动从动件平面凸轮机构 109

4.4.2　平底摆动从动件平面凸轮机构 111

4.5　用等步长极角表示的平面凸轮轮廓极坐标计算 112

4.5.1　极坐标向径线性插值法 113

4.5.2　凸轮转角线性插值逼近法 114

4.6　几何锁合型平面凸轮轮廓设计 115

4.6.1　沟槽式平面凸轮 115

4.6.2　凸缘式平面凸轮 117

4.6.3　等径平面凸轮 120

4.6.4　等宽平面凸轮 123

4.6.5　双外缘共轭凸轮 127

4.7　平面凸轮轮廓曲率半径 137

4.7.1　滚子直动从动件平面凸轮轮廓曲率半径计算 137

4.7.2　平底直动从动件平面凸轮轮廓曲率半径计算 138

4.7.3　滚子摆动从动件平面凸轮轮廓曲率半径计算 139

4.7.4　平底摆动从动件平面凸轮轮廓曲率半径计算 139

4.7.5　平面凸轮轮廓曲率半径的近似图解法 140

4.8　圆弧凸轮轮廓设计 140

4.8.1　滚子对心直动从动件 142

4.8.2　平底直动从动件 146

4.8.3　特殊形式的六圆弧凸轮 150

4.9　平面凸轮轮廓设计举例 150

第5章　空间凸轮轮廓设计 176

5.1 滚子直动从动件圆柱凸轮轮廓设计 176

5.1.1　基圆半径的确定 176

5.1.2　展开轮廓曲线的画法 178

5.1.3　展开轮廓曲线坐标的计算 179

5.2　滚子摆动从动件圆柱凸轮轮廓设计 179

5.2.1　基圆半径的确定 180

5.2.2　展开轮廓曲线的画法 182

5.2.3　展开轮廓曲线坐标的计算 182

5.2.4　中心距的确定 183

5.3　滚子直动从动件圆锥凸轮轮廓设计 183

5.3.1　基圆半径的确定 184

5.3.2　展开轮廓曲线的画法 185

5.3.3　展开轮廓曲线坐标的计算 185

5.4　滚子摆动从动件圆锥凸轮轮廓设计 185

5.4.1　基圆半径的确定 187

5.4.2　展开轮廓曲线的画法 187

5.4.3　展开轮廓曲线坐标的计算 188

5.5　共轭空间凸轮轮廓设计 188

5.5.1　直动从动件共轭圆柱凸轮 189

5.5.2　摆动从动件共轭圆柱凸轮 190

5.5.3　直动从动件共轭圆锥凸轮 193

5.5.4　摆动从动件共轭圆锥凸轮 195

5.6　空间凸轮机构设计举例 198

第6章　高速凸轮机构 204

6.1 凸轮-从动件系统动态特性及其影响因素 204

6.1.1 凸轮机构静态设计和动态设计 204

6.1.2　凸轮-从动件系统动态运动偏差 205

6.1.3 凸轮-从动件系统的振动 207

6.2　凸轮-从动件系统动力学模型 209

6.2.1　构件等效动力学模型 210

6.2.2　凸轮-从动件系统刚度测定 215

6.2.3　凸轮-从动件系统阻尼测定 216

6.2.4　动力学模型建立 217

6.3　高速凸轮机构动态分析 219

6.3.1　工作端的运动方程式 220

6.3.2　工作端的动态响应 221

6.3.3　动态响应谐波分析方法 230

6.4　高速凸轮机构设计 240

6.4.1 不计系统阻尼时设计高速凸轮机构 240

6.4.2　计及系统阻尼时设计高速凸轮机构 243

6.4.3　锁合弹簧的刚度设计 246

6.4.4　副凸轮轮廓的设计原则 248

第7章　凸轮机构结构设计和零件工作图 249

7.1　凸轮副材料 249

7.1.1　常见的失效形式 249

7.1.2　选用凸轮副材料的基本原则 250

7.1.3　凸轮副常用材料 251

7.1.4　延长凸轮副使用寿命的措施 252

7.2　凸轮副接触强度校核 253

7.2.1　柱面型接触元素 253

7.2.2　球面型接触元素 253

7.2.3　许用接触应力 254

7.3　凸轮机构制造精度指标 255

7.3.1　凸轮轮廓几何形状精度 255

7.3.2　表面粗糙度 256

7.3.3　凸轮基准孔精度 256

7.3.4　相对位置精度 256

7.4　从动件要素的典型结构 258

7.4.1　导轨的典型结构 258

7.4.2　支承的典型结构 261

7.4.3　滚子及其与从动件本体的连接 262

7.4.4　平底及其与从动件本体的连接 262

7.5　凸轮与轴的连接结构 264

7.6　凸轮零件工作图 266

7.6.1　平面凸轮 266

7.6.2　空间凸轮 269

第8章　凸轮轮廓加工的控制数据及靠模凸轮设计 270

8.1 凸轮轮廓切削加工方法简述 270

8.1.1　划线加工 270

8.1.2　万能铣床加工 270

8.1.3　数控机床加工 271

8.1.4　电火花机床加工 271

8.1.5　仿形机床加工 272

8.2　刀具中心轨迹计算 273

8.2.1 加工平面凸轮时的刀具中心轨迹计算 273

8.2.2　加工空间凸轮时的刀具中心轨迹计算 274

8.3　实现刀具中心轨迹的控制数据 276

8.3.1　加工平面凸轮 276

8.3.2　加工空间凸轮 282

8.4　靠模凸轮设计 284

8.4.1　刀架运动式靠模凸轮设计 286

8.4.2　刀架固定式靠模凸轮设计 290

8.5　凸轮轮廓加工及靠模凸轮设计举例 292

第9章　凸轮轮廓检测和反求 299

9.1　检测凸轮轮廓的目的和方法 299

9.2　凸轮轮廓加工误差分析 301

9.3 凸轮复制加工时的刀具中心轨迹 302

9.4　凸轮轮廓检测数据的双圆弧样条拟合 304

9.5　平面凸轮机构从动件的运动规律反求 304

9.5.1　滚子直动从动件 305

9.5.2　平底直动从动件 307

9.5.3　滚子摆动从动件 308

9.5.4　平底摆动从动件 310

9.6　空间凸轮机构的从动件运动规律反求 312

9.6.1　圆柱凸轮机构 312

9.6.2　圆锥凸轮机构 316

9.7　原始凸轮轮廓误差的修正设计 321

9.7.1　从动件运动规律有限差商计算 322

9.7.2　凸轮轮廓曲线误差修正 323

9.8　凸轮轮廓检测和反求举例 326

第10章　凸轮机构的应用创新 335

10.1　凸轮分度机构 335

10.1.1　圆柱凸轮分度机构 335

10.1.2　弧面凸轮分度机构 347

10.2　凸轮式脉动无级变速器 358

10.2.1 凸轮连杆式脉动无级变速器 359

10.2.2　等宽凸轮式脉动无级变速机构 360

10.2.3　凸轮行星齿轮组合式脉动无级变速机构 361

10.2.4　凸轮摆块式脉动无级变速机构 363

参考文献 365