【正文】 Fx=Psinα Fy=Pcosα其中Fy克服載荷Q是推動(dòng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的有效驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)x是道路的正壓力在導(dǎo)路中產(chǎn)生產(chǎn)生摩擦阻力的有害分力，顯然α越大，F(xiàn)x越大，F(xiàn)x越小，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)越費(fèi)勁當(dāng)α達(dá)到臨界壓力角時(shí)，無論用力F多大，都不能推動(dòng)從動(dòng)件，即發(fā)生自鎖，凸輪機(jī)構(gòu)被卡死且α與凸輪尺寸的關(guān)系過凸輪軸心O作直線Ox垂直于從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向，根據(jù)三心定理得：則該直線與法線nn的交點(diǎn)P就是凸輪與從動(dòng)件的相對瞬時(shí)，因此得OP=V/ω=ds/dtdt/dΦ=ds/dΦ由直角三角形OBP得tanα=OP/OB=V/rω=V/(S+SO)dΦ又因?yàn)? r=rb+s所以 rb=V/（ω tanα ）s=ds/ dΦtanαS故凸輪基圓半徑rb越大，壓力角α 越小，反之，rb越小，α 越大 一、凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用在各種機(jī)器中，為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求經(jīng)常用到凸輪機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)化和半自動(dòng)化機(jī)械中應(yīng)用更為廣泛。凸輪1以等角速度回轉(zhuǎn)，它的輪廓驅(qū)使從動(dòng)件2（閥桿）按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律啟閉閥門。，當(dāng)繞線軸3快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)齒輪帶動(dòng)凸輪1緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，通過凸輪輪廓與尖頂A之間的作用，驅(qū)使從動(dòng)件2往復(fù)擺動(dòng)，因而使線均勻地纏繞在軸上。凸輪1固定在沖頭上，當(dāng)沖頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，凸輪驅(qū)使從動(dòng)件2以一定的規(guī)律水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械手裝卸工件。 。當(dāng)帶有凹槽的凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過槽中的滾子，驅(qū)使從運(yùn)件2作往復(fù)移動(dòng)。凸輪每回轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)件即從儲(chǔ)料器中推出一個(gè)毛坯，送到加工位置。從以上的例子可以看出：凸輪機(jī)構(gòu)主要由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成。凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)為：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞憧墒箯膭?dòng)件得到所需的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。它的缺點(diǎn)是凸輪輪廓與從動(dòng)件之間為點(diǎn)接觸或線接觸，易于磨損，所以通常多用于傳力不大而需要實(shí)現(xiàn)特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律場合。二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類根據(jù)凸輪和從動(dòng)件的不同形狀和形式，凸輪機(jī)構(gòu)可按如下方法分類。(1)盤形凸輪。它是凸輪的最基本形式。這種凸輪是一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)并且具有變化半徑的盤形零件，如圖31和圖32所示。(2)移動(dòng)凸輪。當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮遠(yuǎn)時(shí)，凸輪相對機(jī)架作直線運(yùn)動(dòng)，這種凸輪稱為移動(dòng)凸輪，如圖33所示。 (3)圓柱凸輪。將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體即成為圓柱凸輪，如圖 所示。(1)尖頂從動(dòng)件。如圖所示，尖頂能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，因而能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但磨損快、效率低，只適用于受力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)。(2)滾子從動(dòng)件。如圖所示，在從動(dòng)件前端安裝一個(gè)滾子，即成滾子從動(dòng)件。滾子和凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦，耐磨損，可以承受較大載荷，是最常用的一種形式。(3)平底從動(dòng)件。如圖所示，從動(dòng)件與凸輪輪廓表面接觸的端面為一平面。顯然它不能與凹陷的凸輪輪廓相接觸。這種從動(dòng)件的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)不考慮摩擦?xí)r，凸輪與從動(dòng)件之間的作用力始終與從動(dòng)件的平底相垂直，傳動(dòng)效率較高，且接觸面易于形成油膜，利于潤滑，常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。以上三種從動(dòng)件都可以相對機(jī)架作往復(fù)直線移動(dòng)或作往復(fù)擺動(dòng)。為了使凸輪與從示 例 : 內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)（）、 繞線機(jī)構(gòu)（）、沖床裝卸料機(jī)構(gòu) （）、送料機(jī)構(gòu)（） 從以上所舉各列可以看出凸輪機(jī)構(gòu)：組成： 原動(dòng)件1——凸輪具有變化向徑或變化輪廓曲線，常為等速回轉(zhuǎn)。 從動(dòng)件2——移動(dòng)或擺動(dòng)，靠凸輪向徑不同來實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 機(jī)架 3—— 起支承作用。 分類： a b c 尖頂從動(dòng)件從動(dòng)件端部以尖頂與與凸輪輪廓接觸，（a）所示。這種從動(dòng)件結(jié)構(gòu)最簡單，尖頂能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，因此理論上可以實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。尖頂從動(dòng)件事研究其他類型從動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。由于尖頂與凸輪是點(diǎn)接觸，易磨損，故僅適用于低速輕載的凸輪機(jī)構(gòu)中。滾子從動(dòng)件從動(dòng)件端部裝有可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾子，滾子與凸輪輪廓之間為滾動(dòng)摩擦，耐磨損，可以承受較大的載荷，故應(yīng)用廣泛，（b）所示。(3) 平底從動(dòng)件從動(dòng)件的端部是一平底，這種從動(dòng)件與凸輪輪廓接觸處在一定條件下易形成油膜，利于潤滑，傳動(dòng)效率較高，且能傳動(dòng)較大的作用力，故常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中，（c）所示。材料：凸輪的主要失效形式為磨損和疲勞點(diǎn)蝕。 常用的凸輪材料： 40 Cr 、 2 0Cr 、 40CrMnTi 常用的滾子材料： 20 Cr 或者滾動(dòng)軸承 從動(dòng)件隨主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律叫從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。）所示的尖底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。 以凸輪回轉(zhuǎn)中心到其輪廓的最小向徑為半徑所繪制出的圓稱為基圓，半徑用r0表示。當(dāng)尖底與凸輪廓在線的A點(diǎn)（在基圓上）接觸時(shí)，從動(dòng)件處于上升的起始位置。當(dāng)凸輪以等角速度ω沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件在凸輪的推動(dòng)下以一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律到達(dá)最遠(yuǎn)位置B，這個(gè)過程叫推程。此時(shí)從動(dòng)件所走過的距離叫升程，用h表示，相應(yīng)凸輪所轉(zhuǎn)過的角度Φ0叫推程運(yùn)動(dòng)角(Φ0)。當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φs角時(shí)，從動(dòng)件與凸輪廓線BC段接觸，BC是以O(shè)為圓心的一段圓弧，因此從動(dòng)件靜止不動(dòng)，這其間從動(dòng)件呈休止?fàn)顟B(tài)，對應(yīng)的Φs角叫遠(yuǎn)休止角(Φs)。凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φ0′時(shí)，從動(dòng)件與凸輪廓線CD段接觸，又回到起始位置，這個(gè)過程為回程，其回程量仍為h，對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角Φ0′叫回程運(yùn)動(dòng)角(Φ0′)。當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φs′時(shí)，從動(dòng)件與凸輪基圓的DA段接觸，從動(dòng)件在最低的位置停留不動(dòng)，對應(yīng)的Φs′角叫近休止角。當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)又重復(fù)上述過程。）所示，其橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角(因通常凸輪等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，故橫坐標(biāo)也代表時(shí)間t)，縱坐標(biāo)代表從動(dòng)件位移，表明從動(dòng)件位移與凸輪轉(zhuǎn)角或時(shí)間t的關(guān)系曲線稱為從動(dòng)件的位移曲線。以上分析可知，從動(dòng)件的位移線圖取決于凸輪輪廓線的形狀。也就是說，從動(dòng)件的不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求凸輪具有不同的輪廓曲線。下面介紹幾種從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律：1．等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在一個(gè)推程或一個(gè)回程中加速度始終為零，即從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)件在推程、回程時(shí)的位移、速度和加速度方程分別為 （51）和 （52）與式（51）相應(yīng)的從動(dòng)件曲線、。由上可知：采用這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)開始和運(yùn)動(dòng)終止時(shí)，速度有突變，因而加速度在理論上由零變?yōu)闊o窮大，致使從動(dòng)件產(chǎn)生無限大慣性力，使凸輪機(jī)構(gòu)受到極大沖擊，稱這種沖擊為剛性沖擊。故等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于低速凸輪機(jī)構(gòu)。2．等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律從動(dòng)件在一個(gè)推程或一個(gè)回程中作等加速等減速運(yùn)動(dòng)。以推程為例，設(shè)從動(dòng)件在前半個(gè)推程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半個(gè)推程作等減速運(yùn)動(dòng)，兩段加速度的絕對值相等，則推程前半段位移方程為 （a）當(dāng)時(shí)，即 則 （b）將式（b）代入式（a），得，推程后半段的位移方程可由運(yùn)動(dòng)線圖的對稱性求得。故推程前、后半段的位移、速度和加速度方程為式（）。與式（）相應(yīng)的曲線、曲線和曲線。與 （）用同樣方法可推導(dǎo)出回程段位移、速度和加速度方程為與 （）由位移方程可知，位移曲線為拋物線，當(dāng)取1，2，3，…個(gè)單位時(shí)，對應(yīng)為1，4，9，…個(gè)單位，由此可作出從動(dòng)件在此期間的位移線圖，,其作圖方法如下：在橫坐標(biāo)軸上將長度為的線段分成若干等分（圖中為3等分），得1，2，3各點(diǎn)，過這些點(diǎn)做橫軸的垂線；再過O點(diǎn)作任一斜線OO′，在其上以任意間距截取9個(gè)等分點(diǎn)，連接直線93″,并作其并行線42″和11″，最后由1″，2″，3″分別向過1，2，3點(diǎn)的垂線投影，得到1′，2′，3′點(diǎn)，將這些點(diǎn)連成光滑曲線便得到前半段等加速運(yùn)動(dòng)的位移曲線。如圖所示，用同樣方法可求得等減速段的位移曲線。由上可知，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律在始、末點(diǎn)及正、負(fù)加速度接點(diǎn)處，加速度產(chǎn)生有限值突變，致使慣性力發(fā)生有限值突變，使凸輪機(jī)構(gòu)受到有限的沖擊，稱這種沖擊為柔性沖擊，故等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中速凸輪機(jī)構(gòu)。3．余弦加速度（簡諧）運(yùn)動(dòng)規(guī)律質(zhì)點(diǎn)在圓周上作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在這個(gè)圓周直徑上的投影所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)稱為簡諧運(yùn)動(dòng)，其位移線圖作法如下：以從動(dòng)件的行程h為直徑畫半圓，將此半圓分成若干等分()，得1″，2″，3″，…點(diǎn)。再把凸輪推程角也分成相應(yīng)等分，并作垂線11′，22′，33′，…，然后將圓周上的等分點(diǎn)投影到相應(yīng)的垂直線上得1′，2′，3′，…點(diǎn)。用光滑曲線連接這些點(diǎn)，即得到從動(dòng)件的位移線圖，其方程為