第三章凸轮机构及其设计自动车床凸轮机构凸轮机构是含有凸轮的高副机构，具有结构简单、紧凑、工作可靠的特点。凸轮机构可以使从动件精确地实现各种预期的运动规律，还易于实现多个运动的相互协调配合，是工程中用以实现机械化和自动化的一种常用机构。凸轮机构由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。凸轮通常是具有曲线轮廓或凹槽的构件，当它运动时，通过凸轮的曲线轮廓与从动件形成的高副，使从动件获得预期的运动。凸轮机构的最大优点是几乎可以使从动件实现任意要求的运动规律。它主要缺点在于凸轮轮廓与从动件之间是高副接触，易于磨损，故多用于传递动力不大的场合。二．凸轮机构的分类(一)按凸轮的形状分圆柱凸轮Cylindricalcam(二)按从动件运动副元素的形状分平底从动件Flat-facefollower(三)按从动件的运动形式分(四)按凸轮与从动件维持高副接触(封闭)的方式分形封闭型凸轮机构Form-closedcams形封闭型凸轮机构Form-closedcammechanism三．凸轮机构的工作循环与运动学设计参数从动件的位移线图(Displacementdiagram)反映了从动件的位移s随时间或凸轮转角变化的规律。根据位移变化规律，还可以求出速度v、加速度a、跃度(Jerk)j随时间或凸轮转角变化的规律。相应的曲线统称为从动件的运动线图(Diagramofmotion)。凸轮的推程角(Camangleforrise)Φ、远休止角(Camangleforouterdwell)ΦS、回程角(Camangleforreturn)Φ′和近休止角(Camangleforinnerdwell)Φ′S以及从动件的位移s、速度v、加速度a和跃度j，全面反映了凸轮机构的运动特性及其变化的规律性，是凸轮机构的运动学设计参数，也是凸轮轮廓曲线设计的基本依据。凸轮的基圆(Basecircle)半径rb、移动从动件凸轮机构的偏距(Offsetdistance)e、摆动从动件的杆长(Followerarm)l以及中心矩(Centerdistance)L，称为凸轮机构的基本尺寸。第二节凸轮机构的传力特性机构在不同的位置，压力角的数值一般也不相同。由式(3-1)可以看出，在其它条件相同的情况下，压力角愈大，分母愈小，凸轮与从动件之间的作用力也愈大，致使机构效率降低。若压力角的增大导致分母为零，凸轮机构将发生自锁。此时机构的压力角记为临界压力角(Criticalpressureangle)αc,其值为第三节凸轮机构的设计过程第四节凸轮机构运动学参数和基本尺寸的设计二、从动件运动规律设计从动件的运动规律(Lawofmotion)，是由凸轮轮廓曲线(Camprofile)形状决定的。从动件不同的运动规律，要求凸轮具有不同形状的轮廓曲线。正确选择和设计从动件的运动规律，是凸轮机构设计的重要环节。工程实际中对凸轮机构的要求是多种多样的。在工程实际中经常用到的运动规律，称为常用运动规律。从动件的运动规律既可以用线图表示，也可以用数学方程式表示。若从动件的位移方程为s=f(φ)，则从动件的常用运动规律有以下几类：(一)基本运动规律基本运动规律(Fundamentallaw)包括多项式类运动规律(Lawofpolynomialmotion)和三角函数类运动规律。1.多项式类运动规律3.几种常用运动规律的特点⑴等速运动规律(Lawofconstantvelocity)⑵等加速等减速运动规律(Lawofconstantaccelerationanddeceleration)⑶余弦加速度运动规律⑷正弦加速度运动规律⑸3–4–5次多项式运动规律(Lawofpolynomialmotion)(二)组合运动规律在工程实际中，对从动件的运动和动力特性的要求是多方面的。为了克服单一运动规律的某些缺陷，获得更好的运动和动力特性，可以把几种运动规律拼接起来，构成组合运动规律(Lawofcombinedmotion)。a(三)设计从动件运动规律时应考虑的问题⑴当机器的工作过程对从动件的运动规律有特殊要求时，应从实现工作过程要求出发，设计其运动规律。⑵当机器的工作过程只要求从动件具有一定的工作行程，而对其运动规律无特殊要求时，应根据具体情况确定设计时首先需要满足的条件。⑶当机器对从动件的运动特性有特殊要求，而只用一种基本运动规律又难于满足这些要求时，可以考虑采用满足要求的组合运动规律。⑷在设计从动件运动规律时，除了要考虑其冲击特性之外，还要考虑从动件的最大速度vmax、最大加速度amax以及最大跃度jmax。三、盘形凸轮机构基本尺寸的设计凸轮机构的设计，首先应保证从动件能够准确实现预期运动规律，并使机构具有良好的动力性能和合理的结构尺寸。(一)移动从动件盘形凸轮机构基本