1、n Characteristics of cam mechanisms 凸輪機構的特點凸輪機構的特點n Classification and application of cam mechanisms凸輪機構的分類及應用凸輪機構的分類及應用nThe followers motion type從動件的運動形式從動件的運動形式What is a cam mechanism?A system/mechanism that uses a cam(凸輪凸輪) and a follower(從動件從動件) to create a specific motion. In most cases, the ca

2、m is merely a flat piece of metal that has an unusual shape or profile(輪廓輪廓). The cam is attached to a shaft(軸軸) which enable it to be turned by applying a turning action to the shaft. As the cam rotates, it is the profile or shape of the cam that causes the follower to move in a particular way. The

3、 movement of the follower is then transmitted(傳遞傳遞) to another mechanism or another part of the mechanism. Advantages of cam mechanismsSimple and compact(簡單、緊湊簡單、緊湊) there only three links, cam(凸輪凸輪), follower (從動件從動件), frame(機架機架). Sometimes, there is a roller(滾滾子子).The follower can precisely reali

4、ze any type motion. Example Disadvantages of cam mechanismsHigher pair(高副高副), line contact or point contact(線或點接觸線或點接觸)Cant transfer(傳遞傳遞) large power.FunctionContinuous turning motion translating(往往復移動復移動) or oscillating(擺動擺動) motion. Example Application of cam mechanismDobby 多臂提花機多臂提花機 作者：潘存云教授繞線機

5、構繞線機構3作者：潘存云教授12Ayarn線線Yarn winding machine(繞線機繞線機)作者：潘存云教授132送料機構送料機構Feeding mechanism 送料機構送料機構Feeder of Automatic Machine Tools自動機床的進刀機構自動機床的進刀機構12刀架刀架o機床進給機構機床進給機構13245放音鍵放音鍵卷帶輪卷帶輪皮帶輪皮帶輪摩擦輪摩擦輪錄音機卷帶機構錄音機卷帶機構3皮帶輪皮帶輪5卷帶輪卷帶輪錄音機卷帶機構錄音機卷帶機構1放音鍵放音鍵2摩擦輪摩擦輪4錄音機卷帶機構錄音機卷帶機構Translating cams 移動凸輪移動凸輪Cylindric

6、al or drum cams 圓柱凸輪圓柱凸輪2.By the follower ends shapeKnife-edge follower 尖頂從動件lThe end of the follower is very sharp (nearly a point)lThe contact between the cam and the follower is a pointlThe follower is easy to be worn.lIts rarely used.作者：潘存云教授2.By the follower ends shapeDisk cam with roller follo

7、wer 滾子從動件lThe end of the follower is a roller)lLine contactlThe friction coefficient is very small (sliding friction).lThis type of roller is widely used.作者：潘存云教授2.By the follower ends shapeDisk cam with flat follower 平底從動件lThe follower end shape is a flat planlThe pressure angle of the mechanism al

8、ways is 0, so it can transmit large power.lBut it is difficult to design and manufacture.3.By the followers motion typeTranslating follower 移動從動件4.By the manner of keeping the cam and follower in contactWith an external downward force VsWithout an external downward force凹凹槽槽凸凸輪輪優點：優點：只需要設計適當的輪廓曲線，從動

9、件便可獲得只需要設計適當的輪廓曲線，從動件便可獲得任意的運動規律，且結構簡單、緊湊、設計方便。任意的運動規律，且結構簡單、緊湊、設計方便。缺點：缺點：線接觸，容易磨損。線接觸，容易磨損。槽道凸槽道凸輪輪 Grooved camGrooved camr1r2r1+r2 =const等等徑徑凸凸輪輪優點：優點：只需要設計適當的輪廓曲線，從動件便可獲得只需要設計適當的輪廓曲線，從動件便可獲得任意的運動規律，且結構簡單、緊湊、設計方便。任意的運動規律，且結構簡單、緊湊、設計方便。缺點：缺點：線接觸，容易磨損。線接觸，容易磨損。W等等寬寬凸凸輪輪優點：優點：只需要設計適當的輪廓曲線，從動件便可獲得只需要

10、設計適當的輪廓曲線，從動件便可獲得任意的運動規律，且結構簡單、緊湊、設計方便。任意的運動規律，且結構簡單、緊湊、設計方便。缺點：缺點：線接觸，容易磨損。線接觸，容易磨損。主主回回凸凸輪輪優點：優點：只需要設計適當的輪廓曲線，從動件便可獲得只需要設計適當的輪廓曲線，從動件便可獲得任意的運動規律，且結構簡單、緊湊、設計方便。任意的運動規律，且結構簡單、緊湊、設計方便。缺點：缺點：線接觸，容易磨損。線接觸，容易磨損。設計凸輪機構時的主要任務設計凸輪機構時的主要任務: 1)Selection of the cam type 選擇凸輪類型選擇凸輪類型而根據工作要求選定推桿運動規律，是設計凸輪輪廓曲線的前

11、提。2)Selection of the followers motion type選擇從動件形式選擇從動件形式3)Decision of the structure dimension設計結構尺寸設計結構尺寸4)Designing the cam profile設計凸輪輪廓設計凸輪輪廓00ot s凸輪機構設計的基本任務凸輪機構設計的基本任務: 1)根據工作要求選定凸輪機構的形式根據工作要求選定凸輪機構的形式;名詞術語：名詞術語：一、推桿的常用運動規律一、推桿的常用運動規律基圓、基圓、推程運動角、推程運動角、基圓半徑、基圓半徑、推程、推程、遠休止角、遠休止角、回程運動角、回程運動角、回程、回程

12、、近休止角、近休止角、行程。行程。一個循環r0h A而根據工作要求選定推桿運動規律，是設計凸輪輪廓曲線的前提。2)推桿運動規律推桿運動規律;3)合理確定結構尺寸合理確定結構尺寸;4)設計輪廓曲線。設計輪廓曲線。01010202DBCB0000otsr0h A01010202DBCB00Flowers motion: the flowers displacement(位移位移) S, velocity v and acceleration a during rise(升程升程) and return(回程回程):S=S()v=v()a=a()位移曲線位移曲線 Uniform velocity (

13、等速運動規律等速運動規律) Constant Acceleration Motion (等加速等減等加速等減速運動規律速運動規律) Simple Harmonic Motion(簡諧運動規律簡諧運動規律/余余弦加速度運動規律弦加速度運動規律) Combined motion(組合運動規律組合運動規律) s Uniform velocity ( Uniform velocity (等速等速運動規運動規律律) )0vah+Rigid shock剛性沖擊剛性沖擊推程運動方程：推程運動方程： s h/0 v h /0v-h /0a0a 0回程運動方程：回程運動方程： sh(1-/0 )從動件作等速運動

14、時，其位移線圖為一過從動件作等速運動時，其位移線圖為一過原點的傾斜直線。速度線圖為一條水平直原點的傾斜直線。速度線圖為一條水平直線，線，V0 的大小為位移線圖中傾斜直線的斜的大小為位移線圖中傾斜直線的斜率。加速度為零。率。加速度為零。此種運動規律只適用于低速運動的場合此種運動規律只適用于低速運動的場合. 3減速段推程運動方程為：減速段推程運動方程為：s h-2h(0 )2/20v - 4h(0-)/20a - 4h2 /20ah/20 0h/21s2 35462 2hh/ /0 04 4hh2 2/ /2 20 0v加速段推程運動方程為：加速段推程運動方程為：s 2h2 /20v 4h /20

15、a 4h2 /20柔性沖擊柔性沖擊這種運動規律只適用于中速運動場合這種運動規律只適用于中速運動場合. . 推程：推程： sh1-cos(/0)/2 v hsin(/0)/20a 2h2 cos(/0)/220 回程：回程： sh1cos(/0)/2 v-hsin(/0)/20a-2h2 cos(/0)/220在起始和終止處理論上在起始和終止處理論上a a為有限值，為有限值，產生柔性沖擊。產生柔性沖擊。h0 s sa123 456v vvmax=1.57h/20123456Selection of follower motion1. 機器的工作過程只要求凸輪轉過一角度機器的工作過程只要求凸輪轉過

16、一角度0時，推桿完時，推桿完成一行程成一行程h(直動推桿直動推桿)或或(擺動推桿擺動推桿)，對運動規律并無，對運動規律并無嚴格要求。則應選擇直線或圓弧等易加工曲線作為凸輪嚴格要求。則應選擇直線或圓弧等易加工曲線作為凸輪的輪廓曲線。如夾緊凸輪的輪廓曲線。如夾緊凸輪。工件工件工件工件 0 02. 2. 機器的工作過程對推桿運動有要求，則應嚴格按工機器的工作過程對推桿運動有要求，則應嚴格按工作要求的運動規律來設計凸輪廓線。作要求的運動規律來設計凸輪廓線。如刀架進給凸輪如刀架進給凸輪。 h 0 0Selection of follower motion理由：理由： amax動量動量mv, 若機構突然被卡住，則沖擊力將很大若機構突然被卡住，則沖擊力將很大(F=mv/t)。 對重載凸輪，則適合選用對重載凸輪，則適合選用vmax較小的運動規律。較小的運動規律。慣性力慣性力F = - ma對強度和耐磨性要求對強度和耐磨性要求。對高速凸輪，希望對高速凸輪，希望amax 愈小愈好。愈小愈好。 vmax , PnSelection of follower motion3. 對高速凸輪，要求有較好的動力特性，除了避免對高速凸輪，要求有較好的動力特性，除了避免出現剛性或柔性沖擊外，還應