汽车机械基础第2版：凸轮机构运动分析

1.凸轮机构的参数

凸轮机构设计的基本任务，是根据工作要求选定合适的凸轮机构形式、从动件运动规律和有关的基本尺寸，然后根据选定的从动件运动规律设计出凸轮应有的轮廓曲线。所以根据工作要求选定从动件的运动规律，乃是凸轮轮廓曲线设计的前提。

如图1-2-9所示为凸轮的基本参数和运动规律图，凸轮的基本参数主要包括以下几个。

图1-2-9　凸轮的基本参数和运动规律图

(1)基圆。基圆是以凸轮的转动中心O为圆心，以凸轮的最小半径为半径所做的圆。r0称为凸轮的基圆半径。

(2)推程。当凸轮以等角速度ω逆时针转动时，从动件在凸轮廓线的推动下，将由最低位置被推到最高位置，从动件运动的这一过程称为推程，而相应的凸轮转角φ称为推程运动角。

(3)远休。凸轮继续转动，从动件将处于最高位置而静止不动时的这一过程称为远休，与之相应的凸轮转角φs称为远休止角。

(4)回程。凸轮继续转动，从动杆又由最高位置回到最低位置的这一过程称为回程。相应的凸轮转角φ′称为回程运动角。

(5)近休。当凸轮转过角φ′s时，从动件与凸轮廓线上半径最小的一段圆弧接触，而将处在最低位置静止不动的这一过程称为近休。φ′s称为近休止角。

(6)行程。从动杆在推程或回程中移动的距离h称为行程。

(7)位移线图。描述位移s与凸轮转角φ之间关系的图形称为位移线图。(www.xing528.com)

所谓从动件的运动规律，是指从动件的位移s、速度v和加速度α随时间或凸轮转角的变化规律，它们全面反映了从动件的运动特性及其变化的规律性。通常把从动件的s、v、α随时间t或凸轮转角φ变化的曲线统称为从动件的运动线图。

2.凸轮机构的压力角

如图1-2-10所示为凸轮机构在推程任意位置的受力情况，F0为从动件所受的载荷，若不计摩擦，凸轮作用于从动件上的力F将沿接触点B的法线方向，力F可以分解成两个分力，即沿从动件运动方向的有效分力F1和使从动件压紧导路产生有害摩擦阻力的无效分力F2，即

图1-2-10　凸轮机构在推程任意位置的受力情况

F1=Fcosα

F2=Fsinα

式中，α角为从动件在接触点B所受的力的方向与该点速度方向所夹的锐角，称为压力角。显然，压力角α越大，有效分力F1越小，而无效分力F2越大。当压力角α达到一定值时，无效分力F2产生的有害摩擦阻力将超过有效分力F1，此时，无论力F有多大，也不能使从动件运动，从而出现自锁。由此可见，压力角是衡量凸轮机构传动性能好坏的一个重要参数，压力角越小越好。为了保证凸轮机构的正常工作，并具有较高的传动效率，必须限制凸轮的最大压力角不得超过许用值[α]。一般情况下，[α]的选用有以下几种。

推程(工作行程):

移动从动件[α]=30°

摆动从动件[α]=45°

回程(空回行程):因受力较小且无自锁问题，取值可大一些，[α]=70～80°。