凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計4學(xué)時

第四章凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計（4學(xué)時）.教學(xué)目標(biāo)了解凸輪機(jī)構(gòu)的分類及應(yīng)用；了解推桿常用運動規(guī)律的選擇原則；3）掌握在確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸時應(yīng)考慮的主要問題；4）能根據(jù)選定的凸輪類型和推桿運動規(guī)律設(shè)計凸輪的輪廓曲線。.教學(xué)重點和難點1）推桿常用運動規(guī)律特點及選擇原則；2）盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓曲線的設(shè)計；3）凸輪基圓半徑與壓力角及自鎖的關(guān)系；難點：“反轉(zhuǎn)法原理”與壓力角的概念。.講授方法：多媒體課件第四章凸輪機(jī)構(gòu).1凸輪機(jī)構(gòu)的特點和分類.2從動件常用的運動規(guī)律一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成和應(yīng)用1、組成凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動件和機(jī)架三個部分所組成。2、運動規(guī)律凸輪機(jī)構(gòu)可以將主動件凸輪的等速連續(xù)轉(zhuǎn)動變換為從動件的往復(fù)直線運動或繞某定點的擺動，并依靠凸輪輪廓曲線準(zhǔn)確地實現(xiàn)所要求的運動規(guī)律。3、特點優(yōu)點是：只要正確地設(shè)計凸輪輪廓曲線，就可以使從動件實現(xiàn)任意給定的運動規(guī)律，且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作可靠。缺點是：凸輪與從動件之間為點或線接觸，不易潤滑，容易磨損。因此，凸輪機(jī)構(gòu)多用于傳力不大的控制機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)二、凸輪機(jī)構(gòu)的分類1、按凸輪的形狀分⑴盤形凸輪也叫平板凸輪。這種凸輪是一個徑向尺寸變化的盤形構(gòu)件，當(dāng)凸輪l繞固定軸轉(zhuǎn)動時，可使從動件在垂直于凸輪軸的平面內(nèi)運動

(2)移動凸輪當(dāng)盤形凸輪的徑向尺寸變得無窮大時，其轉(zhuǎn)軸也將在無窮遠(yuǎn)處，這時凸輪將作直線移動。通常稱這種凸輪為移動凸輪。(3)圓柱凸輪凸輪為一圓柱體，它可以看成是由移動凸輪卷曲而成的。曲線輪廓可以開在圓柱體的端面也可以在圓柱面上開出曲線凹槽。2、按從動件的形式分(l)尖頂從動件結(jié)構(gòu)最簡單，而且尖頂能與較復(fù)雜形狀的凸輪輪廓相接觸，從而能實現(xiàn)較復(fù)雜的運動，但因尖頂極易磨損，故只適用于輕載、低速的凸輪機(jī)構(gòu)和儀表中。(2)滾子從動件在從動件的一端裝有一個可自由轉(zhuǎn)動的滾子。由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦，故磨損較小，改善了工作條件。因此，可用來傳遞較大的動力，應(yīng)用也最廣泛。(3)平底從動件從動件一端做成平底(即平面)，在凸輪輪廓與從動件底面之間易于形成油膜，故潤滑條件較好、磨損小。當(dāng)不計摩擦?xí)r，凸輪對從動件的作用力始終與平底垂直，傳力性能較好，傳動效率較高，所以常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中。但由于從動件為一平底，故不適用于帶有內(nèi)凹輪廓的凸輪機(jī)構(gòu)。三、基本概念1、基圓：以凸輪輪廓最小半徑「所作的圓2、推程：從動件經(jīng)過輪廓AB段，從動件被推到最高位置3、推程角：角6，這個行程稱為，6稱為4、回程：經(jīng)過輪廓CD段，從動件由最高位置回到最低位置;5、回程角：角626、遠(yuǎn)停程角：角617、近停程角：角6二、凸輪與從動件的關(guān)系

凸輪的輪廓機(jī)構(gòu)取決于從動件的運動規(guī)律，從動件的運動規(guī)律取決于工作要求。四、從動件的運動規(guī)律1.等速運動規(guī)律當(dāng)凸輪作等角速度旋轉(zhuǎn)時，從動件上升或下降的速度為一常數(shù)，這種運動規(guī)律稱為等速運動規(guī)律。(1)位移曲線(S—6曲線)若從動件在整個升程中的總位移為h,凸輪上對應(yīng)的升程角為60,那么由運動學(xué)可知，在等速運動中，從動件的位移S與時間t的關(guān)系為：S=v-t凸輪轉(zhuǎn)角6與時間t的關(guān)系為：6=3?t則從動件的位移S與凸輪轉(zhuǎn)角6之間的關(guān)系為：v/s 03v和3都是常數(shù)，所以位移和轉(zhuǎn)角成正比關(guān)系。因此，從動件作等速運動的位移曲線是一條向上的斜直線。從動件在回程時的位移曲線則與下圖相反，是一條向下的斜直線。(2)等速運動凸輪機(jī)構(gòu)的工作特點由于從動件在推程和回程中的速度不變，加速度為零，故運動平穩(wěn)；但在運動開始和終止時；從動件的速度從零突然增大到v或由v突然減為零，此時，理論上的加速度為無窮大,從動件將產(chǎn)生很大的慣性力，使凸輪機(jī)構(gòu)受到很大沖擊，這種沖擊稱剛性沖擊。隨著凸輪的不斷轉(zhuǎn)動，從動件對凸輪機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生連續(xù)的周期性沖擊，引起強(qiáng)烈振動，對凸輪機(jī)構(gòu)的工作十分不利。因此，這種凸輪機(jī)構(gòu)一般只適用于低速轉(zhuǎn)動和從動件質(zhì)量不大的場合。2.等加速、等減速運動規(guī)律當(dāng)凸輪作等角速度旋轉(zhuǎn)時，從動件在升程(或回程)的前半程作等加速運動，后半程作等減速運動。這種運動規(guī)律稱為等加速等減速運動規(guī)律。(1)位移曲線(S—6曲線)由運動學(xué)可知，當(dāng)物體作初速度為零的等加速度直線運動時，物體的位移方1s=—at2圖7—圖7—8 等加速等減速運動規(guī)律位移曲線程：在凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪按等角速度3旋轉(zhuǎn)，凸輪轉(zhuǎn)角6與時間t之間的關(guān)系為t=6/3則從動件的位移S與凸輪轉(zhuǎn)角6之間的關(guān)系aeS= 02232為：式中a和3都是常數(shù)，所以位移s和轉(zhuǎn)角6成二次函數(shù)的關(guān)系，所以，從動件作等加速等減速運動的位移曲線是拋物線。因此，從動件在推程和回程中的位移曲線是由兩段曲率方向相反的拋物線連成。

⑵等加速等減速運動凸輪機(jī)構(gòu)的工作特點從動件按等加速等減速規(guī)律運動時，速度由零逐漸增至最大，而后又逐步減小趨近零，這樣就避免了剛性沖擊，改善了凸輪機(jī)構(gòu)的工作平穩(wěn)性。因此，這種凸輪機(jī)構(gòu)適合在中、低速條件下工作。4.3凸輪輪廓線（曲線）設(shè)計在合理地選擇了從東件運動規(guī)律以后，結(jié)合一些具體地條件可以進(jìn)行凸輪輪廓地設(shè)計。根據(jù)選定的推桿運動規(guī)律來設(shè)計凸輪具有的廓線時，可以利用作圖法直接繪制出凸輪廓線，也可以用解析法列出凸輪廓線的方程式，定出凸輪廓線上各點的坐標(biāo)，或計算出凸輪的一系列向徑的值，以便據(jù)此加工出凸輪廓線。用圖解法設(shè)計凸輪廓線，簡單易行，而且直觀，但誤差較大，對精度要求較高的凸輪，如高速凸輪、靠模凸輪等，則往往不能滿足要求。所以，現(xiàn)代凸輪廓線設(shè)計都以解析法為主，其加工也容易采用先進(jìn)的加工方法，如線切割機(jī)、數(shù)控銃床及數(shù)控磨床來加工。但是，圖解法可以直觀地反映設(shè)計思想、原理。所以從教學(xué)角度，本節(jié)我們主要介紹圖解法，并簡單介紹解析法。但是，不論作圖法還是解析法，其基本原理都是相同的。所以我們下面首先介紹一下凸輪廓線設(shè)計方法的基本原理.凸輪廓線設(shè)計方法的基本原理為了說明凸輪廓線設(shè)計方法的基本原理，我們首先對已有的凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。如圖4-10所示為一對心直動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)凸輪以角速度①繞軸心O等速回轉(zhuǎn)時，將推動推桿運動。圖b所示為凸輪回轉(zhuǎn)中角時，推桿上升至位移$的瞬時位置?，F(xiàn)在為了討論凸輪廓線設(shè)計的基本原理，設(shè)想給整個凸輪機(jī)構(gòu)加上一個公共角速度（一①），使其繞凸輪軸心。轉(zhuǎn)動。根據(jù)相對運動原理，我們知道凸輪與推桿間的相對運動關(guān)系并不發(fā)生改變，但此時凸輪將靜止不動，而推桿則一方面和機(jī)架一起以角速度一3繞凸圖4-10輪軸心0轉(zhuǎn)動，同時又在其導(dǎo)軌內(nèi)按預(yù)期的運動規(guī)律運動。由圖C可見，推桿在復(fù)合運動中，其尖頂?shù)能壽E就是凸輪廓線。圖4-10利用這種方法進(jìn)行凸輪設(shè)計的稱為反轉(zhuǎn)法，其基本原理就是理論力學(xué)中所講過的相對運動原理。.用作圖法設(shè)計凸輪廓線針對不同形式的凸輪機(jī)構(gòu)，其作圖法也有所不同。我們以三類推桿形式給予分別介紹,同學(xué)們要注意理解三類機(jī)構(gòu)設(shè)計的異同之處。.對心直動尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)若已知凸輪的基圓半徑二25mm,凸輪以等角速度①逆時針方向回轉(zhuǎn)。推桿的運動規(guī)律如表4-1所示。利用作圖法設(shè)序號凸輪運動角（平）推桿的運動規(guī)律計凸輪廓線的作圖10?120o等速上升h=20mm步驟如下：（1）選取適當(dāng)2120o?150o推桿在最高位置不動的比例尺R/，取*3150o?210o等速下降h=20mm為半徑作圓；4210o?360o推桿在最低位置不動（2）先作相應(yīng)于推程的一段凸輪廓線。為此，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，將凸輪機(jī)構(gòu)按一①進(jìn)行反轉(zhuǎn)，此時凸輪靜止不動，而推桿繞凸輪順時針轉(zhuǎn)動。按順時針方向先量出推程運動角120°,再按一定的分度值（凸輪精度要求高時，分度值取小些，反之可以取小些）將此運動角分成若干等份，并依據(jù)推桿的運動規(guī)律算出各分點時推桿的位移值S?？荚囍校捎趯W(xué)生可以用量角器進(jìn)行分度，所以角度可取任意值。作圖步驟要寫清楚。本題中取分度值為15°（教材上為12。，為作圖方便我們分為150），據(jù)運動規(guī)律可求各分點時推桿的位移S如表（8-2）。（3）確定推桿在反轉(zhuǎn)運動中所占據(jù)的每個位置。為此，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，從A點開始，將運動角按順時針方向按150一個分點進(jìn)行等份，則各等份徑向線01,02,……08即為推桿在反轉(zhuǎn)運動中所依次占據(jù)的位置。升程：①0153045607590105120s02.557.51012.51517.520降程:

①07.51522.53037.54552.560s2017.51512.5107.552.50（4）確定出推桿在復(fù)合運動中其尖頂所占據(jù)的一系列位置。根據(jù)表中所示數(shù)值s,沿徑向等分線由基圓向外量取，得到1'、2，、K8’點，即為推桿在復(fù)合運動中其尖頂所占據(jù)的一系列位置。（5）用光滑曲線連接Af8'，即得推桿升程時凸輪的一段廓線。（6）凸輪再轉(zhuǎn)過30為推桿在復(fù)合運動中其尖頂所占據(jù)的一系列位置。（5）用光滑曲線連接Af8'，即得推桿升程時凸輪的一段廓線。（6）凸輪再轉(zhuǎn)過30。時，由于推桿停在最高位圖4-111.□J]半徑畫一段圓弧8'圖4-111.□J]半徑畫一段圓弧8'9'。（7）當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過60。時，推桿等速下降，其廓線可仿照上述步驟進(jìn)行。（8）最后，凸輪轉(zhuǎn)過其余的150。時，推桿靜止按以上作圖法繪制的光滑封閉曲線即為凸輪廓線，如圖4—11所示。對于其它類型的凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線設(shè)計，同樣可根據(jù)如上所述反轉(zhuǎn)法原理進(jìn)行。接下來，我們主要討論其各自的特點及設(shè)計時要注意的問題。.對心直動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)對于這種類型的凸輪機(jī)構(gòu)，由于凸輪轉(zhuǎn)動時滾子（滾子半徑rT）與凸輪的相切點不一定在推桿的位置線上，但滾子中心位置始終處在該線，推桿的運動規(guī)律與滾子中心一致，所以其廓線的設(shè)計需要分兩步進(jìn)行。（1）將滾子中心看作尖頂推桿的尖頂，按前述方法設(shè)計出廓線P0，這一廓線稱為理論廓線。（2）以理論廓線上的各點為圓心、以滾子半徑rT為半徑作圖4-12一系列的圓，這些圓的內(nèi)包絡(luò)線P圖4-12圖4—12所示。.對心直動平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)在設(shè)計這類凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪廓線時，也要按兩步進(jìn)行:(1)把平底與推桿軸線的交點B看作尖頂推桿的尖頂，按照前述方法，求出尖頂?shù)囊幌盗形恢?，將其連成曲線，即為凸輪的理論廓線。(2)過以上各交點B按推桿平底與推桿軸線的夾角作一系列代圖4—圖4—13求出凸輪廓線后，根據(jù)平底推桿的一系列位置，選擇出推桿平底的最小尺寸不應(yīng)小于l的兩倍。如圖4-13。max其它類型的凸輪機(jī)構(gòu)，其廓線的作圖法和步驟與前述方法相同，請同學(xué)下去自己學(xué)習(xí)。三.凸輪廓線設(shè)計的解析法對于精度較高地高速凸輪、檢驗用的樣板凸輪等需要用解析法設(shè)計，以適合數(shù)控機(jī)床加工。在研究過凸輪廓線設(shè)計的作圖法之后，接下來我們就利用如圖4-15所示的偏置滾子直動推桿盤形凸輪機(jī) 圖4—14圖5-18直動滾子從動件盤形圖圖5-18直動滾子從動件盤形圖4—15臺解析法示意圖如圖所示為偏置直動滾子從動件盤型凸輪機(jī)構(gòu)。偏距e、基圓半徑廠和從動件運動規(guī)律s=f3)，凸輪以等角速度3順b時針轉(zhuǎn)動。以凸輪回轉(zhuǎn)中心O為原點，垂直向上為乂正方向，水平向左為丫正方向，建立直角坐標(biāo)系Oxy。當(dāng)從動件的滾子中心從B點上升到B，點時，凸輪轉(zhuǎn)過的角度為平，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原0理，將B'點以(一3)方向繞原點轉(zhuǎn)過少即得到凸輪輪廓曲線上對應(yīng)點B點，其坐標(biāo)為:x=(s+s)cos①一esin①y=(s+s)sinp+ecos中

式中：s0——初始位置B0點的X坐標(biāo)值，S01e2s——當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過角平時，從動件的位移s=f（9）。而它們的實際輪廓曲線是滾子圓族的包絡(luò)線，即實際輪廓是理論輪廓的等距線，它們之間的距離為滾子半徑rT。由數(shù)學(xué)理論可知，實際輪廓曲線上的坐標(biāo)點（x，y）的參數(shù)方程為：圖4-16圖4-16式中：x、V——分別為實際輪廓上對應(yīng)理論輪廓曲線上（x、y）點的坐標(biāo)，（x1、y）與點（x、y）在同一法線上。在此我們就不作過多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)了，有興趣的同學(xué)可以自己研究。4.4關(guān)于a、r和rT凸輪的基圓半徑rb直接決定著凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸。在前面我們介紹凸輪廓線設(shè)計時，都是假定凸輪的基圓半徑已經(jīng)給出。而實際上，凸輪的基圓半徑的選擇要考慮許多因素，首先要考慮到凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力，保證機(jī)構(gòu)有較好的受力情況。為此，需要就凸輪的基圓半徑和其它有關(guān)尺寸對凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的影響加以討論。一.凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力及凸輪機(jī)構(gòu)壓力角a圖4-16所示為一直動尖頂推桿盤狀凸輪機(jī)構(gòu)的推桿在推程任意位置時的受力情況分析。其中Q為推桿所承受的外載荷,P為凸輪作用于推桿上的驅(qū)動力，而R1、R2為導(dǎo)軌對推桿作用的總反力；91和92為摩擦角。凸輪的壓力角為凸輪廓線上傳力點B的法線與推桿（從動件）上點B的速度方向所夾的銳角。對于滾子從動件，滾子中心可視作B點。若取推桿為分離體，則根據(jù)平面力系的平衡條件可以得到：

F=0,Psin(a+①)—(R—R)cos①二0F=0,Q—Pcos(a+①)+(R+R)sin①二0M=0,Rbcos①一R(l+b)cos①二0z 1 2 2 2從中消去匕和號整理后可得：P= Q 2bXcos(a+①)一(1+——)sin(a+①)tan①1 l 1 2由上式可知，壓力角a是影響凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的一個重要參數(shù)。在其它條件相同的情況下，a越大、則分母越小、P力將越大。當(dāng)a增大到某一數(shù)值時，分母將減小為零，作用力P將增至無窮大，此時該凸輪機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖現(xiàn)象。而這時的壓力角我們稱為臨界壓力1 、角ac，其值為： ac=arctan(-2bT )一Q(1+i)tan①2由此可見，為使凸輪機(jī)構(gòu)工作可靠，受力情況良好，必須對壓力角進(jìn)行限制。最基本的要求是： ama兀a。一 a . —一一_.一由上式可以看出，提高c的有效途徑是增大導(dǎo)路長度l，減小懸臂長度b。根據(jù)理論分析和實踐經(jīng)驗，為提高機(jī)構(gòu)效率，改善受力情況，通常規(guī)定max小于許用壓力角［a］，而［a］遠(yuǎn)小于ac，即:a<［a］?a根據(jù)實踐經(jīng)驗，常用的許用壓力角數(shù)值為:1)工作行程時，對于直動推桿，取口］=30。；對于擺動推桿?。踑］=35。~45。；2)回程時，?。踑］=70。~80。圖4-17M二.凸輪基圓半徑的確定圖4-17M對于一定類型的凸輪機(jī)構(gòu)，在推桿運動規(guī)律選定之后，該凸輪的機(jī)構(gòu)壓力角與凸輪基圓半徑的大小直接相關(guān)。圖4-17為一偏置尖頂直動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)。由“三心定理”可知，如經(jīng)過凸輪與推桿接觸點B作凸輪廓線在該點的法線nn,則其與過凸輪軸心O與推桿導(dǎo)軌相垂直的OP線交點P即為推

桿與凸輪的相對速度瞬心。根據(jù)瞬心的定義有：vp=v=①?OP桿與凸輪的相對速度瞬心。根據(jù)瞬心的定義有：vp=v=①?OP所以:OP=-ds

d①由圖中可得:tana=OPher2—e2+s式中的“H”號按以下原則確定：當(dāng)偏距e和瞬心P在凸輪軸心同側(cè)時取“一”號,反之取“+”號。由上式可知，在偏距e一定時，推桿的運動規(guī)律已知(即d匕)的條件下，加大基圓d①半徑r廣可以減小壓力角a，從而改善機(jī)構(gòu)的傳力特性，但這時機(jī)構(gòu)的總體尺寸將會增大。為了既滿足aW[a]的條件，又使機(jī)構(gòu)的總體尺寸不會過大，就要合理地確定凸輪基圓max的半徑值。對于直動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，如果限定推程的壓力角aW[a],則由上式可以導(dǎo)出基圓半徑的計算公式：1ds,hed①1 、r>,,( -s)2+e2b\tan[a]從而由上式可知，當(dāng)從動件的運動規(guī)律確定后，凸輪基圓半徑[越小，則機(jī)構(gòu)的壓力角越大。合理地選擇偏距6的方向，可使壓力角減小，改善傳力性能。所以，我們在設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)時，應(yīng)該根據(jù)具體的條件抓住主要矛盾合理解決：如果對機(jī)構(gòu)的尺寸沒有嚴(yán)格要求，可將基圓取大些，以便減小壓力角；反之，則應(yīng)盡量減小基圓半徑尺寸。但應(yīng)注意使壓力角滿足aW[a]。在實際設(shè)計中，凸輪基圓半徑rb的確定不僅受到aW[a]的限制，而且還要考慮到凸輪的結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度要求。因此，常利用下面的經(jīng)驗公式選取r：brb>1.8r0+(7-10)mm 其中r0為凸輪軸的半徑待凸輪廓線設(shè)計完畢后，還要檢驗aW[a]。

三.滾子半徑(。)的確定、平底尺寸的確定.滾子半徑的選擇對于滾子從動件中滾子半徑的選擇，要考慮其結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及凸輪廓線的形狀等諸多因素。這里我們主要說明廓P等于理論輪廓的曲率和，即：P=P+r。這何，凸輪的工作廓線總是可以平滑地作出。素。這里我們主要說明廓P等于理論輪廓的曲率和，即：P=P+r。這何，凸輪的工作廓線總是可以平滑地作出。線與滾子半徑的關(guān)系。如圖4-18所示為一內(nèi)凹的凸輪輪廓曲線，P為實際輪廓，P為理論輪廓。實際輪廓的曲率半徑半徑P與滾子半徑rT之樣，不論滾子半徑大小如對于圖b中的外凸輪，P，=P-rT,則實際輪廓的曲率半徑為零實際輪廓上將出現(xiàn)尖點。當(dāng)P<rT時，則p,為負(fù)值，這時實際的輪廓出現(xiàn)交叉，從動輪將不能按照預(yù)期的運動規(guī)律運動，這種現(xiàn)象稱為“失真”。因此，對于外凸的凸輪，應(yīng)使?jié)L子的半徑)小于理論輪廓的最小曲率半徑Pmin。另一方面，要考慮強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)等因素，滾子的半徑也不能太小，通常?。?=(0.1?0.5)r,，其中rb為基圓半徑。.平底尺寸的選擇平底從動件其平底尺寸的確定必須保證凸輪輪廓與平底始終相切，否則從動件也會出現(xiàn)“失真”，甚至卡住。通常平底長度L應(yīng)?。篖=21max+(5-7)mm其中1max為凸輪與平底相切點到從動件運動中心距離的最大值。.材料的選擇滾子材料的選擇主要考慮機(jī)構(gòu)所受的沖擊載荷和磨損等問題。一般情況下，凸輪選用45號鋼或40Cr制造，淬硬到HRC52?58；要求較高時，也可以用15號鋼或20Cr制造，采用滲碳淬火。滾子采用與凸輪同樣的材料。.5凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)要求能實現(xiàn)預(yù)定的運動，承受連續(xù)工作載荷的作用，尺寸緊湊，易于加工裝配，并且成本低、壽命長。凸輪機(jī)構(gòu)的失效形式通常為凸輪工作表面的擦傷、點蝕與光亮磨損。擦傷主要由于表面粗糙度和潤滑不充分造成表面材料損失。點蝕與時間和應(yīng)力有關(guān)，是由于表面疲勞引起裂紋擴(kuò)展，造成表層材料小片剝落。光亮磨損介于損傷和點蝕之間，與潤滑油的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。一般可選用接觸強(qiáng)度高的材料、降低表面粗糙度以及合適的潤滑方式來防止失效。1、凸輪和從動件的常用材料及技術(shù)要求1）凸輪和從動件的常用材料凸輪的材料要求工作表面有較高的硬度，芯部有較好的韌性。一般尺寸不大的凸輪用45鋼或40Cr鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火，硬度為52?58HRC。要求更高時，可采用15鋼或20Cr鋼滲碳淬火，表面硬度為56?62HRC,滲碳深度為0.8?1.5mm。更加重要的凸輪可采用35CrMo鋼等進(jìn)行滲碳，硬度為60?67HRC,以增強(qiáng)表面的耐磨性。尺寸大或輕載的凸輪可采用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵，載荷較大時可采用耐磨鑄鐵。在家用電器、辦公設(shè)備、儀表等產(chǎn)品中常用塑料作凸輪材料。一般使用共聚甲醛、聚颯、聚碳酸脂等，主要利用其成型簡單、耐水、耐磨等優(yōu)點。從動件接觸端面常用的材料有45鋼，也可用T8、T10,淬火硬度為55?59HRC；要求較高時可以使用20Cr進(jìn)行滲碳淬火等處理。2）凸輪及從動件的精度與表面粗糙度對于向徑在300?500mm以下的凸輪可以分為三個精度等級，其公差和表面粗糙度見表。

凸輪精度極限偏差表面粗糙度Ra/mm向徑/mm基準(zhǔn)孔凸輪槽的槽寬盤型凸輪凸輪槽高精度士(0.05?0.10)H7H7(H8)0.40.8一般精度±(0.10—0.20)H7(H8)H80.81.6低精度士(0.20?0.50)H8H9(H10)0.81.6對于高速凸輪機(jī)構(gòu)的從動件，表面粗糙度應(yīng)低于0.1?0.2um。2、結(jié)構(gòu)設(shè)計1）凸輪的結(jié)構(gòu)及其在軸上的固定盤型凸輪的結(jié)構(gòu)通常分為整體式和組合式。整體式結(jié)構(gòu)如圖4—19所示，它具有加工方便，精度高和圖4-圖4-19整體式凸輪對于大型低速凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪、或經(jīng)常調(diào)整輪廓形狀的凸輪，常用組合凸輪結(jié)構(gòu)，如圖4—20所示。圖a所示為凸輪與輪轂分開的結(jié)構(gòu)，利用圓弧槽可調(diào)整輪盤與輪轂的相對角度；圖b為可以通過調(diào)整凸輪盤之間的相對位置來改變從動件在最遠(yuǎn)圖4--20組合式凸輪a）凸