我想問有關 凸 輪的資料?

凸輪


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利用把手輸入一端轉速，因與輸入端凸輪與輸出端凸輪的接觸點速度相同，故藉由半徑的變化，使得輸出端的轉速因與輸入端轉速不同。並因為凸輪旋轉中心固定，而造成凸輪轉換比不為常數。


1 簡介 凸輪是一項相當重要的連桿件，因為其應用簡單，但卻容易達到所需之運動目的，故在自動化機械中，諸如機械加工、印刷機、內燃機或計算器等，凸輪機構之應用相當普遍。
凸輪是一個具不規則外形之機構，常作為驅動件，以帶動一個被動件，後者可以產生往復滑動。在設計原理上，凸輪雖不見得比連桿組容易，惟若能利用電腦輔助設計，其複雜性亦大為降低。比較上，凸輪也有其成本上的缺點，一則價格高，容易磨損，且不利用高速運轉。雖然目前之NC車床已能將其製造費用降低，但比起連桿組，成本仍然相差甚大。
凸輪除非使用滾動從動子，否則容易磨損。但滾動件應用太多，機構之體積變成龐大，在運動上也會產生其他平衡問 題，而且滾動子之軸承亦會有其本身之可靠性問題。為此，凸輪之改善一向從耐磨材料之研究著手，諸如塑鋼、鍍鉻或表面硬化處理等新技術之加入，使凸輪之應用 仍有其一席之地。在特性上，
凸輪最大難克服的問題還是機構之本身本身，諸如噪音太高，在高速運轉時，其從動子會產生不穩定的跳動等。故如何使其設計合理化，並克服上述諸缺點，也是工程人員的一項挑戰。
6.1.1 一個簡單的實驗：什麼是凸輪?
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圖6.1 簡單之凸輪實驗 有關凸輪之速度及加速度變化，前面已經談到很多，這裡一個簡單的實驗可以解釋凸輪之功用。取出一枝鉛筆與一本書，可以如圖6.1作一個簡單的實驗。先讓書本傾斜於桌上，成為一個斜面，然後用鉛筆作為滑動件(用手當導槽)。當你移動書本時，筆將作怎樣的動作?它會被往上推，沿著導槽移動。利用這種方法，你可以將某一種運動轉換為另一種運動，這是凸輪的基本構想功能。
6.1.2 凸輪機構 一個凸輪機構通常由兩部份動件組成，即凸輪與從動子(follower)，兩者均固定於座架上。凸輪裝置是相當多變化的，故幾乎所有之任意動作均可經由此一機構產生。在某些情況下，此機構可以提供最簡單但也最結實的方法，以獲得所需之運動型式。
凸輪可以定義為一個具有曲面或曲槽之機件，利用其擺動或迴轉，可以使另一組件—從動子提供預先設定的運動。從動子之路徑大部限制在一個滑槽內，以獲得往覆運動。在其回復的行程中，有時依靠其本身之重量，但有些機構為獲得確切的動作，常以彈簧作為回復之力，有些則利用導槽,使其在特定的路徑上運動。
6.2 凸輪之分類 凸輪機構可依輸出入運動模式、從動子之外形與安排及凸輪之形狀加以分類。亦可以其從動子之運動型式及凸輪輪廓之運動特性加以分類。

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圖6.2 凸輪機構之分類 圖6.2所示為各搭配之情形。 從動子： 1. 就從動子形狀而言，有滾子式(圖2、5、6)、筒面式(圖4)、平板式(圖3)及梢 式(圖1)等四種。這些從動子最主要差異仍在其曲率半徑之大小，梢型者又稱為刀刃型，其曲率半徑為零。平板式者則為無窮大；其餘筒面型及滾子型則均有確定 的曲率半徑。在設計上仍以平板為主，其他型式則可依其實際情形稍作修改。
2. 擺動式從動子則如圖6，其擺動之角度及路徑則依其桿臂之長短決定，因為桿臂會就其軸點作圓弧形擺動或往復動作。
3. 偏置型從動子(圖5、6)。 從動子之中心線不通過凸輪之迴轉中心時，會產生一個偏置距離，此距離的存在，會使力的作用產生不同的力矩。有時為平衡凸輪整個機構，必須設法使從動子偏 置。圖3之平板並未有偏置的設計，但大部份平板型之從動子均有偏置的現象，且有時為使其不致過度在從動子表面上之特定點磨擦，設法使其接觸點往內偏置，則 在其運動時，從動子會產生自轉，使接觸之機會散布在一個同心圓周上。
平板型從動子亦有傾斜的型式，主要依其運動方向而決定，故其上下運動之方向並不沿中心線上運動。
4. 靜置凸輪—迴轉從動子(圖6.3)： 有時候凸輪為一平行的移動體，仍然會使其從動子達到所需要之往復運動，而從動子則以垂直中心線旋轉。


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圖6.3 移動式凸輪--移動從動子 凸輪之形狀 1. 板凸輪或碟凸輪：
從動子在垂直凸輪軸之平面上移動。移動或擺動從動子桿臂必須受限制以維持與凸輪之表面接觸，這些限制包括彈簧及重力等。
2. 槽型凸輪或 閉合凸輪(圖6.4)：
此為平板型凸輪，其從動子可在凸輪面上之槽溝上移動。

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圖6.4 槽型凸輪
3. 圓筒型凸輪或 桶型凸輪(圖6.5a)：
滾子從動子在一圓柱週圍之槽溝上操作。從動子可能作移動或擺動。若圓筒表面改用錐面，則形成錐形凸輪。
4. 終端凸輪(圖6.5b)：
此凸輪具有迴轉部份之圓筒。 從動子可移動或擺動，而凸輪通常維持旋轉。終端凸輪較少使用，因為成本較高，且要切出其表面亦較為困難。


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圖6.5 圓筒型凸輪及終端凸輪 從動子之約束 1. 重力之約束：
從動子系統之重量足夠維持表面接觸。
2. 彈簧之約束：
彈簧可以適當設計以維持兩面之接觸。
3. 正向機械式之約束：
採用槽溝型可以維持正向動作。(圖6.4及6.5a)。圖6.6中所示之凸輪中，其從動子有兩個滾子，分開一個固定的距離，這也是一種約束的機構。配合的凸輪在這種安下常稱為定徑凸輪(constant-diameter cam)。


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圖6.6 定徑凸輪
一個具有機械約束之凸輪亦可以應用於雙凸輪或共軛凸輪，其安排如圖6.7。每一凸輪有其自己之滾輪，但滾輪則同時固定在往復或擺動之從動子上。

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圖6.7 雙凸輪 6.3 凸輪術語 圖6.10所示為一些凸輪之相關名稱。

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圖6.10 凸輪之相關名稱
軌跡點(Trace point)：從動子之理論軌跡，與虛擬刀緣式從動子之點相對應。利用軌跡點可以產生節曲線(pitch curve)。此時滾動式從動子之軌跡點應為滾子之圓心。節曲線(Pitch curve)： 旋繞靜置凸輪之外緣，由從動子產生之軌跡點。工作曲線(Working curve)：凸輪上與從動子接觸之工作面，亦即凸輪之外形輪廓。對一個具刀緣式從動子之板凸輪而言，其節曲線與工作曲線重合。在密閉或具槽構之凸輪而言，則具有內輪廓與外部工作曲線之構造。節圓(Pitch circle)： 由凸輪中心通過節點所構成之圓。在己知壓力角下，節圓之半徑可用以計算凸輪之最小尺寸。起始圓(Prime circle)或參考圓 (reference circle)：由凸輪中心至節曲線構成之最小圓，亦即從動子中心之節圓。基圓(Base circle)： 由凸輪中心至凸輪外形曲線之最小圓。衝程或動程(Stroke or throw)：從動子移動或轉動之最大距離或角度。從動子位移量(Follower displacement)： 由特別零點或休止點位置(通常其位置是在從動子與凸輪基圓相接觸時)開始計算，與凸輪之轉動時間或角度相關之位置。壓力角(Pressure angle)： 在任何點上，當節曲線之法線與從動子瞬時運動之方向間之來角。壓力角在凸輪設計上甚為重要，因為它代表凸輪外形之陡峭程度。