Chapter 12 凸輪 【學完這章你可以了解到】 一、能了解凸輪的定義及用途。 二、能了解凸輪的種類。 三、能了解凸輪及從動件的接觸方法與運動方式。 四、能了解板凸輪及確動凸輪的特性。 12-1 凸輪的用途 12-2 凸輪的種類 12-3 凸輪及從動件接觸方法 12-4 凸輪及從動件的運動 12-5 凸輪周緣設計 重點回顧 總目錄 13-1

12-1 凸輪的用途 ‧凸輪是圓柱形或平板狀的機件，藉由曲線外形或 曲線凹槽與另一機件(從動件)相接觸，當凸輪本身 12-1 凸輪的用途 ‧凸輪是圓柱形或平板狀的機件，藉由曲線外形或 曲線凹槽與另一機件(從動件)相接觸，當凸輪本身 轉動或移動時，可使從動件做週期性之等速、不等 速或不連續之往覆或搖擺運動者。 節目錄 13-2

12-1 凸輪的用途 (b) (a) (d) 13-3

12-1 凸輪的用途 ‧凸輪是使從動件產生不規則運動最簡潔而準確的機件。 ‧常用於：自動車床、縫紉機、印刷機、攝影機及 12-1 凸輪的用途 ‧凸輪是使從動件產生不規則運動最簡潔而準確的機件。 ‧常用於：自動車床、縫紉機、印刷機、攝影機及 內燃機進汽閥與排汽閥之使用機構等。 13-4

12-1 凸輪的用途 一、凸輪各部之名稱 1.基圓： 距凸輪中心之最短距離為半徑，所畫得的圓；為設計凸輪的基礎。基圓愈大，壓力角愈小，磨損也愈小。 2. 節曲線：(理論曲線) 凸輪與滾子從動件接觸時，滾子中心所經過之軌跡之連線。 13-5

12-1 凸輪的用途 一、凸輪各部之名稱 3.工作曲線：(凸輪輪廓) 凸輪所具的周緣曲線。 12-1 凸輪的用途 一、凸輪各部之名稱 3.工作曲線：(凸輪輪廓) 凸輪所具的周緣曲線。 4.總升距： 凸輪從動件上升與下降的最大差距。 即GD = OG－OD。 5.作用角： 從動件自開始上升至恢復原來位置，凸輪所轉動之角度。即∠aOb。 13-6

12-1 凸輪的用途 一、凸輪各部之名稱 6.壓力角： 凸輪與從動件相接觸點之公法線，與從動件運動軸線間之夾角。 12-1 凸輪的用途 一、凸輪各部之名稱 6.壓力角： 凸輪與從動件相接觸點之公法線，與從動件運動軸線間之夾角。 7.急跳度： 單位時間內加速度的改變量。能顯示負載的衝擊特性。 節目錄 13-7

12-2 凸輪的種類 一、平面凸輪 1.平板凸輪： 具有特殊輪緣曲線之平板，可使從動件做往復直線運動或搖擺運動者。常用於汽車引擎控制器閥啟閉的開關。 節目錄 13-8

12-2 凸輪的種類 一、平面凸輪 1.平板凸輪：(續) 13-9

12-2 凸輪的種類 一、平面凸輪 2.平移凸輪： 凸輪之半徑為無限大，凸輪C形成水平往復運動，使從動件F產生垂直上下運動，又稱為滑動凸輪。 12-2 凸輪的種類 一、平面凸輪 2.平移凸輪： 凸輪之半徑為無限大，凸輪C形成水平往復運動，使從動件F產生垂直上下運動，又稱為滑動凸輪。 13-10

12-2 凸輪的種類 一、平面凸輪 3.反凸輪： 將具有凹槽的凸輪作為從動件，當一端具有滾子或栓的導桿為原動旋轉時，凹槽中的滾子迫使凸輪從動件做上下往復運動，常用於負載較輕的機械上，低速機構。又稱倒置凸輪。 13-11

12-2 凸輪的種類 二、立體凸輪 1.圓柱形凸輪： 在圓柱上的周圍刻有凸輪輪廓的槽溝，而從動件在此槽溝內做往復運動且與圓柱之旋轉軸平行，應用最普遍。 13-12

12-2 凸輪的種類 二、立體凸輪 2.圓錐形凸輪： 與圓柱形凸輪相似，只將圓柱體改為圓錐體，從動件之運動方向恆與凸輪軸傾斜一角度。 12-2 凸輪的種類 二、立體凸輪 2.圓錐形凸輪： 與圓柱形凸輪相似，只將圓柱體改為圓錐體，從動件之運動方向恆與凸輪軸傾斜一角度。 13-13

12-2 凸輪的種類 二、立體凸輪 3.球形凸輪： 在圓球上刻有凹槽，從動件被嵌入該槽內，因而使從動件做搖擺運動。 13-14

12-2 凸輪的種類 二、立體凸輪 4.斜盤凸輪： 將圓板傾斜安裝在旋轉軸上，從動件在導路上做與凸輪旋轉軸平行之往復直線運動。 13-15

12-2 凸輪的種類 二、立體凸輪 5.端面凸輪： 將圓柱之ㄧ端作有特殊曲線形狀，當圓柱旋轉時，其從動件做往復直線運動。 13-16

12-2 凸輪的種類 三、確動凸輪 凡不藉重力、彈簧張力或其他外力的作用，而使從動件在凸輪迴轉時能在回到原來位置之凸輪。 12-2 凸輪的種類 三、確動凸輪 凡不藉重力、彈簧張力或其他外力的作用，而使從動件在凸輪迴轉時能在回到原來位置之凸輪。 1.面凸輪： 板之正面沿著凸輪之理論曲線刻出ㄧ凹槽，使從動件上之滾子嵌入槽中而帶動從動件確實上下運動。 13-17

12-2 凸輪的種類 三、確動凸輪 2.等徑凸輪： 從動件上設有兩個滾子，將凸輪上下挾住，而與凸輪之外緣曲線接觸，且在凸輪軸之方向上兩滾子中心之距離恆為相等。 13-18

12-2 凸輪的種類 三、確動凸輪 3.等寬凸輪： 凸輪同時和從動件上的兩個平行平面互相接觸而傳達運動，且凸輪之工作曲線上各對平行切線間之距離皆相等。 13-19

12-2 凸輪的種類 三、確動凸輪 4.主凸輪與回凸輪： 同一軸上設有兩個凸輪，而從動件亦備有兩個滾子，分別各相接觸而運動者，此即為主凸輪與回凸輪，或稱雙凸輪。 節目錄 13-20

12-3 凸輪及從動件接觸方法 一、滾子從動件 滾子從動件與凸輪成滾動接觸，對凸輪的磨損較小，適於高速傳動。 節目錄 13-21

12-3 凸輪及從動件接觸方法 二、尖狀從動件 從動件之間端與凸輪周緣曲線為滑動接觸，磨損較大，不適於高速傳動。且凸輪之工作曲線與理論曲線一致。 13-22

12-3 凸輪及從動件接觸方法 三、平板從動件 平板從動件與凸輪周緣曲線相切，而成滑動接觸。 節目錄 13-23

12-4 凸輪及從動件的運動 S=vt 一、等速運動 12-4 凸輪及從動件的運動 一、等速運動 在週期開始與終了時，有極大之加速度與減速度發生，此將使從動件發生震動的現象，損壞機件，因此不適於高速傳動。 位移圖為一條斜直線 S=vt 節目錄 13-24

12-4 凸輪及從動件的運動 二、修正等速運動 目的在防止從動件最出點及最終點發生急跳度，得到較均勻的運動。常用於低速運動。 12-4 凸輪及從動件的運動 二、修正等速運動 目的在防止從動件最出點及最終點發生急跳度，得到較均勻的運動。常用於低速運動。 位移圖在從動件開始及終了為一曲線，從動件中間為一條直線。 13-25

12-4 凸輪及從動件的運動 三、簡諧運動 從動件之移動，如同做等速圓周運動時，其投影在該圓直徑上之運動，兩端速度為零加速度為最大。常用於高速運動。 時間─位移圖 為正弦曲線圖形 13-26

12-4 凸輪及從動件的運動 四、等加速或等減速運動 從動件由靜止開始以等加 速度運動時。 時間─位移圖 為拋物線圖形 節目錄 13-27

12-5 凸輪周緣設計 凸輪周緣之設計，首先根據工作要求，選定從動件形式及位移曲線圖後，再依據凸輪的尺寸、從動件之大小、形狀和路徑就可繪出凸輪周緣曲線，其繪製步驟如下： 1.以凸輪之軸心為圓心，畫出基圓。 2.在基圓上前半轉之曲線（上升作用角）分成若干等 分（原則上等分愈多愈精確）。 3.依據從動件之運動形式，把總升距也分成相同的等 分。 4.以凸輪之軸心為圓心，量取從圓心到升距位置的距 離為半徑，畫出在相對角度上理論曲線之位置。 5.同理，依同法求出後半轉之理論曲線。 6.依照從動件之形式，定出工作曲線，即凸輪之周緣 曲線。 節目錄 13-28

一、凸輪：具有曲線外形或曲線凹槽之輪，可是從動 Chapter 12 重點回顧 一、凸輪：具有曲線外形或曲線凹槽之輪，可是從動 件產生一定之預期不規則運動者。 二、基圓：以距凸輪中心之最短距離為半徑，所畫 得的圓曲線稱之，通常作為設計凸輪周 緣的基礎。 三、總升距：凸輪從動件上升與下降之最大差距。 四、作用角：凸輪在運動中，使從動件產生上下運 動之周緣所對之中心夾角稱之。 節目錄 13-29

Chapter 12 重點回顧 五、壓力角：凸輪與從動件相接觸點之公法線，與從 動件軸線間之夾角。 六、凸輪周緣曲線對側壓力與傳動速度之影響。 在同樣的升角與升距條件下 節目錄 13-30

Chapter 12 重點回顧 七、凸輪之種類： (1)平面凸輪：(a)平板凸輪(應用最普遍) (b)平移凸輪 (c)反凸輪 (c)球形凸輪 (d)斜盤凸輪 (e)端面凸輪 (3)確動凸輪：(a)面凸輪 (b)等徑凸輪 (c)等寬凸輪 (d)主凸輪與回凸輪 節目錄 13-31

Chapter 12 重點回顧 八、確動凸輪：凡不藉重力、彈簧之力或其他任何 外力的作用，而使從動件在凸輪迴 轉時能時時保持連續接觸面(有二點 以上之接觸)回到原來位置之凸輪。 九、凸輪從動件與凸輪周緣接觸之形狀可分為： (1)滾子從動件 (2)尖狀從動件 (3)平板從動件 節目錄 13-32

Chapter 12 重點回顧 十、凸輪從動件之運動方式： (1)等速運動：用於低速傳動。 (2)修正等速運動：用於低速運動。 (3)簡諧運動：用於高速運動。 (4)等加速或等減速運動：用於高速運動。 節目錄 13-33