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联合收割机 割禾器 研究 设计

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湖南文理学院芙蓉学院本科生毕业设计开题报告书题 目: 联合收割机割禾器的研究及设计学生姓名: 张 友 详 学 号: 06100237 专业班级: 机自0602班 指导老师: 曾 经 梁 2009 年12月17日论文（设计）题目联合收割机割禾器的研究及设计课题来源、目的、意义及相关研究动态：我国是农业大国，水稻是我国最重要的粮食作物之一，水稻种植面积约4.5亿亩。全国水稻种植面积约占粮食作物面积的30，产量接近粮食总产量的一半，2009年我国粮食总产量达到10616亿斤，再创历史新高，连续6年增产。湖南处于长江中下游平原，是我国重要的粮食产地之一，而且大部分地区为丘陵地带，这些地方收割机的使用仍不多，大部分仍使用人力，一个人一天收割水稻大约一亩地，生产效率低，而且早稻收获时节恰好赶上夏天最热的时候，收割机具有收割效率高的特点，每天能收割水稻几十亩甚至上百亩，如能使用联合收割机收割水稻，可以大大减轻劳动力，提高生产率。因此，能制造出适用于湖南丘陵地区的中小型收割机具有很好的市场前景。近年，国务院作出了加大粮食直补、农资综合直补、购买农机具补贴、良种补贴力度，大幅度提高粮食最低收购价的决定。在农机补贴政策的强力推动下，2009年来我国联合收割机市场发展势头强劲。国家统计局统计显示，截至8月末，国内累计生产各种型号收获机械42万余台，同比增长48.34%，创我国收获机械年度产销历史之最。根据往年我国收获机械后四个月市场需求表现，借助正在实施的30亿元农机补贴，后四个月我国收获机械市场同比还将稳步小幅增长，全年产销总量有望突破50万台大关。农民对小型联合收割机有迫切的需求， 实践证明， 小型联合收割机比人工割 捆 装 运 脱，省工省时， 效率高，社会经济效益显著 按一户五亩，人工收割4_5天能收脱完毕，小型联合收割机1-2小时即可完成。按用工价值， 用机比人工每亩可省7元费用， 依每台每季2O0亩效率计算， 计可省工l加O元， 用机比用人工每亩还能减少备物损失l0公斤， 又可为杜会创造价值1600元， 一季下来净增效益3000元。在经济收入较高而劳动力映少的地区， 小型联合收割机则能为更多的人所接受。在我国南方地区，从农村劳动力结构来看，年青力壮的劳力很多外出务工，给联合收割机的应用提供了机会，同时机收价格的降低使很多农民容易接受收割机的作业，最简单的情况就是在中国水稻产区很多农民都乐意接受利用机器来进行收割服务。因此，稻麦收割机的应用将越来越普遍。由于全喂入联合收割机的市场占有率很高，本次设计是设计全喂入式联合收割机割禾器，割禾器总成是联合收割机的重要工作部件，其功能是完成待割作物的引导、切割，随即将切割后的作物连续不断地输送到一侧，并通过伸缩拨指不断地送到中间输送装置。目前有许多生产厂家都在研究生产联合收割机割禾器，割禾器的好坏直接影响到收割机的收割效率，收割损失率，同时影响到收割机的质量。所以,联合收割机割禾器的研究与设计是目前很热门很有价值的研究课题。国内外概况和发展趋势：我国水稻收割机的发展很不平衡，除了江、浙、沪等发达地区机收率比较高以外，其它水稻主产区机收率较低，受当地经济条件的限制，受地埋环境的影响，收割机的推广与应用仍有一定阻力。然而在我国的皖、湘地区，生产厂家和当地农机部门也为此做了较大的努力，并收到了明显的效果。无论怎样都需要农机推广部门及有关厂家作出艰苦的努力。目前水稻产区机收率仍然较低，随着农村经济的不断发展和收割机的普及推广，预计在今后五、六年内履带水稻收割机具有广阔的市场前景。我国联合收割机市场结构也在悄然发生变化，联合收割机在收获机械总量中的比重逐年加大。今年前8个月，联合收割机占收获机械总量的比重为19.78%。国家统计局统计显示，今年1-8月份，我国主要制造企业累计生产各种型号的联合收割机8.31万台，同比增长32.44%，并呈现出以下特点： 其一，高配置联合收割机在今年联合收割机市场上受到欢迎，销售比重明显上升。随着用户购买力的提高，豪华舒适、高端配置产品的销售比例明显增加，同时配套动力升级明显，其中90及以上马力段产品的销售比例上升到了70%以上。 其二，大喂入量需求倾向十分强烈，销售比重显着提高。随着需求升级，功率上延越来越强烈，产品向大功率、高效率、高附加值、高技术含量的方向发展，高性能、大喂入量机型增速加快，作为大喂入量机型的主导产品约翰迪尔佳联一直呈现供不应求的局面。 其三，市场总量创历史新高，谷物、玉米收获机械得益于补贴的拉动，成为市场热销产品。截至9月底，我国累计补贴谷物、玉米联合收割机8.45万台，其中谷物联合收割机5.63万台，玉米收获机2.82万台，分别相当于去年全年销量的2.2倍和1.89倍。 其四，市场启动迅猛，销售高峰期集中，以致生产企业开足马力也难以满足市场需求。130亿元农机补贴成为收获机械行业的“大餐”，使今年的市场销售深深地打上补贴的烙印，由于各个地区补贴时间集中，致使市场需求打破常规，收获机械旺季由传统的四五月前移至三月份。 联合收割机增势迅猛从月度走势分析，今年前8个月联合收割机市场呈现出两个鲜明的个性特点：首先，月度同比稳步强劲攀升，月度环比起伏较大。一方面，月度同比以两位数的增幅高速增长；另一方面，月度环比增幅跌宕起伏，增长最高的3月份，增幅高达78.4%，与最低-21.7%的1月份增幅相差100个百分点以上。其次，销售旺季前移，往年我国联合收割机旺季发生在5月份，今年3月份就进入销售高峰期。出现这种情况的主要原因来自两个方面，一是补贴的强力拉动。2月份在补贴区域较早的两湖区域已经开始启动，但全国联合收割机市场处于观望状态，3月份全国补贴市场陆续启动，四五月份进入补贴高峰；二是季节因素。我们联合收割机传统销售旺季在6月份，今年6月，虽然100亿元农补渐次完成，拉动力大大削弱，市场刚性需求成为该月度的重要支撑力量。农业庄园化、产业化、农村推广土地大面积承包，没有收割机械不行。市场亦即农民配置小型联合收割机的出发点是为了省工、省时、减轻劳动、提高效益 减少浪费， 以商业性服务盈利为目的而趵置的， 其最终也是使被服务者达到上述的目的市场对小型联合收割机的期望值如下： 价格低，售价或使用价低到符合农民目前的承受能力，对赔买者或使用者都是如此； 故障少， 使用中保证可靠性； 操作使用符合现在农村的技术素质能力；在谷物种类上， 在适用地域上有较大的变通； 不能粗笨，外观有一定的型式美； 维修和配件应比较方便。 收割机的发展方向将是向高科技化方向发展，制造出适用性强的收割机很有发展市场，对不同地区开发出不同的收割机是很有发展前途的。由此，相应的制造出高性能的割禾器是适应收割机发展的趋势。已有工作基础和解决的主要问题：（1）已有工作基础为了搞好本次设计，我们做了大量的工作，如到常德市农业科学技术研究所、常德农机大市场进行调研和实地考察，在那里我们更进一步的了解到联合收割机割禾器的基本原理及工作过程，理论联系实践，使我们看到了许多以前没有考虑到的问题，这些问题可能是我们所设计的割禾器能否运用到实际生产中的关键。我们还到图书馆及网上找到大量的关于联合收割机割禾器的书籍和资料，其中农业机械一书对我有很大的帮助，书中有很多关于联合收割机的工作原理，技术参数，维修方法的介绍。常用联合收割机的品牌有：福田，洋马，久保田，龙舟，沃德，龙舟等品牌，湖南用的最多的是龙舟。在网上收集了一些关于联合收割机割禾器研究与设计的资料。割禾器由动刀、定刀、分禾器，拨禾轮，螺旋推运器和输送装置等组成，并对进行实例分析，使我了解割禾器的工作原理。在此基础上，大学四年我们还学到很多与此相关的课程，如：机械设计,机械制造工艺学，画法几何与工程制图,机械原理,机械工程材料，理论力学等相关课程。这些也为毕业设计打下了一定的基础。(2)解决的主要问题参考其他实例分析及设计，我认为此次联合收割机割禾器的设计主要要考虑以下问题：1、联合收割机割禾器刀片的选择与使用，是选用现成的标准件还是自己制造割禾器应选用什么型号的刀片及怎样安装方便维修；2、割禾器定、动刀架的设计，以及割禾器割幅的设计；3、割禾器动刀架传动机构的设计；动刀架的往返运动采取哪一种机构来实现，其它传动杆的设计与校核；4、割禾器动刀架的切割速度的设计；5、联合收割机割禾器螺旋推运器的设计，应该设计多大的推运器，推运器螺旋螺距应如何确定。6、联合收割机割禾器螺旋推运器的安装位置及该如何安装方便；7、联合收割机割禾器螺旋推运器与支架安装位置应选用什么型号的轴承；8、联合收割机割台的设计，外形尺寸设计；课题的主要内容（观点）、创新之处：本次课题，我设计的联合收割机割禾器在满足普通收割机的功能的基础上还做了一些改进，设计一种具有割禾快速，稻穗损失少，成本低，且效率更高，性能更好的割禾器。广泛的适用于中小型联合收割机。运用机械优化设计方法对割禾器各个部件进行优化设计，以降低制造成本，从而降低收割机的价格改进的联合收割机割台，机架两侧的前部分别连有分禾器，与机架铰接的支架上装有拨禾轮，在机架内侧的工作台的前沿设有动刀片及定刀片，在工作台上设有送料绞龙，机架的左侧设有传动绞龙及拨禾轮的传动装置，机架右侧前部连有与其分体的活动分禾器，活动分禾器与机架右侧铰接，一油缸的缸体铰接在机架的右侧上，油缸的活塞杆前端与活动分禾器的外侧铰接。本实用新型结构简单、性能可靠，它能大大减少庄稼被压倒的现象，且它在工作时可避免庄稼的壅堵现象，从而使联合收割机的工作效率进一步提高。研究方法、设计方案或论文撰写提纲：本次设计，我所设计的为联合收割机割禾器。在开始设计之前，我明确了设计任务、收集和整理有关资料，并作必要的分析。参考有关的资料及以往的联合收割机割禾器的设计，我认为要做好本次设计，需明确以下几个问题： 一、明确任务书的要求 (1)明确割禾器设计要求。因为我所设计的割禾器机械性能要求比较高、尺寸精度要求比较高、运动速度快，易磨损，因此在设计时，主要考虑提高耐磨度和机械强度等要求。 (2)明确塑件的生产批量。本次所设计的联合收割机属于中批量生产，在保零件件质量的前提下，应尽量降低生产成本。 (3)确定割禾器的体积和重量。设计为中型联合收割机割禾器、体积较大、重量较重，选用普通机床加工即可。 (4)分析割禾器的尺寸要求及材料要求。 二、要确定割禾器的结构方案时，又要注意以下几个问题： (1)确定刀片尺寸及刀片安装方法以方便维修；(2)确定刀片数量及排列方式；(3)确定推运器的长度尺寸及直径；(4)确定推运器螺旋方向；(6)确定推运器与支架的安装方式；(7)确定推运器的驱动方式。根据以上条件和本次所设计的割禾器的实际情况，确定割禾器割幅为1.6米，即刀架长度为1.6米。 三、割禾器的有关计算 （1）刀架与割台工作尺寸的计算；（2）推运器的直径与螺距的计算； （3）刀架驱动装置的计算；（4）推运器驱动装置的计算； （5）割禾器总功率的计算。 四、设备的选择及校核根据设计简单原则选择成形设备，根据剪切速度、割幅、确定驱动功率，对于刀片、轴类零件及轴承必须予以校核。此次设计需要校核的零件有刀片、刀架、刀架驱动连杆装置、推运器与支架的安装轴及轴承。 五、绘制割禾器总装配图和零件图 (1)总装配图； (2)刀片尺寸图； (3)刀架零件图及装配图； (4)推运器零件图； (5)标题栏和零件明细表； (6)技术要求； (7)零件图。完成期限和预期进度： 毕业设计开题报告阶段：（2009.12.712.18）其中包括：完成开题报告、毕业设计文件资料的准备。 毕业分散实习与毕业设计调研阶段：（2010.1.182010.2.25） 完成毕业实习；完成英文文献翻译；完成毕业设计资料查找；准备开题报告。 中期检查：（206） 毕业设计主要工作阶段：（20） 毕业设计结题、资格审查阶段：（204）其中包括：写出论文、绘制、打印图纸、完成所有毕业设计文件资料。预定答辩时间：2010年5月22日5月23日。主要参考资料：1 Altinttas,Y.,and Weck,M.,2004,“Chatter Stability in Metal Cutting and Grinding.”CIRP Ann.,53(2) 2 中国农业机械化科学研究院编.农业机械设计手册M.北京：中国工业出版社，19713 孟宪源，姜琪. 机构构型与应用M 北京: 机械工业出版社，2004.14 冯炳饶.模具设计与制造简明手册M . 上海：上海科技出版社，19985 李洪. 机械加工工艺手册M . 北京： 北京出版社，1994.6 赵志修. 机械制造工艺学M . 北京：机械工业出版社，19887 东北重型机械学院等 . 机床夹具设计手册，第二版M . 上海：上海科学技术出版社，19988 艾新，肖诗纲 . 切削用量手册M . 北京：机械工业出版社，19859 濮良贵，纪名刚主编.机械设计M.北京：高等教育出版社，200510 一机部农机研究院编.收获机械通用件图册.北京：技术标准出版社，197911 史美堂.金属材料及热处理知识.北京：机械工业出版社, 2005.312 章宏甲.液压与气动传动. 北京：机械工业出版社,2004.213 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学(第6版). 北京：高等教育出版社，2002.814 濮良贵，纪名刚主编 机械设计 北京: 高等教育出版社, 199615 吴宗泽，罗圣国主编 机械设计课程设计 北京: 高等教育出版, 199917 邹慧君主编 机械原理课程设计手册 北京: 高等教育出版社, 199818 刘鸿文主编 材料力学 北京: 高等教育出版社, 1992.919 哈尔滨工业大学理论力学教研室编.6版 理论力学 北京: 高等教育出版社，2002.820 周凤云主编 工程材料及运用（第二版）武汉：华中科技大学出版社，2002.1121 谢家瀛主编 机械制造技术概论 北京: 机械工业出版社，2001.722 孟宪源，姜琪编著 机构构型与应用 北京: 机械工业出版社，2004.123 成大仙 机械设计手册（第1、2、3卷）M.北京：化学工业出版社,200224 孙靖民，梁迎春主编 机械优化设计（第四版） 北京：机械工业出版社，2006.1225 李伟阳. 非圆截面长套筒内孔锻造.锻压装备与制造技术-2005年5期26 艾新，肖诗刚.切削用量手册M.北京：机械工业出版社,1985指导教师意见：签名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时 间地 点与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）会议记录摘要：会议主持人：记 录 人：年 月 日 教研室意见教研室主任签名： 年 月 日 凸轮的分析和应用摘要:凸轮是被应用的最广泛的机械结构之一。凸轮是一种仅仅有两个组件构成的设备。主动件本身就是凸轮，而输出件被称为从动件。通过使用凸轮，一个简单的输入动作可以被修改成几乎可以想像得到的任何输出运动。常见的一些关于凸轮应用的例子有：凸轮轴和汽车发动机工程的装配专用机床自动电唱机印刷机自动的洗衣机自动的洗碗机高速凸轮(凸轮超过1000 rpm的速度)的轮廓必须从数学意义上来定义。无论如何，大多数凸轮以低速(少于500 rpm)运行而中速的凸轮可以通过一个大比例的图形表示出来。一般说来，凸轮的速度和输出负载越大，凸轮的轮廓在机床上被加工时就一定要更加精密。盘形凸轮 图1这类凸轮是最受欢迎的类型之一，因为这种凸轮的设计和制造是比较简单和容易的。如图1所示的盘形凸轮。可以注意到从动件移动到了与凸轮的旋转轴垂直的位置。所有的凸轮都按照两个不同的实体在运转时不会互相碰撞的基本原理来运行。因此，随着凸轮的旋转（在这种情况下，一般是逆时针转），从动件要么向上移动要么就接受适当的约束。我们应该把注意力集中于防止从动件发生粘接和使从动件的运动满足生产的要求。当从动件向下移动时，弹簧需要使从动件的棍子和凸轮的轮廓保持。棍子是被用来减少齿轮接触表面的磨擦力的。对于凸轮的每次旋转来说，从动件通过对凸轮底部死点的冲击使其移动到顶端。 图2图2 所示的是一个带有一个尖顶从动件的盘形凸轮。复杂的动作可以通过这类从动件产生，因为一个点能够精确地跟随着凸轮轮廓的任何突然变化。无论如何，这种设计局限于负荷是非常小的应用里；否则两个实体的接触点将会被磨损掉，从而导致一系 列的问题出现。 图3盘形凸轮的两个另外的变量分别是旋转的从动件和从动件的偏移量，如图3所示。当需要的是旋转的运动时，一个旋转的从动件就会被使用。关于从动件的偏移量，我们需要注意从动件的偏移量的大小是取决于像压力角和凸轮外轮廓等参数的，这两个参数稍后将会被介绍。没有偏移量的从动件被称作同轴心的从动件。 图4传递动力的凸轮：如图4 所描绘的被用来传递动力的凸轮。当凸轮朝着水平的方向传递运动时，从动件会产生上下滑动。从这里我们可以看出，一个旋转的从动件和一个滑动的从动件都可以被使用。这种类型的动作通常会被用在一些生产用于凸轮上的产品的专用机床上。这种设计上的变化在旋转和传输动力的三维的凸轮上体现了出来。例如，一块手工制造的步枪原料被放在一台专用车床上。这块原料的形状是要求能够实现以各凸轮所要达到的功能。当它旋转并传输动力时，从动件就可以控制用来把一块木材加工成生产步枪原料的机床。主动凸轮：在上述的凸轮设计中，凸轮和从动件之间在往返运动中保持接触是通过弹簧力的作用来保证的。无论如何，处于高速运转中的凸轮，用来保持凸轮和从动件之间的接触的弹簧力可能会变得很大，这是由于凸轮在高速运动中的加速度会产生额外的动作用力，接触的位置可能会发生变形。在这种情况下，接触面可能产生过大的压力，这样将会导致零件过早的被磨损。主动凸轮是不需要弹簧的，因为从动件被迫在两个方向上与凸轮接触。这样的主动凸轮可以分为2类：圆柱形的凸轮以及共轭凸轮。圆柱形凸轮：图5如图5所示，圆柱形凸轮可以使从动件实现不断的往复运动。图6图6所示的是一个旋转的从动件的应用实例。通过凸轮上槽沟的设计，我们可以实现使用几个凸轮轴来完成从动件的圆周分布。图7 图7为摆动从动件圆柱凸轮机构凸轮理论轮廓曲线的展开图。在速度三角形中有 公式中v1=w1rm，vB=w1lAB|dy/df|推程时e=1，回程时e=-1。将v1、vB代入上式得 （1）由上式可知，压力角a随平均圆柱半径rm的增大而减小，故圆柱凸轮机构中圆柱凸轮平均半径与直动从动件盘形凸轮机构的凸轮基圆半径具有相似的特点。对于直动从动件圆柱凸轮机构，利用从动件的运动特点，由式1得压力角关系为若给定许用压力角a，则有:（2）共轭凸轮图8这种类型的凸轮，正如图表8描述的那样，由一个被安装在凸轮轴偏心处的圆凸轮组成。从动件每次的摆度等于两倍的凸轮的偏心矩e。这样的凸轮会生产简谐振运动而没有保留时间。滚子(尖底)摆动从动件盘形凸轮机构:图9 在图9所示摆动从动件盘形凸轮机构中，过接触点作法线n-n，交连心线于点P，该点即为凸轮与从动件的相对速度瞬心，且式中h、d分别为凸轮转向系数和从动件推程摆动方向系数，其取值与前述相同。由直角三角形PDB得综合式(a)、(b)，得计算任意位置压力角的一般公式： 式中y0为从动件初位角，可由下式计算：由上可以看出，影响压力角a的因素较多，且关系较为复杂。但若hd=-1且acos(y0+y)l或acosy0l且 ，则可减小推程压力角。当从动件长度l和运动规律y=y(f)给定之后，压力角a的大小取决于基圆半径r0和中心距a。设计时可将推程和回程许用压力角作为约束条件，用优化的方法求得最小基圆半径及相应的中心距。计算机辅助制造的专有名词在我们涉及凸轮的设计之前，我们很有必要知道各种各样被用于鉴别凸轮的重要的设计参数。如果你把凸轮想像成是不动的，而从动件是绕着凸轮转动的，那么，你将更容易理解对凸轮的描述。轨迹点：是指尖顶从动件的终点或者辊子中心或者辊子之类的从动件的终点。凸轮轮廓：凸轮的实际形状。基圆：是指能够画出来的且与凸轮的轮廓线相切的最小的圆。它的中心也就是凸轮轴的中心。凸轮轴里的最小的半径就是基圆的半径。啮合曲线：假定凸轮是固定不动的，从动件绕着凸轮旋转的，那么，轨迹点的路径就是啮合曲线。优圆：优圆是指与啮合曲线相切，且它的中心也在分配轴的中心的圆。压力角：压力角是指从动件的运动方向与节圆上辊子的中心所在的点之间的角度。凸轮外形：与凸轮轮廓相同。BDC：是Bottom Dead Center的缩写，是指从动件离凸轮中心最近的位置。行程：是指从动件在BDC 和TDC之间走过的路程的长度。高度上的行程：是指从动件从BDC转到TDC的时高度的变化值。返程：是指从动件从TDC转到BDC时所需时间。轮廓平行线：是指当凸轮在转动时，从动件可以和凸轮的中心保持恒定的距离不变的轨迹。我们可以通过图10获得对压力角的意义有一个更清楚、更深刻的理解。在这里，F是影响辊子的一个合力。在任何一个接触点的地方，它一定是与表面垂直的。F的方向显而易见不与从动件运动的方向平行。相反，它时通过压力角来表明从动件的运动的方向的。因此，力F可以被分解为水平方向的力F和垂直方向的力F两部分。垂直分量是向上驱动从动件的那个力，因此，忽略了摩擦力，就等于从动件所受的力。水平方向的力没有座有用功，但是它仍然是不可或缺的。事实上，它试图使从动件能够沿着它的方向走。这样就可能会损坏从动件或者使从动件被卡死。很明显，我们希望压力角能够尽可能的减小测向力的大小。一个实际的经验法则是设计凸轮轮廓时，应使压力角的度数不超过30o 。压力角的大小，一般说来，取决于从动件的以下四个参数： 图10基圆的大小。从动件相对主动件的圆心的偏移量的大小。滚筒直径的大小。凸轮轮廓平面(取决于使用的从动件运动的从动件行程和类型。如果凸轮的要求没有改变，那么前面提到的一些参数就不能被改变。例如空间的限制。在我们已经学习过了如何设计凸轮之后，我们将学到减小压力角的各种各样的方法。参考文献1Yan,H.S.,Chen Weiren,On the Output Motion Characteristics of Variable Input Speed Servo-controlled Slider-crank Mechanisms.Mechanism and MachineTheory,2000,35:541-5612Mike,Woelfel,Introduction to electronic cam,Assembly Automation, 1999,19(1):17-243Yan,H.S.,M.K.Fong,An approach for reducing the peak acceleration of cam-follower systems using a B-spline reprentation.Journal of the Chinese society of Mechanical Engineers(Taiwan),1994,15(1):48-554Yan,H.S.,M.H,Hsu,M.K.Fong,A kinematic approach for eliminating the discontinuity of motion characteristics of cam-follower systems.Journal of Applied Mechanisms and Robotics,1994,1(2):1-65Yan,H.S.,Tsai,M.C.,Hsu,M.H.,A Variable-speed Method for Improving Motion Characteristics of Cam-follower Systems.ASME Journal of Mechanical 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of automotive engine Production machine toolsAutomatic record playersPrinting machinesAutomatic washing machinesAutomatic dishwashersThe contour of high-speed cams (cam speed in excess of 1000 rpm) must be determined mathematicallyHowever，the vast majority of cams operate at low speeds(less than 500 rpm) or medium-speed cams can be determined graphically using a large-scale layoutIn general，the greater the cam speed and output load，the greater must be the precision with which the cam contour is machinedFigure 1Plate CamsThis type of cam is the most popular type because it is easy to design and manufactureFigure 1 shows a plate camNotice that the follower moves perpendicular to the axis of rotation of the camshaftAll cams operate on the principle that no two objects can occupy the same space at the same timeThus，as the cam rotates ( in this case，counterclockwise )，the follower must either move upward or bind inside the guideWe will focus our attention on the prevention of binding and attainment of the desired output follower motionThe spring is required to maintain contact between the roller of the follower and the cam contour when the follower is moving downwardThe roller is used to reduce friction and hence wear at the contact surfaceFor each revolution of the cam，the follower moves through two strokes-bottom dead center to top dead center (BDC to TDC) and TDC to BDCFigure 2Figure 2 illustrates a plate cam with a pointed followerComplex motions can be produced with this type of follower because the point can follow precisely any sudden changes in cam contourHowever，this design is limited to applications in which the loads are very light；otherwise the contact point of both members will wear prematurely，with subsequent failureFigure 3Two additional variations of the plate cam are the pivoted follower and the offset sliding follower，which are illustrated in Figure 3A pivoted follower is used when rotary output motion is desiredReferring to the offset follower，note that the amount of offset used depends on such parameters as pressure angle and cam profile flatness，which will be covered laterA follower that has no offset is called an in-line followerFigure 4Translation CamsFigure 4 depicts a translation camThe follower slides up and down as the cam translates motion in the horizontal directionNote that a pivoted follower can be used as well as a sliding-type followerThis type of action is used in certain production machines in which the pattern of the product is used as the camA variation on this design would be a three-dimensional cam that rotates as well as translatesFor example，a hand-constructed rifle stock is placed in a special latheThis stock is the pattern，and it performs the function of a camAs it rotates and translates，the follower controls a tool bit that machines the production stock from a block of woodPositive-Motion CamsIn the foregoing cam designs，the contact between the cam and the follower is ensured by the action of the spring forces during the return strokeHowever，in high-speed cams，the spring force required to maintain contact may become excessive when added to the dynamic forces generated as a result of accelerationsThis situation can result in unacceptably large stress at the contact surface，which in turn can result in premature wearPositive-motion cams require no spring because the follower is forced to contact the cam in two directionsThere are two basic typesof positive-motion cams: the cylindrical camand the scotch yoke cam Figure 5Cylindrical CamThe cylindrical cam shown in Figure 5 produces reciprocating follower motion.Figure 6whereas the one shown in Figure 6 illustrates the application of a pivoted followerThe cam groove can be designed such that several camshaft revolutions are required to produce one complete follower cycleFigure7Figure 7 for the oscillating cam follower cylindrical cam profile curve theory of the unfolding map ,There are velocityplot in the triangle.In zhe expression v1=w1rm，vB=w1lAB|dy/df| when push e=1 return trip e=-1. substitution v1、vB result in : (1)cylinder radius rm decreases, so cylindrical cam body mean radius of cylindrical cam follower and vertical moving cam mechanism of the cam base circle radius with similar characteristics.For the straight moving follower cylindrical cam mechanism, using follower of the movement characteristics, from equation 1 was pressure angle relations.If a given allowable pressure anglea, There are: (2)Scotch Yoke CamFigure 8This type of cam，which is depicted in Figure 8 consists of a circular cam mounted eccentrically on its camshaftThe stroke of the follower equals two times the eccentricity e of the camThis cam produces simple harmonic motion with no dwell timesRoller (pointed end) oscillating follower cam mechanism:Figure 9As shown in Figure 9, oscillating follower cam mechanism, the off-line point of contact approach n-n，, cross-linked heart line in point P, the point shall be cam and follower of the relative speed of instantaneous center,andWhereh、d respectively shift coefficient and the cam follower to push the direction of Cheng swing factor, its value the same as with the foregoing. By the triangle PDB wasMulti-purpose (a), (b), must calculate the pressure angle at any position of the general formula:Where y0 is the beginning of follower bit angle, can be calculated by:It can be seen from affecting the pressure angle a, more factors, and the relationship is more complex. However, if hd=-1and acos(y0+y)l oraacosy0l and may reduce the pressure angle to push process.When the follower motion law of the length l and y=y(f)given, the pressure anglea, depends on the base circle radius r0 and the center distance a。 . The design process may be postponed and return allowable pressure angle as restrictive conditions, the minimum obtained with the optimization method and the corresponding base circle radius of the center distance.CAM TERMINOLOGYBefore we become involved with the design of cams，it is desirable to know the various terms used to identify important cam design parameters The descriptions will be more understandable if you visualize the cam as stationary and the follower as moving around the camTrace PointThe end point of a knife-edge follower or the center of the roller of a roller-type followerCam ContourThe actual shape of the camBase CircleThe smallest circle that can be drawn tangent to the cam contourIts center is also the center of the camshaftThe smallest radial size of the cam stars at the base circlePitch CurveThe path of the trace point，assuming the cam is stationary and the follower rotates about the camPrime CircleThe smallest circle that can be drawn tangent to the pitch curveIts center is also the center of the camshaftPressure AngleThe angle between the direction of motion of the follower and the normal to the pitch curve at the point where the center of the roller liesCam ProfileSame as cam contourBDCBottom Dead Center，the position of the follower at its closest point to the cam hubStrokeThe displacement of the follower in its travel between BDC and TDCRiseThe displacement of the follower as it travels from BDC to TDCReturnThe displacement of the follower as it travels from TDC or BDCEwellThe action of the follower when it remains at a constant distance from the cam hub while the cam turnsA clearer understanding of the significance of the pressure angle can be gained by referring to Figure 10Here F is the total force acting on the rollerIt must be normal to the surfaces at the contact pointIts direction is obviously not parallel to the direction of motion of the followerInstead，it is indicated by the angle ，the pressure angle，measured from the line representing the direction of motion of the followerTherefore，the force F has a horizontal component F and a vertical component FThe vertical component is the one that drives the follower upward and，therefore，neglecting guide friction，equals the follower FloadThe horizontal component has no useful purpose but it is unavoidableIn fact，it attempts to bend the follower about its guideThis can damage the follower or cause it to bind inside its guideObviously，we want the pressure angle to be as possible to minimize the side thrust FHA practical rule of thumb is to design the cam contour so that the pressure angle does not exceed 30oThe pressure angle，in general，depends on the following four parameters:Figure 10Size of base circleAmount of offset of followerSize of rollerFlatness of cam contour ( which depends on follower stroke and type of follower motion used )Some of the preceding parameters cannot be changed without altering the cam requirements，such as space limitationsAfter we have learned how to design a cam，we will discuss the various methods available to reduce the pressure angleRefere