3. Кулачковые механизмы
3.1. Классификация
Кулачковым
называется механизм, в составе которого
есть асимметричное звено, называемое
кулачком, рабочий профиль которого
определяет кинематические свойства
механизма. Примеры представлены на рис.
3.1. Звено, контактирующее с кулачком
непосредственно или через ролик,
называется толкателем или, если оно
совершает качательные движения –
коромыслом (вращающимся толкателем). 
Средства, применяемые для обеспечения непрерывности контакта кулачка и толкателя, называются замыканием механизма.
Кулачковые механизмы классифицируются по ряду признаков.
1. По назначению.
а) Позиционные. У них в процессе работы выходное звено должно занять ряд конкретных положений (позиций). В самом простом случае они предназначенные для “переброски” выходного звена из одного крайнего положения в другое и обратно. Примером такого механизма является кулачковый механизм бензинового двигателя, открывающий и закрывающий клапан впрыска топлива.
б) Функциональные. Эти механизмы в процессе работы должны реализовывать требуемую функцию перемещения выходного звена.
2. По характеру движения кулачка:
а) Механизмы с вращающимся кулачком (рис. 3.1а-е,з).
б) Механизмы с поступательно движущимся кулачком (рис. 3.1ж). Такие кулачки часто называют копирами.
3. По характеру движения толкателя:
а) Механизмы с вращающимся толкателем (коромыслом) (рис. 3.1а,г).
б) Механизмы с прямолинейно движущимся толкателем (рис. 3.1б,в,д,е,ж,з).
4. По характеру контакта между кулачком и толкателем:
а) Механизмы с роликовым контактом (рис. 3.1а,б,в,ж).
б) Механизмы с плоским толкателем (рис. 3.1г,д).
в) Механизмы с заостренным толкателем (рис. 3.1з).
5. По типу замыкания:
а) Механизмы с силовым замыканием (рис. 3.1а,б,г,д,ж,з), когда непрерывность контакта кулачка и толкателя обеспечивается некоторой силой, например, силой прижимной пружины (рис. 3.1а,г).
б) Механизмы с геометрическим замыканием (рис. 3.1в,е), когда непрерывность контакта кулачка и толкателя обеспечивается за счет того, что толкатель или ролик толкателя движется внутри паза в кулачке.
6. По типу ведущего звена:
а) Механизмы с ведущим кулачком.
б) Механизмы с ведущим толкателем.
7. По расположению звеньев:
а) Плоские механизмы (рис. 3.1а,б,г,д,ж,з).
б) Пространственные механизмы (рис. 3.1е).
Если толкатель и кулачок контактируют через ролик, то различают следующие профили кулачка. Центровой профиль (ЦП) – траектория центра ролика на вращающейся плоскости кулачка. Рабочий профиль (РП) – профиль, по которому кулачок изготавливается.
С точки зрения структуры ролик (если он есть) является пассивным звеном и при вычислении числа степеней свободы его следует условно удалить и тогда для всех плоских механизмов, представленных на рис. 3.1 число степеней свободы по формуле Чебышева
W = 3n – 2p5 – p4 = 3 . 2 – 2 . 2 – 1 = 1
В дальнейшем мы ограничимся рассмотрением только плоских механизмов с вращающимся кулачком.
3.2. Основные геометрические параметры кулачковых механизмов
У механизмов с толкателем основными геометрическими параметрами являются:
1. RO – радиус базовой окружности кулачка, это минимальное расстояние от центра вращения кулачка до его центрового профиля.
2. e – эксцентриситет, т.е. смещение оси толкателя от оси, проходящей через центр вращения кулачка. Эксцентриситет величина алгебраическая, т.е. имеющая знак, указывающий на направление смещения с учетом направления вращения кулачка. На рис. 3.1бв,д,з с учетом того, что кулачок вращается против часовой стрелки, эксцентриситет показан положительным. Если же кулачок вращается по часовой стрелке, то положительным будет смещение в противоположную сторону. У механизмов с плоским толкателем (рис. 3.1д) эксцентриситет является чисто конструктивным параметром.
Механизмы с коромыслом. У механизмов с коромыслом и роликом (рис. 3.1а) основными геометрическими параметрами являются, или пара:
1. RO – радиус базовой окружности кулачка.
2. L – межцентровое расстояние, от центра вращения кулачка до центра качания коромысла.
Или пара:
1. RO – радиус базовой окружности кулачка.
2. lК – длина коромысла.
Такая неоднозначность объясняется тем, что если одна из величин L или lк фиксирована, то другая определяется однозначно.
У механизмов с коромыслом и роликом тоже может быть эксцентриситет e, показанный на рис. 3.1а, но для них основным геометрическим параметром он не является.
У механизмов с плоским коромыслом (рис. 3.1г) основными геометрическими параметрами всегда являются:
1. RO – радиус базовой окружности кулачка.
2. L – межцентровое расстояние.