毕业论文-凸轮机构建摸，受力分析和运动仿真与分析研究(5)

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2.5凸轮机构基本尺寸的确定

2.5.1凸轮机构的压力角及许用值

(1)压力角：从动件于凸轮在接触点处的受力方向与其在该点绝对速度方向之间所夹的锐角即为压力角。如图2-7所示

(2)许用压力角：为了改善凸轮机构的受力情况，提高机械效率，规定了允许采用的最大压力角

推程（工作行程）推荐的许用压力角为： 直动从动件：摆动从动件：回程（空回行程）

(3)基圆半径的确定： 根据公式：

图2-7

,应选取计算结果中的最大值作

。

为保证凸轮机构在整个运动周期中均能满足为凸轮的基圆半径。

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2.6滚子半径的选择

2.6.1凸轮理论轮廓内凹部分

如图2-6a所示，工作轮廓曲率半径、理论轮廓曲率半径与滚子半径三者之间的关系为

(2-7)

这时，工作轮廓曲率半径恒大于理论轮廓曲率半径，即后，不论选择多大的滚子，都能做出工作轮廓。 2.6.2凸轮理论轮廓的外凸部分。

如图2-8b所示，工作轮廓曲率半径理论轮廓曲率半径与滚子半径三者之间的关系为:

(2-8)

。这样，当理论轮廓作出

图2-8滚子半径对工作轮廓的影响

如图2-6b，当如图2-6c，当易磨损的。

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时，；这时，可以作出论拖的工作轮廓；

时，虽然能作出凸轮工作轮廓，但出现了尖点；尖点处是极容

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如图2-6d，当时，，这时，作出的工作轮廓出现了相交的包络线。这

部分工作轮廓无法加工，因此也无法实现从动件的预期运动规律，即出现了“失真”现象。

综上可知，滚子半径不宜过大。但因滚子装在销轴上，故亦不宜过小。一般我们采用式中，

(2-8) 为凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径，

mm.

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2.7 图解法求解凸轮轮廓曲线

2.7.1 反转法原理

凸轮机构工作时，凸轮和从动件都在运动，为了在图纸上绘制出凸轮的轮廓曲线，可采用反转法。下面以图2-9所示的对心尖端直动从动件盘形凸轮机构为例来说明其原理。

图2-9对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构

当从动件处于最低位置时，凸轮轮廓曲线与从动件在A点接触，当凸轮转过φ1角时，凸轮的向径OA 将转到OA′ 的位置上，而凸轮轮廓将转到图中兰色虚线所示的位置。这时从动件尖端从最低位置 A 上升到B′，上升的距离s1=AB′。

现在设想凸轮固定不动，而让从动件连同导路一起绕O点以角速度（－ω）转过φ1角，此时从动件将一方面随导路一起以角速度（－ω）转动，同时又在导路中作相对移动，运动到图中粉红色虚线所示的位置。此时从动件向上移动的距离与前相同。此时从动件尖端所占据的位置 B 一定是凸轮轮廓曲线上的一点。若继续反转从动件，可得凸轮轮廓曲线上的其它点。

由于这种方法是假定凸轮固定不动而使从动件连同导路一起反转，故称反转法（或运动倒置法）。

2.7.2 滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计

对于图2-10所示偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构，当用反转法使凸轮固定不动后，从动件的滚子在反转过程中，将始终与凸轮轮廓曲线保持接触，而滚子中心将描绘出一条与凸轮廓线法向等距的曲线η。由于滚子中心B 是从动件上的一个铰接点，所以它的运动规律就是从动件的运动规律，即曲线η可根据从动件的位移曲线作出。一旦作出了这条曲线，就可顺利地绘制出凸轮的轮廓曲线了。

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具体设计步骤

(1)将滚子中心B假想为尖端从动件的尖端，按照上述尖端从动件凸轮轮廓曲线的设计方法作出曲线?，这条曲线是反转过程中滚子中心的运动轨迹，称之为凸轮的理论廓线。

(2)以理论廓线上各点为圆心，以滚子半径rr 为半径,作一系列滚子圆，然后作这族滚子圆的内包络线??, 它就是凸轮的实际廓线。很显然，该实际廓线是上述理论廓线的等距曲线（法向等距，其距离为滚子半径）。

若同时作出这族滚子圆的内、外包络线??和???则形成槽凸轮的轮廓曲线。

由上述作图过程可知，在滚子从动件盘形凸轮机构的设计中,rb指的是理论廓线的基圆半径。需要指出的是，在滚子从动件的情况下，从动件的滚子与凸轮实际廓线的接触点是变化的。

图2-10反转法

因为图解法不是很精确，而凸轮轮廓设计的精度要求比较高，所以工程中不是经常采用图解法，本文是使用解析法设计凸轮轮廓线的，所以这里对图解法只作简单的陈述。

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