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作图法设计凸轮轮廓曲线应注意的若干问题
陈永宁
【期刊名称】《机械》
【年(卷),期】2008(0)S1
【摘要】对于精度要求不高的各种平面凸轮的轮廓曲线,只要当从动件的运动规律已选定并据此作出位移线图后,根据反转法原理,运用作图法均可简便有效地设计出来。
【总页数】2页(P32-33)
【关键词】反转法;运动规律;位移线图;凸轮廓线
【作者】陈永宁
【作者单位】象山职业高级中学
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.47
【相关文献】
1.盘形凸轮轮廓曲线作图法探讨 [J], 陆韵
2.圆弧拟合逼近法与非圆曲线的计算——兼谈凸轮轮廓曲线的优化设计 [J], 李仲华;仲春玲
3.凸轮机构设计计算程序-盘状凸轮轮廓曲线设计 [J], 李素华
4.用作图法绘制凸轮靠模的轮廓曲线 [J], 徐建军;包轩庭
5.加工等螺旋角刀具槽形用凸轮廓形的简易作图设计法 [J], 杨坤怡;金久梅
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设计盘形凸轮的轮廓时常用的方法设计盘形凸轮的轮廓时常用的方法可以说是机械工程设计中非常重要的一环。
盘形凸轮是一种机械传动装置，通过其轮廓形状的设计，可以实现不同的轴向位移或转矩传递。
在实际工程设计中，常用的方法有很多种，包括基本轮廓设计、轮廓修正、尺寸计算等。
在本文中，我将简要介绍一些设计盘形凸轮的轮廓时常用的方法，并共享一些个人观点和理解。
一、基本轮廓设计1. 根据运动要求：设计盘形凸轮的首要任务是要根据运动规律和要求确定轮廓形状。
不同的运动要求可能会对轮廓形状有不同的要求，比如有些情况需要正弧，有些情况需要余弦曲线。
在设计之初需要首先明确轮廓的基本形状。
2. 考虑受力情况：在确定基本轮廓形状之后，需要考虑受力情况，根据承受的载荷确定凸轮的弧形和高度的比例关系，以保证凸轮在工作时能够承受所需的载荷并保持安全。
二、轮廓修正1. 加工余量考虑：设计盘形凸轮的轮廓时，需要考虑到加工余量，尤其是在实际加工中难免会有一些误差，因此需要对轮廓进行适当的修正，以保证在加工后能够满足实际的使用要求。
2. 润滑和磨损：凸轮在工作时需要不断地与其他机械零部件接触，因此轮廓设计时需要考虑到润滑和磨损的情况，尽量减小接触面积，以降低摩擦，延长零部件的使用寿命。
三、尺寸计算1. 轴向位移和转矩传递计算：设计盘形凸轮的轮廓时需要考虑到其在工作时的轴向位移和转矩传递情况，通过相关的尺寸计算，可以确定每个点的坐标和曲线的方程，从而实现所需的运动规律。
2. 运动学分析：在进行尺寸计算时，还需要进行运动学分析，确定凸轮与从动件之间的相对运动情况，保证从动件能够按照设计要求作出相应的运动。
总结和回顾设计盘形凸轮的轮廓时常用的方法包括基本轮廓设计、轮廓修正和尺寸计算。
在实际设计中，需要根据具体的运动要求和受力情况进行综合考虑，保证设计的轮廓能够满足实际的使用要求。
还需要考虑加工余量、润滑和磨损情况，以及进行相关的尺寸计算和运动学分析。
第九章凸轮机构及其设计1 什么是凸轮的理论轮廓曲线、实际轮廓曲线？两者之间有什么关系？2 在凸轮机构设计中有哪几种常用的从动件运动规律？这些运动规律各有什么特点以及适用场合？在选择从动件运动规律时应考虑哪些主要因素？3 发生刚性冲击的凸轮机构，其运动线图上有什么特征？如发生柔性冲击时又有什么特征？4 用反转法设计盘形凸轮的廓线时，应注意哪些问题？移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点？4 何谓凸轮机构的“失真”现象？失真现象在什么情况下发生？如何避免失真现象的发生？6 一凸轮机构滚子从动件已损坏，要调换一个新的滚子从动件，但没有与原尺寸相同的滚子。
试问用该不同尺寸的滚子行吗？为什么？7 何谓凸轮机构的压力角？其在凸轮机构的设计中有何重要意义？一般是怎样处理的？8 设计直动推杆盘形凸轮机构时，在推杆运动规律不变的条件下，要减小推程压力角，可采用哪两种措施？9 图中两图均为工作廓线为圆的偏心凸轮机构，试分别指出它们的理论廓线是圆还是非圆，运动规律是否相同。
10 凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动开始和终止的位置，有突变，会产生冲击。
11根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。
写出两种几何形状封闭的凸轮机构和。
12为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用，，或依靠凸轮上的来实现。
13 凸轮机构的主要优点为，主要缺点为。
14为减小凸轮机构的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的侧。
15凸轮机构的从动件按等加速等减速运动规律运动，在运动过程中，将发生突变，从而引起冲击。
16 当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时，可采取以下措施来减小压力角。
17凸轮基圆半径是从到的最短距离。
18平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于。
19在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中，运动规律有刚性冲击；运动规律有柔性冲击；运动规律无冲击。
课时授课计划
第9次课
【教学课题】：§4-4 凸轮机构设计的几个问题【教学目的】：掌握凸轮轮廓曲线的设计中的几个问题。
【教学重点及处理方法】：凸轮压力角和基圆半径。
处理方法：详细讲解
【教学难点及处理方法】：凸轮压力角和基圆半径的关系。
处理方法：分析讲解
【教学方法】: 讲授法
【教具】：三角板
【时间分配】：引入新课5min
新课80 min
小结、作业5min
第九次课
【提示启发引出新课】
由前面可知，凸轮轮廓曲线的形状决定了从动件的运动规律，而从动件的运动规律又要满足一定的工作要求。
因此，在设计凸轮轮廓曲线之前，要根据工作要求选择适当的从动件运动规律，然后再考虑凸轮安装空间的尺寸大小及确定凸轮的基圆半径。
【新课内容】
§4-4凸轮机构设计的几个问题
一、滚子半径的确定
（1）凸轮轮廓曲线与滚子半径的关系
工作廓线的曲率半径等于理论廓线的曲率半径ρ与滚子半径rT 之差。
此时若ρ＝rT，工作廓线的曲率半径为零，则工作廓线将出现尖点，这种现象称为变尖现象；若ρ<rT ，则工作廓线的曲率半径为负值，这时，工作廓线出现交叉，致使从动杆不能按预期的运动规律运动，这种现象称为失真现象。
应使滚子半径小于理论廓线的最小曲率半径ρmin 。
（2）滚子从动杆滚子半径的选择
滚子半径的选择，应根据凸轮轮廓曲线是否产生变尖或失真现象来恰当地确定。
1）凸轮工作廓线的最小曲率半径一般不应小于5mm 。
如果不能满足此要求时，就应增大基圆半径或适当减小滚子半径，或必要时须修改从动杆的运动规律，或使凸轮工作廓线上出现尖点的地方代以合适的曲线。
2）滚子的尺寸还受其强度、结构的限制，因而也不能做得太小，通常取滚子半径rT＝(0.1～0.5)r0。
二、凸轮机构的压力角及许用值
图中F是凸轮对从动件的作用力，沿接触点A的公法线方向。
压力角：指推杆沿凸轮廓线接触点的法线方向与推杆速度方向之间所夹的锐角。
从动件的受力方向与其运动方向之间所夹的锐角称为凸轮机构的压力角。
将力F 分解成两个分力：αcos 1F F = αsin 2F F =
F 1是从动件运动的有效分力；F 2是将从动件紧压在导路上产生摩
擦阻力的有害分力。
机构的自锁：当压力角增大到一定程度，无论用多大的力F ，都无法使从动件运动，即机构处于自锁状态。
2. 许用压力角[a]
为改善机构的受力状态，保持较高的传动效率，使机构具有良好的工作性能，使[]m in αα≤
推程时：
对于直动推杆取[a]＝300
对于摆动推杆[a]＝350～450回程时：
通常取700～800
三、基圆半径的确定 由图分析可知：
其中：r b ——基圆半径；
ω——凸轮角速度；
v 2——从动件上A 点的速度； s ——从动件位移；
α——压力角；
经验公式：
r b>(0.8～1)ds
式中：ds ——凸轮轴直径
s v r b -=α
ωtan 2
【小结】：凸轮机构的设计应该注意的问题。
【作业】：预习
【后记】：。
