探析凸轮机构设计中应注意的问题

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  中图分类号:F407.44 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)24-0359-01
  一、压力角与自锁现象
  图1所示为尖顶直动从功件凸轮机构。苦不考虑摩擦,凸轮作用于从动件上的力Fn是沿接触点的法线n-n方向。
  1.定义
  力与从动件运动方向之间所夹的锐角。称为凸轮机构的压力角。法向力可分解为沿从动件导路方向的有用分力和使从动件紧压导路的有害分力、是推动从功件运动的力,它除了克服作用于从动件上的工作阻力外,还需克服导路对从动件的摩擦阻力,而这个摩擦阻力是由引起的。
  有用分力:
  有害分力:
  摩擦阻力:
  当一定时.压力角增大,有害分力增大,由有害分力引起的摩擦阻力增大,凸轮推动从动件越费劲,机构的效率越低。
  2.自锁现象
  当压力角“增大到某一值时,有可能出现由在导路中所引起的摩擦阻大于有用分力,这时,无论凸轮给从动件的作用力有多大,都无法推动从动件运动,即机构发生自锁现象。为了保证凸轮机构正常工作并具有一定的传动效率,必须对压力角加以限制,一般设计中,许用压力角【】的数值推荐如下:
  直动从动件:推程时许用压力角
  摆动从动件:推程时许用压力角
  对于依导弹簧或重力使从动件与凸轮保持接触的凸轮机构,在回程时,从动件是在弹簧
  或重力作用下返回的.一般不会产个自锁现象。因此,对于这类凸轮机构,通常只需校核推
  程压力角。
  凸轮轮廓曲线上各点的压力角一般是变化的,设计时应使最大压力角不超过许用值。凸轮轮廓设计后通常需要对推程轮廓各处的压力进行检查,一般可在轮廓曲线比较陡的地方取若个点进行检验。若超过许用值,可适当增大圆半径以减小。
  二、压力角与凸轮机构尺寸的关系
  由图1可见,在其他条件都不变的情况下,凸轮的基圆半径r。愈小,机构的尺寸愈紧凑。但必须指出,基圆半径减小会引起压力角增大,致使机构的工作作情况受坏。从图1可以看出
  式中——从动件的位移,一般根据工作要求给定;
  ——凸轮接触点处向径;
  ——凸轮的基圆半径。
  作凸轮机构的运动分析,由图中的速度多边形可知
  即所以
  上式说明,当、和为一定时,如果要减小凸轮的基圆半径,就要增大压力角。因此,应在保证凸轮轮廓的最大压力角不超过许用伯的前提下,考虑减小凸轮的尺寸。
  三、滚子半径的选择
  采用滚子从动件时,应合理选择滚子半径。适当增大滚子半径对减小凸轮与滚子间的接触应力是有利的。但是,必须注意滚子半径与凸轮轮廓曲线形状的关系。
  设:——凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径;
  ——滚子半径;
  ——相应位置实际轮廓的曲率半径。
  ①当凸轮理论轮廓为内凹曲线时,实际轮廓曲线的曲率半径,故的大小不受的限制。
  ②当理论轮廓为外凸曲线时,实际轮廓曲线的曲率半径。
  为了使凸轮轮廓在任何位置既个变尖,更不交叉,在设计时,必须使,一般选用。为了防止凸轮过快密损,实际轮廓曲线上的最小曲率半径不宜过小。如果过小,按上述条件选样的滚于半径太小而不能满足安装和强度要求时,就应当把凸轮基圆尺寸加大,重新设计凸轮轮廓。
  参考文献
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