原创
凸轮机构设计时其基本尺寸的确定要注意哪些
凸轮机构基本尺寸的确定
在设计凸轮轮廓曲线时，凸轮的基圆半径、推杆的滚子半径和平底尺寸等等，都假设是给定的，而实际上，凸轮机构的基本尺寸是要考虑到机构的受力情况是否良好、动作是否灵活，尺寸是否紧凑等许多因素由设计者确定的。
1.凸轮机构中的作用力和凸轮机构的压力角
（1）凸轮机构中的作用力
直动尖顶推杆盘形凸轮机构在考虑摩擦时，其凸轮对推杆的作用力 F和推杆所受的载荷(包括推杆的自重和弹簧压力等) G的关系为
F= G/［cos(α+ψ1)-(1+2b/l)sin(α+ψ1)tanψ2］
（2）凸轮机构的压力角
推杆所受正压力的方向(沿凸轮廓线在接触点的法线方向)与推杆上作用点的速度方向之间所夹之锐角，称为凸轮机构在图示位置的压力角，用α表示
在凸轮机构中，压力角α是影响凸轮机构受力情况的一个重要参数。在其他条件相同的情况下，压力角愈大，则作用力 F将愈大；如果压力角大到使作用力将增至无穷大时，机构将发生自锁，而此时的压力角特称为临界压力角αc，即
αc＝arctan{1/[(1+2b/l)tanψ2]}-ψ1
为保证凸轮机构能正常运转，应使其最大压力角αmax小于临界压力角αc。在生产实际中，为了提高机构的效率、改善其受力情况，通常规定凸轮机构的最大压力角αmax应小于某一许用压力角[α]。其值一般为：
对直动推杆取[α]＝300；
对摆动推杆取[α]＝350～450；
回程时通常取[α]＝700～800。
2.凸轮基圆半径的确定
对于一定型式的凸轮机构，在推杆的运动规律选定后，该凸轮机构的压力角与凸轮基圆半径的大小直接相关。即
tanα=[(ds/dδ)- e]/[(r02- e2)1/2+ s]
由此可知，在偏距一定，推杆的运动规律已知的条件下，加大基圆半径r。，可减小压力角α，从而改善机构的传力特性。但此时机构的尺寸将会增大。故凸轮基圆半径的确定的原则为：在满足αmax≤[α]的条件下，合理地确定凸轮的基圆半径，使凸轮机构的尺寸不至过大。
在实际设计工作中，凸轮的基圆半径r。的确定，不仅要受到αmax≤[α]的限制，还要考虑到凸轮的结构及强度的要求等。因此在实际设计工作中，凸轮的基圆半径常是根据具体结构条件来选择的。必要时再检查所设计的凸轮是否满足αmax≤[α]的要求。
3.滚子推杆滚子半径的选择
采用滚子推杆时，滚子半径的选择，要考虑滚子的结构、强度及凸轮轮廓曲线的形状等多方面的因素。下面主要分析。
（1）凸轮轮廓曲线与滚子半径的关系
当凸轮的理论廓线为内凹时，由于凸轮的工作廓线的曲率半径ρa等于理论廓线的曲率半径ρ与滚子半径rr之和，这样，不论滚子半径大小如何，凸轮的工作廓线总是可以平滑地作出来。
当凸轮的理论轮廓曲线为外凸时，其工作廓线的曲率半径ρa等于理论廓线的曲率半径ρ与滚子半径rr之差。此时若ρ＝rr，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<rr，则工作廓线的曲率半径为负值，这时，工作廓线出现交叉，致使推杆不能按预期的运动规律运动，这种现象称为失真现象。
因此，对于外凸的凸轮轮廓曲线，应使滚子半径小于理论廓线的最小曲率半径ρmin。
（2）滚子推杆滚子半径的选择
滚子推杆滚子半径的选择，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ρa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，或必要时须修改推杆的运动规律，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rr＝(0.1～0.5)r0。
4.平底推杆平底尺寸的确定
当用作图法作出凸轮廓线后，即可确定出推杆平底中心至推杆平底与凸轮廓线的接触点间的最大距离。设平底两侧取同样长度,则推杆平底长也可用如下公式计算。
l= 2|ds/dδ|max+(5～7)mm
对于平底推杆凸轮机构，当凸轮的工作廓线不能与平底的位置线相切时，推杆将不能按预期的运动规律运动，即出现失真现象。为了解决这个问题，可适当增大凸轮的基圆半径避免失真现象。
凸轮是如何设计的
凸轮机构（cam mechanism）一般是由凸轮、从动件（follower）和机架三个构件组成的高副机构。凸轮通常作连续等速转动，从动件根据使用要求设计使它获得一定规律的运动．凸轮机构能实现复杂的运动要求，广泛用于各种自动化和半自动化机械装置中。
凸轮机构通常由两部份动件组成，即凸轮与从动子(follower)，两者均固定于座架上。凸轮装置是相当多变化的，故几乎所有任意动作均可经由此一机构产生。
凸轮可以定义为一个具有曲面或曲槽之机件，利用其摆动或回转，可以使另一组件—从动子提供预先设定的运动。从动子之路径大部限制在一个滑槽内，以获得往覆运动。
在其回复的行程中，有时依靠其本身之重量，但有些机构为获得确切的动作，常以弹簧作为回复之力，有些则利用导槽,使其在特定的路径上运动。
扩展资料：
1、作用
凸轮机构主要作用是使从动杆按照工作要求完成各种复杂的运动，包括直线运动、摆动、等速运动和不等速运动。
2、用途应用
①气阀杆的运动规律规定了凸轮的轮廓外形。当矢径变化的凸轮轮廓与气阀杆的平底接触时，气阀杆产生往复运动；而当以凸轮回转中心为圆心的圆弧段轮廓与气阀杆接触时，气阀杆将静止不动。因此，随着凸轮的连续转动，气阀杆可获得间歇的、按预期规律的运动。
②当圆柱凸轮回转时，凹槽侧面迫使摆动从动件摆动，从而驱使与之相连的刀架运动。至于刀架的运动规律则完全取决于凹槽的形状。
3、凸轮机构的优点
只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、紧凑、设计方便，因此在自动机床、轻工机械、纺织机械、印刷机械、食品机械、包装机械和机电一体化产品中得到广泛应用。
4、凸轮机构的缺点
①凸轮与从动件间为点或线接触，易磨损，只宜用于传力不大的场合；
②凸轮轮廓精度要求较高，需用数控机床进行加工；
③从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得笨重。
参考资料来源：百度百科-凸轮
凸轮机构的优缺点
1、优点
凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，凸轮机构的结构简单、紧凑、设计方便，只要做出适当的凸轮轮廓，就能使从动杆得到任意预定的运动规律。因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中被大量应用。
2、缺点
凸轮机构的凸轮为高副接触（点或线），压力较大，且点、线接触易磨损；凸轮轮廓加工困难，费用较高；凸轮机构的行程不大。
扩展资料：
结构组成
1、凸轮。机械的回转或滑动件（如轮或轮的突出部分），它把运动传递给紧靠其边缘移动的滚轮或在槽面上自由运动的针杆，或者它从这样的滚轮和针杆中承受力。凸轮随动机构可设计成在其运动范围内能满足几乎任何输入输出关系。
2、从动件。与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件。凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线。
参考资料来源：百度百科-凸轮机构
凸轮机构分为哪几类
按凸轮形状分类
1）盘形凸轮：这种凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化向径的盘形零件，如。当其绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮转轴的平面内运动。它是凸轮的最基本型式，结构简单，应用最广。
2）移动凸轮：当盘形凸轮的转轴位于无穷远处时，就演化成了图3示的移动凸轮（或楔形凸轮）。凸轮呈板状，它相对于机架作直线移动。
3）圆柱凸轮：如果将移动凸轮卷成圆柱体即演化成圆柱凸轮。图4为自动机床的进刀机构。在这种凸轮机构中凸轮与从动件之间的相对运动是空间运动，故属于空间凸轮机构。
扩展资料：
凸轮机构优点
结构简单、紧凑、设计方便，因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用。只要做出适当的凸轮轮廓，就能使从动杆得到任意预定的运动规律。
凸轮机构缺点
1）凸轮为高副接触（点或线）压力较大，点、线接触易磨损；
2）凸轮轮廓加工困难，费用较高；
3）行程不大。
参考资料来源：百度百科-凸轮机构
