图解法求凸轮机构的压力角

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图解法求凸轮机构的压力角

作者:汪银华

来源:《中国机械》2013年第20期

摘要:凸轮机构的压力角随凸轮轮廓曲线的变化而变化,随着压力角的增大,从动杆件上的有效作用力愈小。它反映了机构的传力特性。故设计凸轮轮廓时,必须将凸轮机构的压力角控制在许用压力角以内。

关键词:凸轮压力角反转法从动杆导路

由机构压力角的定义知,凸轮机构压力角指凸轮对从动杆件的作用力F与从动件接触点处速度V的方向间所夹的锐角α。

如图1所示,为对心直动尖顶从动件凸轮机构的压力角。其图示方法的要点是,从动件直线运动的方向线始终通过凸轮回转中心O。

那么偏心凸轮机构呢?下面具体讨论图2所示偏心凸轮轮廓上任意点A处压力角的作图表示方法。

由于从动杆的导路不通过凸轮回转中心O,那么在凸轮转动过程中,明确从动件相对凸轮转动轴心运动的轨迹,就成为作图的关键。因为从动件直动的轨迹正是其速度方向所在。该要点可由反转法原理得知:根据相对运动原理,设想凸轮不动,从动件随导路以角速度—ω绕轴O转动,同时在导路中按预定规律作往复直线运动。如图3。

很明显,在这种反转的复合运动中,从动件和导路的运动轨迹始终与转动轴心O存在一

个偏心距e。也即从动件运动的速度方向始终与凸轮转动轴心保持偏心距e。

下面作图表示凸轮上点A的压力角α见图4。

⑴以O圆心、偏心距e为半径作圆;

⑵过凸轮轮廓上任意点A作e圆的切线,即为从动件及导路所在的相对位置,也即从动件速度V的方向所在;

⑶过A点作凸轮轮廓切线,其法线方向为从动件所受力F的方向;

⑷F与V所夹锐角,就是凸轮A点处的压力角α。

参考资料:

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