渐开线凸轮夹紧机构的设计
机械原理第九章凸轮机构及其设计
凸轮的设计和参数选择
设计原则
凸轮的设计应考虑载荷、速度 和精度等因素，并满足运动学 和强度学的要求。
参数选择
凸轮的参数包括凸轮半径、凸 轮轴角度和凸轮顶点位置等， 应根据具体需求进行选择。
优化方法
通过数学模型和仿真分析，可 以优化凸轮的形状和参数，以 提高凸轮机构的性能。
凸轮机构的运动分析
1
转动运动
通过凸轮的旋转，实现机构的直线或曲线运动。
2
滑动运动
随着凸轮轮廓的变化，机构的接触点会产生水平或竖直方向的滑动运动。
3
摇摆运动
凸轮的摇杆或滚柱可以实现机构的摇摆运动。
凸轮机构的布置和设计原则
1 布置方式
根据机构的运动要求和空间限制，选择合适 的凸轮布置方式，如列状、行状或环状。
2 设计原则
在凸轮机构的设计过程中，要考虑机构的刚 度、强度和稳定性等因素，以提高机构的性 能。
凸轮机构的应用案例
发动机气门机构
凸轮机构用于控制发动机气门的 开闭，保证发动机的正常运行。
印刷机印版定位
凸轮机构用于实现印刷机印版的 准确定位，提高印刷质量。
纸张折叠机构
凸轮机构用于纸张折叠机构，实 现精确的折叠操作。
小结和要点
1 2 3 4
5
6
凸轮机构是一种常见的机械传动机构。 凸轮机构具有多种分类和特点。 凸轮的设计和参数选择需要考虑多个因素。 凸轮机构的运动分析可以通过几何和动力学方法 实现。 凸轮机构的布置和设计应根据具体要求进行选择。
凸轮机构在多个领域都有广泛应用。
凸轮机构是机械工程中常见的一种机构，用于将轮系运动转化为直线或曲线 的机械动作。它具有简单可靠的特点，广泛应用于各个领域。
凸轮机构的设计和计算
凸轮机构的设计和计算凸轮机构是机械传动中常用的一种机构，它可以将旋转运动转化为直线或者非圆轨迹运动。
在机械设计中，凸轮机构的设计和计算是一个重要的环节，下面将从凸轮的选择、轮廓线的设计、凸轮刚度的计算以及凸轮与连接杆的配合等方面进行详细探讨。
一、凸轮的选择凸轮的选择主要考虑两个因素，一是工作台速度要求，二是工作台运动规律要求。
根据工作台速度要求，可以确定凸轮直径或转速，并结合工作台的惯性力矩计算，选取合适的凸轮惯量。
根据工作台运动规律要求，可以确定凸轮的轮廓线类型，如简单凸轮、非圆滚子凸轮等。
二、凸轮轮廓线的设计凸轮的轮廓线设计可以按照几何法或图形法进行。
几何法常用于简单凸轮的设计，通过几何学原理计算得到凸轮的轮廓线。
图形法常用于复杂凸轮的设计，通过图形法绘制凸轮的轮廓线。
对于简单凸轮的设计，可以先确定凸轮的中心轴线，然后根据工作台的运动规律要求，计算得到凸轮相对于中心轴的偏置量。
根据几何关系，可以发现工作台特定点的运动与该点到凸轮中心轴的距离成正比关系，因此可以画出凸轮轮廓线。
对于复杂凸轮的设计，可以根据工作台的运动规律要求，通过图形法绘制凸轮的轮廓线。
首先，在平面上绘制凸轮的中心轴线和工作台的运动轨迹，然后根据几何关系，绘制工作台各点与凸轮中心轴的距离曲线，最后得到凸轮的轮廓线。
三、凸轮刚度的计算凸轮机构在工作过程中会受到惯性力矩的作用，因此需要进行凸轮刚度的计算。
凸轮刚度可以通过应力分析的方法进行计算，可以分为弹性刚度和塑性刚度。
弹性刚度计算可以根据凸轮的材料及几何尺寸进行，通过几何学和材料力学的知识，可以得到凸轮的弹性变形及应力分布。
而塑性刚度计算则需要根据凸轮的材料本构关系及极限变形条件，通过材料损伤理论及极限分析法进行计算。
四、凸轮与连接杆的配合凸轮与连接杆的配合是凸轮机构中的关键问题。
凸轮与连接杆之间要保持一定的配合间隙，以确保运动的精度。
配合间隙的大小应根据凸轮的制造及组装精度、工作台的运动精度要求等因素进行综合考虑。
机械设计中的凸轮机构设计
机械设计中的凸轮机构设计在机械设计领域中，凸轮机构是一种重要的动力传输装置，被广泛应用于各种机械设备中。
凸轮机构通过凸轮的旋转运动，驱动其他部件产生直线或曲线的往复运动。
它具有紧凑、高效、稳定等特点，在汽车发动机、机床、纺织机械等领域发挥着重要作用。
然而，在设计凸轮机构时，需要考虑多个因素，包括凸轮形状、凸轮轮廓设计、轴承选择等，才能实现理想的设计效果。
一、凸轮机构的设计要素及原理凸轮机构设计的首要任务是确定凸轮形状和凸轮轮廓。
凸轮的形状直接影响着凸轮机构的运动特性。
常见的凸轮形状包括圆形凸轮、球面凸轮、椭圆凸轮、平面凸轮等。
每种形状都有其适用的场合，需要根据具体应用和设计要求进行选择。
凸轮的轮廓设计是凸轮机构设计的核心之一。
凸轮轮廓的设计需要满足工作机构的要求，确保凸轮和从动件之间能够实现精确的接触和运动匹配。
凸轮轮廓可以根据从动件的运动学要求来确定，可以是简单的直线、圆弧，也可以是复杂的曲线轮廓。
凸轮机构的设计还需要考虑力学特性及材料选择。
凸轮与从动件之间的接触处会产生接触力和摩擦力，需要确保设计中的力学强度和刚度满足要求。
此外，凸轮的材料也需要考虑其耐磨性和耐久性，以保证长时间的可靠运行。
二、凸轮机构的设计流程凸轮机构的设计是一个系统工程，需要进行详细的规划和流程设计。
以下是一般的凸轮机构设计流程：1. 确定设计要求：包括凸轮机构的运动周期、速度、力学要求等。
2. 凸轮轮廓设计：根据从动件的运动要求，确定凸轮轮廓。
可以通过计算方法、图形方法或CAD软件进行设计。
3. 凸轮形状选择：根据具体要求和应用场景，选择合适的凸轮形状。
可以进行形状优化设计和分析，以得到最佳的设计方案。
4. 轴承选择：选择合适的轴承类型和尺寸，确保凸轮机构的运动平稳和耐久可靠。
5. 强度和刚度分析：进行力学分析，评估凸轮机构的强度和刚度是否满足要求。
可以通过有限元分析等方法进行验证。
6. 材料选择和热处理：根据设计要求选择适当的材料，并进行必要的热处理，提高材料的力学性能和耐久性。
凸轮机构的设计和计算详解
凸轮机构的设计和计算详解1. 引言凸轮机构是一种常见的机械传动装置，通过凸轮的运动来实现对其他部件的控制和驱动。
凸轮机构广泛应用于发动机、机械加工、自动化设备等领域。
在本文中，我们将详细介绍凸轮机构的设计和计算方法。
2. 凸轮机构的基本原理凸轮机构由凸轮、从动件和控制件组成。
凸轮通过旋转或移动的方式，驱动从动件进行线性或旋转运动。
不同凸轮形状和运动方式将实现不同的功能。
3. 凸轮的设计要点凸轮的设计涉及凸轮形状、凸轮面积、凸轮运动规律等方面。
在进行凸轮设计时，需要考虑以下要点：•运动要求：根据从动件需要的运动类型（线性或旋转）、速度和加速度要求，确定凸轮的形状和运动规律。
•动态负载：凸轮在运动过程中所承受的动态负载应被考虑在内，以确保凸轮的强度和耐久性。
•材料选择：根据凸轮的工作条件和负载要求，选择适当的材料来制造凸轮，以保证其可靠性和寿命。
4. 凸轮机构的计算方法4.1 凸轮剖面的计算凸轮剖面的计算是凸轮机构设计中的重要一环。
根据凸轮的运动规律和从动件的运动要求，可以进行凸轮剖面的计算。
常用的凸轮剖面计算方法有：•凸轮剖面生成法：根据从动件的运动要求，通过几何构造和插值计算，生成凸轮剖面。
•凸轮运动分析法：通过分析凸轮的运动规律和从动件的运动要求，推导出凸轮剖面的数学表达式。
4.2 凸轮机构的运动学分析凸轮机构的运动学分析是确定凸轮机构各部件的运动规律和参数的过程。
通过运动学分析，可以计算凸轮机构的几何关系、速度和加速度等。
常用的凸轮机构运动学分析方法有：•图形法：通过绘制凸轮机构的运动示意图和运动曲线，分析凸轮机构的运动规律。
•解析法：通过建立凸轮机构的运动学方程，推导出各部件的运动参数，并进行计算。
4.3 凸轮机构的强度计算凸轮机构的强度计算是为了确定凸轮所承受的载荷是否安全，并选择适当的材料和结构来满足设计要求。
在强度计算中，需要考虑凸轮的静载荷、动载荷和疲劳载荷等。
常用的凸轮机构强度计算方法有：•静态强度计算：通过分析凸轮在静态载荷下的应力和变形情况，确定凸轮的强度和刚度。
渐开线凸轮运动规律
渐开线凸轮运动规律渐开线凸轮是一种重要的运动机构，广泛用于机械传动系统中。
它的工作原理是通过凸轮的不断转动，将凸轮边缘特殊形状的轮廓曲线转换为线性或非线性的往复运动。
这种运动规律相对复杂，需要通过数学方法进行描述和分析。
首先，我们来介绍一下渐开线凸轮的基本构造和术语。
渐开线凸轮由凸轮和一系列运动件组成，其中凸轮是关键部件。
凸轮的轮廓曲线通常分为两个部分：基圆和凸起区。
基圆是一个特殊的圆，它的半径等于凸轮的基本半径。
凸起区则是基于基圆上的某一点，根据特定的曲线方程得到的。
凸轮的基本运动规律可以通过凸轮的旋转角度和凸起区离基圆的距离之间的关系来描述。
这个关系由凸轮曲线方程决定，常见的凸轮曲线方程有德鲁贝尔曲线、正弦曲线等等。
不同的凸轮曲线方程可以产生不同的运动规律，适用于不同的机械传动需求。
在具体分析渐开线凸轮运动规律之前，我们先了解一些基本的术语。
凸轮角度即凸轮旋转的角度，通常用θ表示。
凸距指的是凸轮的凸起区到基圆之间的距离，通常用h表示。
凸轮曲线的斜率表示单位角度增加情况下凸起区高度的变化率，可以用来描述凸轮的曲线陡峭程度。
凸轮曲线的曲率半径则表示凸轮曲线在某一点的半径，其倒数为凸轮曲线的曲率值，曲率值越大表示曲线越陡峭。
渐开线凸轮的运动规律与凸轮的轮廓曲线有密切关系。
基于基圆上的某一点，凸轮曲线方程可以得到凸起区在不同角度位置上的高度或位移。
通过凸轮的旋转，这种位移可以被转化为线性或非线性的往复运动。
常见的应用包括活塞运动、阀门开闭、摇臂摆动等等。
值得注意的是，渐开线凸轮的运动规律并不是简单的周期性运动，而是具有复杂的运动特性。
在传动过程中，凸轮曲线的斜率和曲率都会发生变化，因此不同位置上的凸轮运动速度和加速度也会发生变化。
这对于凸轮的设计和分析提出了一定的挑战。
为了更好地描述渐开线凸轮的运动规律，可以通过数学方法进行建模和分析。
数学工具包括解析几何、微积分以及各种数值计算方法等。
在实际应用中，通常使用计算机辅助设计软件来进行凸轮的设计和分析，以满足不同的机械传动要求。
凸轮机构及其的设计
凸轮机构及其的设计凸轮机构是一种广泛应用于机械工程中的重要机构，用于变换一种运动形式为另一种运动形式。
它通常由凸轮、摇杆和连接杆等组成。
凸轮机构的设计涉及到运动规律、工作轨迹、轴向力分析等多个方面，下面将详细介绍凸轮机构的设计。
第一步是确定机构的运动要求和工作方式。
在设计凸轮机构之前，需要明确所需的运动形式，比如旋转、直线、往复等。
同时，还需要确定工作的速度、加速度、角度等参数。
这些运动要求和工作方式将直接影响凸轮机构的设计。
第二步是选择凸轮的形状和尺寸。
凸轮是凸轮机构中最为重要的部件，其形状和尺寸将决定机构的运动规律和工作轨迹。
常见的凸轮形状有圆形、椭圆形、心形等，可以根据具体要求选择合适的形状。
凸轮的尺寸则需要根据凸轮机构的工作范围和受力情况进行计算和确定。
第三步是设计摇杆。
摇杆是凸轮机构中的另一个重要部件，用于连接凸轮和连接杆。
摇杆的长度和位置将直接决定机构的运动范围和力度。
设计摇杆时需要注意受力情况，确保摇杆在工作时不会产生过大的应力和变形。
第四步是选择合适的连接杆。
连接杆连接凸轮机构的其他部件，传递力度和运动形式。
不同的连接杆形式包括曲柄连杆机构、平行四边形机构等，可以根据具体要求选择合适的连接杆。
第五步是进行轴向力分析。
凸轮机构在工作时会产生轴向力，因此需要进行轴向力分析，确保机构的稳定性和可靠性。
轴向力分析包括摩擦力、静力平衡、稳定性等方面。
第六步是进行运动仿真和优化设计。
通过运动仿真可以验证凸轮机构的运动规律和工作轨迹是否满足设计要求，并进行必要的优化设计。
运动仿真常常使用专业的动力学仿真软件，可以模拟机构的运动和受力情况。
总结起来，凸轮机构的设计需要考虑运动要求、工作方式、凸轮形状和尺寸、摇杆设计、连接杆选择、轴向力分析等多个因素。
通过合理的设计和优化，可以实现凸轮机构的稳定运动和有效工作。
凸轮机构的设计方法知识点
凸轮机构的设计方法知识点凸轮机构是一种常用于传动和控制机械运动的装置。
它通过凸轮的几何形状和运动特点来驱动其他零件的相对运动，实现特定的功能。
下面将介绍凸轮机构设计的一些重要知识点。
一、凸轮的基本构成凸轮由凸轮轴和凸轮轮廓组成。
凸轮轴一般是圆柱形的，并且要求与传动装置的轴线相交或平行。
凸轮轮廓则根据具体的应用要求进行设计，常见的有红圆弧、矩形和椭圆等形状。
凸轮的轮廓和几何参数对机构运动特性具有重要影响。
二、凸轮的运动特性凸轮的运动特性包括凸轮轮廓的曲线形状、凸轮轴的转动方式以及凸轮与其他零件之间的相对运动关系。
常见的凸轮运动方式有简谐运动和非简谐运动两种。
简谐运动是指凸轮的转动角度与时间之间存在确定关系，例如等速转动和正弦转动。
而非简谐运动则是指凸轮的转动角度与时间之间不满足确定关系，其运动规律更为复杂。
三、凸轮机构的设计方法1. 确定凸轮的运动要求：根据机械系统的功能要求，确定凸轮需要实现的运动特性，如线性运动、往复运动或任意轨迹运动等。
2. 选择凸轮的轮廓形状：根据运动要求，选择适合的轮廓形状。
例如，需要实现往复直线运动时可以选择矩形轮廓；需要实现往复曲线运动时可以选择红圆弧轮廓。
3. 计算凸轮的几何参数：确定凸轮的几何参数，如凸轮半径、凸轮轴偏心距、凸轮轴转动角度等。
这些参数会直接影响到凸轮的运动特性和机构的工作效果。
4. 验证凸轮机构的性能：利用计算机辅助设计软件或绘图工具，绘制凸轮机构的示意图，并进行运动仿真分析。
通过仿真分析，可以评估凸轮机构的工作性能，发现潜在问题并进行改进优化。
5. 制作凸轮并组装机构：根据设计结果，制作凸轮和其他相关零件，并按照装配顺序进行组装。
在组装过程中，要注意零件之间的配合精度和润滑要求，确保机构的正常运转。
四、凸轮机构的应用领域凸轮机构广泛应用于各个领域，例如机床、汽车、航空航天、纺织机械等。
在机床领域，凸轮机构常用于驱动切削工具进行加工作业；在汽车领域，凸轮机构用于控制气门的开启和闭合；在航空航天领域，凸轮机构常用于驱动复杂的舵面运动等。
设计凸轮机构的步骤
设计凸轮机构的步骤1.引言1.1 概述概述部分的内容如下：引言部分是文章的开端，旨在向读者介绍关于设计凸轮机构步骤的基本概念和重要性。
设计凸轮机构是指在机械传动中用于转化运动的一种重要装置，广泛应用于各种机械设备中，如发动机、制造机械、自动化机械等。
凸轮机构的设计直接关系到机械传动的性能和效率，因此在机械设计中具有重要的地位。
本文将介绍设计凸轮机构的具体步骤，帮助读者了解如何更好地应用凸轮机构设计各类机械装置。
首先，我们将介绍凸轮机构的基本原理和功能，为后续内容的理解奠定基础。
然后，我们将详细讲解设计凸轮机构的步骤，包括凸轮曲线的选择、凸轮的参数计算、凸轮机构的布局设计等内容。
在每个步骤中，我们都将提供详细的方法和注意事项，帮助读者更好地理解和掌握凸轮机构的设计过程。
通过本文的学习，读者将能够系统地掌握设计凸轮机构的方法和技巧，提高机械设备的传动效率和性能。
同时，文章还将展望未来凸轮机构设计领域的发展趋势，激发读者的思考和创新意识。
在下文中，我们将详细介绍凸轮机构的设计步骤，希望读者能够通过本文的学习，对凸轮机构的设计有更深入和全面的了解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：在设计凸轮机构之前，了解凸轮机构的基本概念及其作用是非常重要的。
凸轮机构可以将圆周运动转化为直线或间歇运动，广泛应用于各个领域的机械设计中。
本文将介绍设计凸轮机构的步骤，以帮助读者了解如何有效地进行设计过程。
文章主要分为三个部分：引言、正文和结论。
引言部分将首先概述凸轮机构的作用和重要性。
凸轮机构作为一种重要的机械传动装置，在现代机械设计中起着不可替代的作用。
随后，将介绍本文的结构和内容安排，以帮助读者快速了解文章的组织结构和各个部分的内容。
正文部分将详细介绍设计凸轮机构的步骤。
首先，步骤一将介绍凸轮机构的设计前准备工作，包括确定凸轮的基本参数、选择凸轮的类型和形状等。
然后，步骤二将详细讲解凸轮机构的设计过程，包括凸轮的轮廓设计、凸轮与从动件的配合设计等。
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数取 ０．１，回转销半径取 ５，渐开线的基圆半径和圆偏心轮的偏
心距取 １０；渐开线凸轮在回转角为 ３８０°，圆偏心轮在回转角为
９０°处夹紧工件。则：渐开线凸轮的增力比约为 ０．０９，夹紧行程为
１５．４４，渐开线上的点离回转中心最远的距离为 ６２．８。圆偏心轮
的增力比约为 ０．０５，夹紧行程为 １０ 或 １４，圆偏心轮最小半径为
ｃｅｄｕｒｅ ａｎｄ ｆｏｒｍｕｌａ． Ｉｔ ｉｓ ｂｉｇｇｅｒ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ， ｂｅｔｔｅｒ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｓｐａｃｅ， ａｎｄ ｂｅｔｔｅｒ ｓｅｌｆ－ ｌｏｃｋｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ ，ｔｈａｎ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ。
２．４ 渐开线凸轮的夹紧行程
７０ 或 １００。
渐开线凸轮的夹紧行程为工作段两端点 Ｍ 点和 Ｎ 点的回 参考文献
转半径为 ｒＫ 的差。即：
ｈ＝ ｒＫＮ －
ｒＫＭ
＝（
ｃｏｓ#ＫＮ
１ －
ｃｏｓ#ＫＭ
）ｒｂ
１ 刘友才．肖继德．机床夹具设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社．１９９７．５，５０～５３． ２ 邹景超．机械工程设计图学［Ｍ］．北京：机械工业出版社．２００１，７５～７７． ３ 周伟平．机械制造技术［Ｍ］．湖北：华中科技大学出版社．２００２．７，３７１．
（２）根据式（１）计算 基圆半径。
（３）根据工作 段 及 其他参数设计凸轮的外
２．２ 渐开线凸轮的自锁条件
形尺寸。如图 ２ 为凸轮
斜楔的自锁条件为斜楔升角小于斜楔与工件和斜楔与夹具 的一种形状。
体之间的摩擦角之和。摩擦角一般取 ６°￣８°［３］，则斜楔升角 "Ｋ＜ １２°即满足自锁。
如图 ２ 所示， 设∠ＡＯＢ＝２! 时渐开线上对应的点为 Ｍ 点， ∠ＡＯＢ＝２．５! 时对应的点为 Ｎ 点。从表 １ 可以看出，凸轮的斜楔 升角 "Ｋ 在 ＭＮ 段为 ７．２５０°到 ９．０３７°，满足自锁条件。
同产生的夹紧力也不同。图 ２ 所示为以 Ｋ 点处夹紧工件的受力
情况。在夹紧工件时渐开线凸轮所受的力有：
图 １ 渐开线凸轮夹紧机构的工作原理
２ 渐开线凸轮的设计参数
２．１ 渐开线的参数特性
如图 １ 所示，凸轮在渐开线上的 Ｋ 点处夹紧工件。设渐开 线的基圆半径为 ｒｂ，Ｋ 点的回转角为 !ｋ，回转半径为 ｒｋ。相应的 斜楔升角为 "ｋ。斜楔升角 "ｋ 为渐开线在 Ｋ 点的切线和回转半 径 ＯＫ 与基圆交点 Ｐ 点的基圆切线的夹角。
（２）得出了评价误差值的计算公式及减少误差的途径； （３）计算出实际测量装置的动态误差，当测量摩擦力矩时间 为 ０．０６５ 秒时，相对误差为 ５０％。
参考文献
１ ЮрковЮ．В．Устройствадляисследования моментатрения подшипиковкачения／Беэопасностьжиэнедеятельноти． Охрана трудаиокружаюшейсреды：Межвуэ．сб．науч．тр．Вып７（междунар．）．－ РГАСХМГОУ：Ростов－ на－ Дону，２００３．．－ С．１００－ １０２．
（／度） !（ｋ ／度） １／ｃｏｓ#ｋ "（Ｋ ／度）
… ８０．４９５ ８０．９６３ ８１．３６６ ８１．７７３ ８２．１２７ ８２．４５１ ８２．７５０ ８３．０２６ … … ２６１．５１９ ２７９．０６２ ２９６．６６３ ３１４．２６３ ３３１．６２１ ３４９．５７８ ３６７．２９３ ３８５．００８ … … ６．０５９ ６．３６４ ６．６５７ ６．９７８ ７．２８０ ７．６０９ ７．９０８ ８．２３１ … … ９．５０５ ９．０３７ ８．６３４ ８．２２７ ７．８７３ ７．５４９ ７．２５０ ６．９７４ …
２．３ 渐开线凸轮的工作段
从 表 １ 可 以 看 出 ， 在 渐 开 线 ＭＮ 段 ， 凸 轮 转 角 !ｋ 从 ２７９．０６２°到 ３６７．２９３°转角差 ! ＝ ８８．２３１°，便于夹紧的操作。所以 定渐开线 ＭＮ 段为工作段。
５ 结论
渐开线凸轮夹紧机
图 ２ 渐开线凸轮的工作段和受力分析
构的增力比大，夹紧行程大，自锁性能好，外型尺寸小。如摩擦系
略）。
当
!ｂ
很小时，"＝ !ｂ ｌｐ
，应用公式（２）得出
"＝Ｍｎｌｂ３／３ＥＪｘ ｌｐ２
（３）
现将等式（３）代入公式（１），相对于 Ｍｎ 解方程，求出
Ｍｎ＝Ｍ"
１＋
１ ２Ｊｚｌｂ３ ３ＥＪｘｌｐ２#２
得到的关系式可以评价测量装置某些参数对测量摩擦力矩
精度的影响：如增大 Ｊｚ 和 ｌｂ 提高了测量系统动态误差，而增大 横杆长度 ｌｐ 减少这个误差。图 ３ 所示为 ２０５ 球轴承实际测量装 置关系式 Ｍｎ＝（ｆ #）的曲线。由图可以看出，用 ０．０６５ 秒时间测量
它相对于圆偏心夹紧机构具有更大的夹紧力和夹紧行程，具有更好的自锁性能。 关键词：渐开线；夹紧机构；自锁条件；夹紧力 【Ａｂｓｔｒ ａｃｔ】 Ｉｔ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａ ｃａｍ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ｉｎｖｏｌｕｔｅ． Ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｉｔｓ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏ－
２ Приборыиметодикаддяоценинадежностивакуумныхподшипн иковкачения／ДеулинЕ．А．идр．／／Иэвестиявуэов．Машиностроение．－ １９７６－ ．Ｎｏ８ с．１００－ － １０２．
３ ТаргС．М．Краткий курс теоретической механики：Учеб．для втуэов．－ М．：Высшая школа，２００２．．－ ４１６С．
则：
# %
%% $ %
%% &
!Ｋ ＝ ｔｇ#Ｋ － #Ｋ
ｒＫ ＝
ｒｂ ｃｏｓ#Ｋ
由上式可知，随着渐开线的展开，即∠ＡＯＢ 的增大，#Ｋ、!Ｋ
和 ｒＫ 越来越大，而 "Ｋ 越来越小。具体参数对应关系如表 １ 所
示。
式中： ｆ — —— 摩擦系数； Ｌ —— — 原动力的力臂； ｒｂ —— — 渐开线的基圆半径； "Ｋ — —— 渐开线的斜楔升角。
７ 王道恒．鲁鸿雁．王长山．高冰．中小型轴承摩擦力矩测量仪 轴承，１９９９ （１２）．
第３期
王丽霞等：渐开线凸轮夹紧机构的设计
－ １１ －
从表 １ 查得： １ ｃｏｓ#ＫＮ
ｈ＝１．５４４ｒ（ｂ １）
＝７．９０８， １ ＝６．３６４，则： ｃｏｓ#ＫＭ
３ 渐开线凸轮的夹紧力
由于渐开线凸轮上各点的斜楔升角不同，因此，夹紧位置不
增力比： （３）
（２）
表 １ 渐开线的参数对应关系
４ 渐开线凸轮的设计步骤 ∠ＡＯＢ（／弧度） … １．９! ２! ２．１! ２．２! ２．３! ２．４! ２．５! ２．６! …
#（ｋ ／弧度） … １．４０５ １．４１３ １．４２０ １．４２７ １．４３３ １．４３９ １．４４４ １．４４９ …
（１）确定夹紧行程。
为建立 !ｋ 和 ｒＫ 的参数方程，引入参数 #ｋ。#ｋ — —— 渐开线在 Ｋ 点的压力角，即渐开线在 Ｋ 点的法线方向 ＫＢ 与 Ｋ 点处回转 半径 ＯＫ 的垂直方向的夹角。由渐开线的特性［２］可知：法线 ＫＢ
由图 ２ 可知： 设 ｆ１ ＝ ｆ２ ＝ ｆ，则：
垂直于基圆半径 ＯＢ。所以，∠ＫＯＢ＝#Ｋ，∠ＡＯＢ＝ｔｇ#Ｋ，∠ＢＫＯ＝"Ｋ。
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ：Ｉｎｖｏｌｕｔｅ ；Ｃｌａｍｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ； Ｓｅｌｆ－ ｌｏｃｋｉｎｇ ｆｅａｔｕｒ ｅ； Ｃｌａｍｐｉｎｇ ｆｏｒ ｃｅ
!!!!!!!!!!"
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
中图分类号：ＴＧ７５；ＴＨ１１２．３ 文献标识码：Ａ
１ 渐开线凸轮夹紧机构工作原理
以渐开线基圆圆心 Ｏ 为渐开线凸轮的回转中心，当渐开线 凸轮绕回转中心顺时针转动时，相当于一个弧形楔逐渐楔入“基 圆盘”与工件之间［１］，从而夹紧工件。如图 １ 所示。
＊ 来稿日期：２００６－０９－０５
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在机械加工中，机床夹具是很重要的一种工艺装备。机床夹 具有更大的夹紧力和夹紧行程，具有更好的自锁性能。
具主要由定位装置、夹紧机构、对刀装置、夹具体等组成。夹紧机 构目前主要有斜楔夹紧机构、圆偏心夹紧机构、螺旋夹紧机构、 铰链夹紧机构等。研制出一种新的夹紧机构－ － 渐开线凸轮夹紧 机构，给出了其设计步骤和计算公式。它相对于圆偏心夹紧机构
４ Феодосьев В．И．Сопротивление материалов：Учебник для втуэов．－ М．：Нау ка，ห้องสมุดไป่ตู้９８６．－ ５１２С．
５ 李文录．董刚．测量轴承摩擦力矩的实验装置及其精度．天津大学学报． ２００５（５）．
６ 张笃周．周贤方．马树贵．一种轴承摩擦力矩测试方法及其测试系统．中 国空间科学技术．１９９７（２）．
ＷＡＮＧ Ｌｉ－ ｘｉａ ，ＬＩ Ｙａｎ－ ｓｈａｎ，ＭＡ Ｑｉａｎｇ （Ｚｈｏｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ， ４５００１５，Ｃｈｉｎａ） !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 【摘 要】研制出一种新的夹紧机构 —— — 渐开线凸轮夹紧机构。并给出了其设计步骤和计算公式。
摩擦力矩时，相对误差为 ５０％，在这个时间内，转速 １０００ｒ／ｍｉｎ，