中心直动凸轮与定轴转子 纯滚动传动机构研究
机械原理第三章 凸轮机构及其设计
第三章凸轮机构及其设计§3-1 概述1 凸轮机构的基本组成及应用特点组成：凸轮、从动件、机架运动特征：主动件（凸轮）作匀角速回转，或作匀速直线运动，从动件能实现各种复杂的预期运动规律。
尖底直动从动件盘形凸轮机构、尖底摆动从动件盘形凸轮机构滚子直动从动件盘形凸轮机构、滚子摆动从动件盘形凸轮机构圆柱凸轮机构、移动凸轮机构、平底直动从动件盘形凸轮机构端面圆柱凸轮机构、内燃机配气凸轮机构优点：（1）从动件易于实现各种复杂的预期运动规律。
（2）结构简单、紧凑。
（3）便于设计。
缺点：（1）高副机构，点或线接触，压强大、易磨损，传力小。
（2）加工制造比低副机构困难。
应用：主要用于自动机械、自动控制中（如轻纺、印刷机械）。
2 凸轮机构的分类1．按凸轮形状分：盘型、移动、圆柱2．按从动件运动副元素分：尖底、滚子、平底、球面（P197）3．按从动件运动形式分：直动、摆动4．按从动件与凸轮维持接触的形式分：力封闭、形封闭3 凸轮机构的工作循环与运动学设计参数§3-2凸轮机构基本运动参数设计一．有关名词行程－从动件最大位移h。
推程－S↑的过程。
回程－S↓的过程。
推程运动角－从动件上升h，对应凸轮转过的角度。
远休止角－从动件停留在最远位置，对应凸轮转过的角度。
回程运动角－从动件下降h，对应凸轮转过的角度。
近休止角－从动件停留在低远位置，对应凸轮转过的角度。
一个运动循环凸轮：转过2π，从动件：升→停→降→停基圆－以理论廓线最小向径r0作的圆。
尖底从动件：理论廓线即是实际廓线。
滚子从动件：以理论廓线上任意点为圆心，作一系列滚子圆，其内包络线为实际廓线。
从动件位移线图——从动件位移S与凸轮转角 （或时间t）之间的对应关系曲线。
从动件速度线图——位移对时间的一次导数加速度线图——位移对时间的二次导数 统称从动件运动线图 度量基准（在理论廓线上）1）从动件位移S ：推程、回程均从最低位置度量。
2）凸轮转角δ：从行程开始对应的向径度量（以O 为圆心，O 至行程起始点为半径作弧与导路中心线相交得P 点，∠POX=δ）。
机械设计对心直动滚子从动件盘形凸轮的设计
机械设计对心直动滚子从动件盘形凸轮的设计摘要：本文主要介绍了机械设计中心直动滚子从动件盘形凸轮的设计，包括设计原理、设计方法、设计流程和设计实例等内容。
通过本文的学习，读者可以了解到机械设计中心直动滚子从动件盘形凸轮的设计技术，从而为机械设计工作提供参考和借鉴。
关键词：机械设计；中心直动滚子从动件；盘形凸轮；设计一、引言在机械设计中，中心直动滚子从动件盘形凸轮是一种常见的传动机构，其主要作用是将旋转运动转换为直线运动。
因此，对于机械设计师来说，掌握中心直动滚子从动件盘形凸轮的设计技术是非常重要的。
本文将介绍机械设计中心直动滚子从动件盘形凸轮的设计原理、设计方法、设计流程和设计实例等内容，希望能为机械设计工作者提供参考和借鉴。
二、设计原理中心直动滚子从动件盘形凸轮的设计原理是利用凸轮的轮廓形状，使滚子在其上滚动，从而实现直线运动。
具体来说，凸轮的轮廓形状可以是圆弧、椭圆、抛物线等，而滚子的数量和大小则根据实际需要进行设计。
在运动过程中，凸轮的轮廓形状决定了滚子的运动轨迹，而滚子的直线运动则通过滑块和导轨等部件实现。
因此，在设计中心直动滚子从动件盘形凸轮时，需要考虑凸轮的轮廓形状、滚子的数量和大小以及滑块和导轨等部件的设计。
三、设计方法中心直动滚子从动件盘形凸轮的设计方法主要包括以下几个步骤：1. 确定传动比和运动要求：首先需要确定传动比和运动要求，包括传动比、滚子数量和大小、滑块和导轨的设计等。
2. 计算凸轮的轮廓形状：根据运动要求和传动比，计算出凸轮的轮廓形状。
具体来说，可以利用数学模型或计算机模拟等方法进行计算。
3. 设计滑块和导轨：根据凸轮的轮廓形状和滚子的运动轨迹，设计滑块和导轨等部件。
其中，滑块的设计需要考虑其密封性、耐磨性和承载能力等因素。
4. 完善设计：在完成初步设计后，需要进行完善设计，包括进行力学分析、动态模拟和优化设计等。
同时，还需要考虑制造工艺、材料选择和装配等问题。
四、设计流程中心直动滚子从动件盘形凸轮的设计流程主要包括以下几个步骤：1. 确定传动比和运动要求：首先需要确定传动比和运动要求，包括传动比、滚子数量和大小、滑块和导轨的设计等。
机械原理凸轮设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计
中国地质大学课程论文题目偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计指导老师__ _____________姓名班级学号专业机械设计制造及其自动化院系机电学院日期 2015 年 5 月 30 日解析法分析机构运动——MATLAB辅助分析摘要：在各种机械，特别是自动化和自动控制装置中，广泛采用着各种形式的凸轮机构，例如盘形凸轮机构在印刷机中的应用，等经凸轮机构在机械加工中的应用，利用分度凸轮机构实现转位，圆柱凸轮机构在机械加工中的应用。
凸轮机构的最大优点是只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。
正因如此，凸轮机构不可能被数控，电控等装置完全代替。
但是凸轮机构的缺点是凸轮轮廓线与推杆之间为点，线接触，易磨损，凸轮制造较困难。
在这些前提之下，设计者要理性的分析实际情况，设计出合理的凸轮机构，保证工作的质量与效率。
本次设计的是偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，推杆是滚子推杆，这种推杆由于滚子与凸轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损较小，可用来传递较大动力，因而被大量使用，通过设计从根本上了解这种凸轮机构的设计原理，增加对凸轮机构的认识。
通过用MATLAB软件进行偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓设计，得出理论廓线和工作廓线，进一步加深对凸轮的理解。
一、课程设计（论文）的要求与数据设计题目：偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的设计试设计偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的理论轮廓曲线和工作廓线。
已知凸轮轴置于推杆轴线右侧，偏距e=20mm，基圆半径r0=50mm，滚子半径r r=10mm。
凸轮以等角速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过δ2=120°的过程中，推杆按正弦加速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过δ2=30°时，推杆保持不动；其后，凸轮在回转角度δ3=60°期间，推杆又按余弦加速度运动规律下降至起始位置；凸轮转过一周的其余角度时，推杆又静止不动。
求实际和理论轮廓线，验算压力角，验算失真情况，确定铣刀中心轴位置。
凸轮机构的工作原理和从动件的运动规律课件
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按从动件形状分
（3）平底从动件
该从动件优点在于：凸轮对 从动件的作用力始终垂直于 从动件的底部（不计摩擦时） ，故受力比较平稳，而且凸 轮轮廓与平底的接触面间容 易形成楔形油膜，润滑情况 良好，故常用于高速凸轮机 构中。
6.1 凸轮机构的应用和分类
6.2 从动件的运动规律
二、从动件的基本运动规律
多项式运动规律
➢一次多项式运动规律—等速运动
➢二次多项式运动规律—等加速或等减速运动
➢五次多项式运动规律
三角函数运动规律
➢余弦加速度运动规律—简谐运动规律 ➢正弦加速度运动规律—摆线运动规律
组合运动规律
凸轮一般为等速运动， 有δ=ωt, 推杆运动规 律常表示为推杆运动 参数随凸轮转角δ变 化的规律。
ω B
C
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类
1. 按凸轮形状分
2. 按从动件形状分
盘形凸轮 平面凸轮机构
移动凸轮 空间凸轮机构：圆柱凸轮 尖顶从动件 滚子从动件 平底从动件
凸轮机构分类
3. 按凸轮与从动件保 持接触的方式分
几何封闭 力封闭
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按凸轮形状分
凸轮是绕固定轴转动且具有
变化向径的盘形构件，而且
从动件在垂直于凸轮轴线的
平面内运动，应用最广。
但从动件行程较大时，则凸
轮径向尺寸变化较大，而当
（1）盘形凸轮
推程运动角较小时会使压力 角增大。
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按凸轮形状分
其凸轮可以看作是盘形凸轮 的转动轴线在无穷远处，这 时凸轮作往复移动，从动件 在同一平面内运动。 盘形凸轮和移动凸轮都是平 面凸轮机构。 （2）移动凸轮
机械设计基础凸轮机构及其他常用机构
凸轮机构具有结构简单、紧凑、设计灵活等优点，能够实现精确的位移、速度 和加速度控制，因此在自动化生产线、内燃机、压缩机、印刷机等众多领域得 到广泛应用。
凸轮机构的应用领域
总结词
凸轮机构广泛应用于自动化生产线、内燃机、压缩机、印刷机等领域，用于实现 精确的往复运动或摆动。
详细描述
在自动化生产线中，凸轮机构可用于控制传送带的启停、进给等动作；在内燃机 中，凸轮机构用于控制气门的开闭和汽油的喷射；在压缩机中，凸轮机构用于驱 动活塞的往复运动；在印刷机中，凸轮机构用于控制印版的滚筒运动。
高效率原则
凸轮机构的设计应保证运动传 递效率高，减少摩擦和能量损 失。
可靠性原则
凸轮机构的设计应保证其具有 足够的强度和刚度，能够承受
工作载荷和冲击。
凸轮机构的设计步骤
分析运动需求
明确凸轮机构需要实现的运动规律， 如推程、回程和停歇等阶段的要求。
选择凸轮类型
根据运动需求选择合适的凸轮类型， 如盘形、圆柱形或圆锥形等。
优点是可实现多种复杂的运动规律和运动 轨迹；缺点是连杆的铰链处易磨损，且不 适合用于高速传动。
05
凸轮机构的设计与优化
凸轮机构的设计原则
功能需求原则
凸轮机构的设计应满足预定的 运动规律和动力要求，如位移 、速度和加速度等参数应符合
工作需求。
结构简单原则
凸轮机构的结构应尽量简单， 减少零件数量，降低加工难度 和成本。
03
常用机构介绍
常用机构介绍
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04
凸轮机构与其他常用机构的比较
工作原理的比较
凸轮机构
通过凸轮的转动，使从 动件产生预期的运动规
律。
齿轮机构
机械设计基础凸轮机构及其他常用机构
一、凸轮机构的运动循环及基本名词术语
凸轮基圆半径 从动件推程
从动件回程
从动件远(近)休 推程运动角 回程运动角 远（近）休止角
二、从动件运动规律
等速运动规律
h
Φ0
Φs
Φ0
Φs
等加速等减速运动规律
h
Φ0
Φs
Φ0 Φs
余弦加速度（简谐）运动规律
h
Φ0
Φs
Φ0 Φs
正弦加速度（摆线）运动规律
h
Φ0
Φs
Φ0 Φs
3-4-5多项式运动规律
h
Φ0
Φs
Φ0 Φs
三、从动件运动规律的选择
在选择从动件的运动规律时，除要考虑刚性冲击与柔性
冲击外，还应该考虑各种运动规律的速度幅值
度幅值 amax 及其影响加以分析和比较。
vmax
、加速
vmax
amax
从动件动量 mvmax
从动件惯性力 mamax
1、槽轮机构的运动系数
拨盘转一周时，槽轮的运动时间t2与拨盘的运
动时间t1的比值为槽轮机构的运动特性系数。
t2
t1
拨盘转过一周的时间为：
2 若拨t1盘上有k个1圆柱销，则拨盘
每转一周， k 次拨动槽轮。每次 拨动槽轮的运动时间为：
t
' 2
2 1
1
k 次拨动槽轮的运动时间为：
t2
k
21
1
t1
二、槽轮机构的组成及其工作原理
主动拨盘转动
从动槽轮
圆柱销进入径向槽
从动槽轮转动
锁止弧松开
锁止弧
拨盘转过角21
槽轮转过22
径向槽
直动从动件凸轮机构的优化设计
直动从动件凸轮机构是一种常用的机械传动装置，它由主动件凸轮和从动件凸轮组成。
主动件凸轮通过驱动力传递给从动件凸轮，从而实现机械传动的作用。
直动从动件凸轮机构的优化设计需要考虑多方面的因素，包括凸轮的形状、尺寸、材料、传动比、承载能力、摩擦系数等。
首先，凸轮的形状是影响传动效率的关键因素。
常见的凸轮形状有圆柱形、圆弧形、梯形等。
圆柱形凸轮的传动效率较高，但易产生滚动摩擦，使得系统功率浪费较大。
圆弧形凸轮的传动效率次之，但摩擦系数较小，使得系统功率浪费较小。
梯形凸轮的传动效率最低，但摩擦系数较大，使得系统功率浪费较大。
其次，凸轮的尺寸也是影响传动效率的重要因素。
凸轮的直径越大，传动承载能力越大，但传动效率越低。
凸轮的齿数越多，传动效率越高，但传动承载能力越小。
因此，在设计直动从动件凸轮机构时，需要在传动效率和承载能力之间进行平衡。
此外，凸轮的材料也会影响传动效率。
一般来说，金属材料的凸轮具有较高的强度和硬度，可承受较大的载荷，但易产生摩擦损耗。
而塑料材料的凸轮具有较低的强度和硬度，但摩擦系数较小，使得系统功率浪费较小。
因此，在选择材料时，需要根据应用场合的要求进行选择。
另外，传动比也是影响传动效率的重要因素。
传动比是指主动件凸轮和从动件凸轮的转速比。
一般来说，传动比越大，传动效率越高，但传动承载能力越小。
因此，在设计直动从动件凸轮机构时，需要根据应用场合的要求进行选择。
最后，承载能力和摩擦系数也是影响传动效率的因素。
承载能力是指凸轮所能承受的最大载荷，一般来说，承载能力越大，传动系统的稳定性越高。
而摩擦系数是指凸轮间摩擦力的大小，一般来说，摩擦系数越小，传动效率越高。
因此，在设计直动从动件凸轮机构时，需要调整凸轮的材料、凸轮间的间隙、润滑方式等因素，以降低摩擦系数。
总之，直动从动件凸轮机构的优化设计需要综合考虑凸轮的形状、尺寸、材料、传动比、承载能力、摩擦系数等因素，以提高传动效率并保证传动系统的稳定性。
直动滚子从动件盘状凸轮机构的优化设计
直动滚子从动件盘状凸轮机构的优化设计平面直动滚子从动件又叫做凸轮机构，平面直动滚子从动件盘状凸轮机构是目前的常见的机构形式。
由它的结构来看，它是由盘状凸轮、轨道滚轮和圆柱形滚子组成的。
本文通过对平面直动滚子从动件盘状凸轮机构的优化设计的相关研究，以解决实际应用中平面直动滚子从动件盘状凸轮机构在负载转移、提高可靠性和减少维护成本等方面存在的问题。
首先，本文针对平面直动滚子从动件盘状凸轮机构的优化设计，重点介绍了其设计中需要考虑的各个关键因素。
包括结构的长度与轨道、轨道和凸轮的建模以及滚子的尺寸等。
其中，在结构长度设计中，要考虑凸轮和滚子的间隙是否合适，以充分发挥它们的有效作用，进而保证其操作过程（如定位）的准确性和可靠性。
其次，本文重点介绍了平面直动滚子从动件盘状凸轮机构在负载转移、提高可靠性等方面的优化措施。
其中，针对负载转移方面，通过减少凸轮轮齿的高度，使它们更加平整，以减少负载的垂直转移，从而提高仪器的运行性能。
同时，在提高可靠性方面，采用改进的同步控制方法，可确保仪器的稳定性和精度，并使安装塔的重量可控，缩短了安装塔的安装时间，从而提高可靠性。
最后，通过数值仿真，验证了平面直动滚子从动件盘状凸轮机构优化设计的有效性。
实验结果表明，经过优化设计后，仪器的工作性能和精度有了显著提高，可靠性得到改善，负载转移稳定性也得到了改善。
综上所述，平面直动滚子从动元件，特别是盘状凸轮机构的优化设计，确实可以满足实际应用中的要求，有效的改善其在负载转移、提高可靠性和减少维护成本等方面的问题。
因此，本文的研究为实际应用中平面直动滚子从动件盘状凸轮机构的设计提供了有效参考和指导意义。
机械四大传动的分析与研究解读
机械四大传动的分析与研究根据传动方式，机械传动可以分为啮合传动（如齿轮传动，蜗杆传动，链传动及蜗杆传动等），摩擦传动（如带传动，摩擦传动等）和推压传动（凸轮机构，棘轮机构等）三大类。
按照传动装臵的结构可分为直接接触传动（如齿轮传动）、有中间挠性件的传动（如带传动）或有中间刚性件的传动（如连杆机构）；根据传动比能否改变，机械传动可以分为固定传动比传动、可调传动比传动、变传动比传动。
带传动是一种摩擦传动，由柔性带和带轮组成传递运动和（或）动力的机械传动，分摩擦传动和啮合传动。
带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。
根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。
如右图所示：根据工作原理的不同，带传动分为摩擦型和啮合型两大类。
图表 1摩擦型带传动 图表 2啮合型带传动其中啮合传动又称同步传动；根据带的截面形状，摩擦型传动可分为平带传动，V 带传动、圆带传动等多种形式。
平带是横截面为矩形或近似为矩形的传动带，其工作面为宽平面。
包括普通平带、编织带、复合平带、高速带等。
普通平带由数层挂胶帆布粘和而成，有包边式和开边式两种。
V 带是由一条或数条V 带和V 带轮组成的摩擦传动。
V带传动是靠V 带的两侧面与轮槽侧面压紧产生摩擦力进行动力传递的。
与平带传动比较，V 带传动的摩擦力大，因此可以传递较大功率。
V 带较平带结构紧凑，而且V 带是无接头的传动带，所以传动较平稳，是带传动中应用最广的一种传1 V带传动的失效形式及设计准则根据带传动的工作情况分析可知，V带传动的主要失效形式是：⑴ V带疲劳断裂：带的任一横截面上的应力将随着带的运转而循环变化。
当应力循环达到一定次数，即运行一定时间后，V带在局部出现疲劳裂纹脱层，随之出现疏松状态甚至断裂，从而发生疲劳损坏，丧失传动能力。
⑵打滑：当工作外载荷超过V带传动的最大有效拉力时，带与小带轮沿整个工作面出现相对滑动，导致传动打滑失效。
凸轮机构的运动分析与设计 ppt课件
41
（2）、对心直动滚子推杆盘形凸轮机构
s
h
已知：rb ，推杆运动规律，滚
子半径rk, 凸轮逆时针方向转动
设计：凸轮廓线
0
求解步骤：
120 600
① 定比例尺
② 初始位置及推杆位移曲线（注：两
条廓线，理论／实际廓线）
③ 实际廓线基圆rmin ④ 理论廓线基圆rb ⑤ 确定推杆反转运动占据的各位置；
适用于分度、转位等步进机构
ppt课件
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（二）、槽轮机构的类型 1、 外槽轮机构
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2、 内槽轮机构
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3、 空间槽轮机构
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三、不完全齿轮机构
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一、工作原理
由普通齿轮机构演化而来，不同之处在于轮齿不布满整个 圆周。主动轮转一周，从动轮转1/4周。从动轮停歇时，主动 轮上的锁住弧与从动轮上的锁住弧互相配合锁住，以保证从动 轮停歇在预定位置上。
23
③ 圆柱凸轮——凸轮是一个具有曲 线凹槽或端面曲线轮廓的圆柱，可 以看成是把移动凸轮卷成圆柱体演 化而成。
自动送料机构
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圆柱凸轮实物
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2、按从动件形状及运动类型分：
①尖顶从动件 ②滚子从动件 ③平底从动件 ④直动从动件 ⑤摆动从动件
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三、凸轮机构的应用举例
1、自动送料机构
二、特点和应用
从动轮每转一周的停歇时间、运动时间及每次转动的角度
变化范围都较大，设计较灵活；但加工工艺复杂，从动轮在运
动开始，终了时冲击较大，故一般用于低速、轻载场合。
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图 ４ 滚子转速与凸轮转角的关系 ． ４ Ｒ ﹨ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎｒ ｏ ｔ ａ ｒ ｙｓ ｐ ｅ ｅ ｄｏ ｆ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｄｒ ｏ ｔ ａ ｒ ｙａ ｎ ｇ ｌ ｅｏ ｆ ｃ ａ ｍ
在 △爭 爫爢 中 ｔ ａ ｎ犤 ＝ ｔ ａ ｎ犜 牜 ｓ ｉ ｎ犜 ＝ ＝ 犱＋ 牜 ｃ ｏ ｓ犜 犱 ｓ ｅ ｃ犜 ＋１ 牜 犱 ′ 燉 犱 ＝ 犱 ２ 槡１＋ ｔ 犱 犜＋ １ ａ ｎ 牜 牜 犱 ′ 燉 犱 犱
文章编号 ：１ ６ ７ ３ ３ １ ９ ３ （ ２ ０ １ ０ ） ０ ２ ０ １ ２ ２ ０ ６
．Ｂ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇｍｅ ｍｂ ｅ ｒｔ ｏｒ ｏ ｔ ａ ｔ ｅａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇｔ ｏａｐ ｒ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄｒ ｕ ｌ ｅ ｕ ｔｔ ｈ ｉ ｓｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓｉ ｎｃ ｏ ｍｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ．Ｔ ｄ ｒ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍｏ ｆｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇｃ ａ ｍ ａ ｎ ｄｒ ｏ ｔ ｏ ｒｐ ｕ ｒ ｅ ｌ ｙｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒｉ ｓｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｄ ｈ ｉ ｓｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ
安全性差 ，使用范围受到限制 、操作技术复杂 ．研究了中心直动凸轮与定轴 转 子 纯 滚 动 传 动 机 构 ，该 机 构 包 含 一 个 用 铰 链 连 接 在 移 动 杆 件 上 的 凸 轮 和 一 个 作 定 轴 转 动 的 滚 子 ，凸 轮 匀 速 旋 转 且 与 滚 子 作 纯 滚 动 ．通 过 改 变 凸 轮 形 状 并 用 计 算 机 软 件 计 算 滚 子 的 转 速 ，控 制 了 从 动 构 件 的 转 动 规 律 ．这 一 方 法 打 破 了 调 速 电 机 的 使用条件限制 ，降低了生产成本 ，可以推广使用 ． 关键词 ： 基点 ；矢量三角形 ；描点法 ；变频调速 ；平滑调速 中图分类号 ： Ｔ ２ ２ Ｈ１ 文献标识码 ：Ａ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ 燉 ． ． １ ６ ７ ３ ３ １ ９ ３ ． ２ ０ １ ０ ． ０ ２ ． ０ ０ ７ ┄ ｊ ｉ ｓ ｓ ｎ
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，ｔ Ｔ ｈ ｅｓ ｈ ａ ｐ ｅｏ ｆｃ ａ ｍｉ ｓｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｄａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｒ ｏ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｐ ｅ ｅ ｄｏ ｆｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒｉ ｓｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄｂ ｙｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｈ ｅ ，ｒ ． ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｐ ｅ ｅ ｄｍｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓｔ ｈ ｅｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｃ ｏ ｓ ｔ ａ ｎ ｄｃ ａ ｎｂ ｅｐ ｒ ｏ ｍｏ ｔ ｅ ｄｔ ｏｕ ｓ ｅ ｓ ｍｏ ｏ ｔ ｈｓ ｐ ｅ ｅ ｄｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ
２ 滚子转速与凸轮转角的关系
如图 ３所示 ，过 爜 点沿凸轮与滚子的公切线建立 牑轴 ，沿凸轮与滚子的公法线建立 牕轴 ，设凸轮上 点 ，滚子上的 爜 点为 爜 点 ．由于凸轮与滚子作纯滚动 ，根据纯滚动原理 ，可以断定 爜 点和 的 爜 点为 爜 １ ２ １ 点速度相等 ，即 ╀ ＝╀ ． 爜 ２ 爜 １ 爜 ２ 由于滚子作定轴转动 ，╀ 的方向与半径 爫爜 垂直 （ 即沿 牑轴方向 ） ，╀ ＝牜 ，牜为滚子半径 ．凸轮作 犽 爜 ２ 爜 ２ ２ ［ ４ ］ 平面运动 ，╀ 等于基点 爭 的速度 ╀ 点绕基点 转动 速度 ╀ ，即 ╀ ＝╀ ＝ 爜 １ 爭与 爜 １ 爜 １ 爭的矢量和 爜 １ 爭＋╀ 爜 １ 爭．又 ╀ 爜 １ 因杆 爭 垂直 ，╀ ，所以 ╀ ＝╀ ．根 爞沿轨道 爟 上下移动 ，故 ╀ 爜 犽 ╀ 爜 ２ 爜 ２ 爭＋╀ 爜 １ 爭． 爭沿铅垂线方向 ．╀ 爜 １ 爭与 爭 爜 １ 爭＝犱 １ 据 ╀ ＝╀ 爜 ２ 爭＋╀ 爜 １ 爭可以作出矢量三角形 ，如图 ３所示 ． 现将图 ３局部放大为图 ４，在图 ４中作直线 爫爢 交于 爢 ⊥爭 ，与直线 爭 ；作直线 爭 ，与直 爜 爜 爣⊥爫爜 交于 爣．凸轮向径 爭 是凸轮轮廓曲线和滚子圆在 爜 点的公法线 ，直 线 爫爜 ＝犱 ，滚子半径 爫爜 ＝牜 ．爫爜 爜
﹥ ┇ ┋ ┃ ┃ ┈ │﹣ ┈ ┄ ┃ ┊ ┇ ┄ ━ ━ ┃ ┄ ┐ ﹤ ┃ ┉ ┇ ┇ ┃ ┈ ━ ┉ ┃ ﹤ │ ┃ ┄ ┉ ┄ ┇┄ ﹨ ┍ ﹢ ┍ ┈
１ ， ２ Ｌ Ｉ ＡＮＧ Ｗａ ｎ ｊ ｉ
′ ２ ２
＝
＋１ １＋ 槡 犱
犱 ′ 燉 犱 ＝ １ ２ ′ ２ 槡犱 ＋ 犱 ＋１ 牜
犱 ′ 牜 犱 ′ ． ＝ ２ ′ ２ 犱 ２ ′ ２ 槡 ＋ 犱 ＋牜 犱 犱 犱 槡犱 ＋ 犱 ＋ 犱 牜 在 △爭 中 －犤 ，所以 爫爣 ，∠爭 爫爣＝犜 ｔ ａ ｎ （ 犜 －犤 ）＝ 犱 ｓ ｉ ｎ犜 ｔ ａ ｎ犜 ｔ ａ ｎ犜 ＝ ＝ ＝ 牜 ＋犱 ｃ ｏ ｓ犜 牜 牜 ２ 槡１＋ ｔ ｓ ｅ ｃ犜 ＋１ ａ ｎ 犜＋ １ 犱 犱 犱 ′ 燉 犱 ＝
中 北 大 学 学 报（ 自然科学版 ） ２ ０ １ ０年 第 ３ １卷 第 ２期 ． ３ １ Ｎｏ ． ２ ２ ０ １ ０ Ｖｏ ｌ 总第 期 （ ） ﹢ ﹨ ﹪ ﹫ ﹦ ﹫ ﹨﹤ ﹪﹫ ﹢ ﹢ ﹢ ﹤ ﹫ ﹦ ﹤ ﹦﹦ ﹥ ﹫ ﹫ （ １ ３ ０ ） （ ． １ ３ ０ ） Ｓ ｕ ｍ Ｎｏ
１ ２ ４
中 北 大 学 学 报（ 自然科学版 ）
２ ０ １ ０年第 ２期
线 爭 与 爫爜 的夹角为 犜 ＝犱 ′ 燉 ． ，根据前面的结论 ，ｔ ａ ｎ 犜 犱 爜
图 ３ ╀ ， ╀ 爜 ２ 爜 １ 爭和 ╀ 爭的矢量关系 ． ３ Ｖｅ ， ﹨ ｃ ｔ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ╀ 爜 ２ ｎ ｄ╀ ╀ 爜 １ 爭ａ 爭
，ａ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｓａｃ ａ ｍ ｗｈ ｉ ｃ ｈｉ ｓｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄｗｉ ｔ ｈｔ ｈ ｅｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎｍｅ ｍｂ ｅ ｒｂ ａ ｒｂ ｙｔ ｈ ｅｈ ｉ ｎ ｇ ｅｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｎ ｄａｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒｗｈ ｉ ｃ ｈ
．Ｔ ，ａ ． ｍａ ｋ ｅ ｓｔ ｈ ｅｆ ｉ ｘ ｅ ｄａ ｘ ｉ ｓ ｒ ｏ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ｅｃ ａ ｍｒ ｅ ｖ ｏ ｌ ｖ ｅ ｓ ａ ｔ ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｎ ｄｄ ｏ ｅ ｓ ｐ ｕ ｒ ｅｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇｗｉ ｔ ｈｔ ｈ ｅｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ
图 ２ 凸轮轮廓线某点处的向径与法线的夹角 ． ２ Ａｎ ﹨ ｇ ｌ ｅｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎｒ ａ ｄ ｉ ｕ ｓｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ ａ ｔ ａｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｏ ｆ ｃ ａ ｍｏ ｕ ｔ ｌ ｉ ｎ ｅ
１ 凸轮轮廓线某点处的向径与法线的夹角
如图 ２所示的凸轮 是一 个变 向径的 盘形 零件 ，以 某一 条向径 爭 爛为 始边 ，任一 条向 径 爭 爜的极 角为 ，极径为 犱 ，可建立函数关系式 犱 ＝犱 （ ） ．直线 爭 ，由高 犺 犺 爜 与凸轮轮廓曲线在 爜 点法线 爜 爫的夹角等于 犜 等数学可得 ，ｔ ＝犱 ′ 燉 ． ａ ｎ 犜 犱
（ １ ．Ｃ ，Ｃ ，Ｗｕ ３ ０ ０ ７ ４ ，Ｃ ； ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄＥ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｈ ｉ ｎ ａＵｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙｏ ｆ Ｇ ｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｈ ａ ｎ４ ｈ ｉ ｎ ａ ２ ．Ｔ ，Ｔ ３ ０ ０ ０ ６ ，Ｃ ） ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎＲ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈＩ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａＣ ｏ ａ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈＩ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ０ ｈ ｉ ｎ ａ
总第 １ （ ３ ０期 ）
中心直动凸轮与定轴转子纯滚动传动机构研究 （ 梁万吉 ）
１ ２ ３
按预定规律转动 ．本文针对这一问题进行了探讨 ．
１ ， ２ ］ 对当前的某些凸轮机构 ［ 加以改动 ．如图 １所示 ，凸轮作匀速转动 ，角速度为 犽 ，杆 爭 爞 沿轨道 爟 １ 上下移动 ．凸轮与滚子作纯滚动 ，爜 点是凸轮 与滚 子的接触点 ．显然 ，爜 点 是凸 轮轮 廓曲 线与 滚子 圆的
：Ｉ ，ｒ ﹢ ┈ ┉ ┇ ┉ ｎｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆｍｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｒ ｙｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｐ ｅ ｅ ｄｍｏ ｔ ｏ ｒ ｓａ ｒ ｅｕ ｓ ｕ ａ ｌ ｌ ｙｕ ｓ ｅ ｄｔ ｏａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔｔ ｈ ｅ
切 点 ．滚 子 中 心 有 一 个 固 定 铰 链 支 座 爫，爫 在 爭 点 正 下 方 ，滚 子 的 角 速 度 为 犽 ．通 过 改 变 凸 轮 的 形 ２ ［ ３ ］ 状 ，可以控制滚子的角速度 犽 的变化规律 ． ２
图 １ 中心直动凸轮与定轴转子纯滚动传动机构 ． １ Ｄ ﹨ ｒ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍｆ ｏ ｒ ｐ ｕ ｒ ｅｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇｏ ｆ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇｃ ａ ｍａ ｎ ｄｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ ｆ ｉ ｘ ｅ ｄａ ｘ ｉ ｓ