凸轮机构设计实例分享

例3-1　设有一对心直动滚子推杆盘形凸轮，工作条件为高速轻载。对推杆的运动要求为：当凸轮转过90°时，推杆上升15 mm，凸轮继续转过90°时，推杆停止不动；凸轮再继续转过60° 时，推杆下降15 mm，凸轮转过其余角度时，推杆又停止不动。试设计该凸轮机构并校核该凸轮机构的最大压力角。

解　1）初步确定凸轮机构的基本尺寸

在设计时先要确定凸轮机构的基本尺寸初步确定凸轮的基圆半径为r0=50 mm，推杆滚子半径为rr=10 mm。其次要选定推杆的运动规律，具体工作条件为高速轻载，应选用amax和jmax较小的运动规律，以保证推杆运动的平稳性和工作精度。查阅资料可得，对本题推程运动规律可选用正弦加速度运动规律，回程运动规律可选用多项式运动规律。

2）求理论廓线

对于对心直动滚子推杆盘形凸轮，凸轮的理论廓线的坐标可令e=0，s0=r0，求得

x=(r0+s)sinδ,y=(r0+s)cosδ

式中：位移s 应分段计算，具体如下。

（1）推程阶段。推程阶段的表达式为

（2）远休止阶段。远休止阶段的表达式为

（3）回程阶段。回程阶段的表达式为

（4）近休止阶段。近休止阶段的表达式为

（5）推程阶段的压力角和回程阶段的压力角为

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取计算间隔为5°，将以上各相应值代入式（3-20）计算理论廓线上各点的坐标值。在计算时应注意：在推程阶段取δ=δ1，在远休止阶段取δ=δ01+δ2，在回程阶段取δ=δ01+δ02+δ3，在近休止阶段δ=δ01+δ02+δ03+δ4。计算结果见表3-1。

3）求工作廓线由式（3-14）得

（1）推程阶段δ1=[0，π/2]，则有

（2）远休止阶段δ2=[0，π/2]，则有

（3）回程阶段δ3=[0，π/3]，则有

（4）近休止阶段δ4=[0，2π/3]，则有

计算结果为凸轮工作廓线各点的坐标，见表3-1。

表3-1　例3-1 表

续表

综上所述，推程阶段的最大压力角为18.374°，相应的凸轮转角为45°；回程阶段的最大压力角为25.037°，相应的凸轮转角为210°。