5.4.1凸轮机构基本尺寸的确定（上）在线视频

接下来我们讲第四节 凸轮机构基本尺寸的确定

在设计凸轮轮廓之前

除了需要根据工作要求选定推杆的运动规律以外

我们还需要确定凸轮机构里面的一些基本参数

你比如说我们前面所谈到的基圆的半径 偏距

还有滚子圆半径等等

一般来说这些参数的选择

除了要保证推杆

能够准确地实现预期的运动规律以外

那还应该使得机构具有较好的受力状况和紧凑的尺寸

如果这些参数选择不当

就会出现一些问题

所以我们首先看第一个

凸轮机构里面的作用力和压力角的问题

同连杆机构一样

压力角也是衡量凸轮机构受力情况好坏的一个重要的参数

所谓凸轮机构的压力角

它指的是推杆

在与凸轮的接触点处

所受正压力的方向与推杆上该点它的速度方向之间所夹的锐角

说的简单一点

就是力和速度方向线之间所夹的锐角

就像屏幕上所示

凸轮廓线上不同点

它的压力角是不一样的

在其他条件不变的情况下

压力角增大

将增大推杆和导路之间的侧向的压力

它是一种有害分力

压力角越大

有害分力也就越大

那么由它所引起的摩擦阻力也就越大

如果是我们的压力角增大到某一个数值以后

它的有害分力所引起的摩擦阻力

将大于推动推杆克服载荷的有效分力

这个时候不管我们的凸轮给推杆

它的作用力有多大

都不能够推动推杆运动

也就是机构会发生自锁

机构发生自锁的时候的压力角

我们称为临界压力角

从减小推力避免自锁

使机构具有良好的受力状况这样的观点来看

压力角我们是希望它越小越好

为了要保证凸轮机构正常的运转

应该使得最大压力角小于临界压力角

根据工程实践的经验

通常我们是这样来做的

推程的时候

对直动推杆压力角取为30°

对摆动推杆

我们通常压力角取为35°到45°

回程的时候由于受力通常会比较小

而且一般没有自锁的问题

所以许用的压力角呢我们可以取得大一些

一般取到了70°到80°

第二个我们再来了解一下

凸轮的基圆半径是如何确定的

设计凸轮机构的时候

除了要使我们的机构具有良好的受力状况以外

当然我们还是希望整个结构更加紧凑一些

而凸轮尺寸的大小取决于凸轮基圆半径的大小

基圆越大

尺寸相应的也就会越大

因此我们要获得轻便紧凑的凸轮机构

就应该要使得基圆半径尽可能的小

但是既然半径的大小和我们刚才谈到的压力角

它又有一定的关系

我们来看一下

这是一个偏置的直动尖顶推杆盘形凸轮机构

在这个图里面

我们过尖顶和凸轮廓线接触点所作的这条法线

和过凸轮轴心所做推杆导路的垂线

交于P点

由我们前面所学的瞬心的知识就可以知道

这一点就应该是凸轮与推杆

在这个位置的时候的相对速度瞬心

从这个图里面我们可以看得到其中的速度

vP值应该是等于什么

角速度乘以OP

而OP是等于速度比上角速度的

所以说根据这样一些关系式

我们可以最后推导出压力角的计算公式

从这个式子里面我们可以看到

在偏距一定推杆的运动规律

已知的条件下面

基圆半径越大

压力角就越小

所以说从改善机构的传递特性来看

而这个时候压力角较小了

但是基圆半径增大了

整个的结构尺寸也就大了

所以说这是一对矛盾

那通常我们在设计的时候是怎么做的

凸轮的基圆半径应该

是在满足压力角小于许用值的前提

下面我们来选择它

接下来我们再来谈一个偏置方位的一个概念

怎么来选择从动件的偏置方位

从动件的偏置方位

它不会影响到我们凸轮廓线的形状

选择偏置的主要目的

就是要减小从动件

在推程阶段所受的弯曲应力

我们在前面推导这个压力角的公式的时候

是把它取为了正偏置的状态

也就是现在看到的这个正偏置的状态

所推导出来的

压力角公式里面它是一个减号

如果是把它放在另外一边的时候

这个时候公式的分子的这一部分

就应该是加号

那到底是加号好还是减号好

应该是一目了然的

所以我们希望的是整个在结构设计的时候

凸轮它的推杆是处于正偏置的状态

那什么样的情况下是正偏置

就是凸轮逆时针回转

从动件右放

属于正偏置

第二种情况

凸轮顺时针回转

从动件左放置

这个时候也是正偏置

其它的两种状态

就是属于负偏置的状态了

那我们设计的时候

是希望凸轮应该处在正偏置更好

是使得我们的分子出现减号

好了 这一次课我们就上到这

谢谢大家