【正文】 CAD可以繪制精確的凸輪。錄制仿真了動(dòng)畫影象,通過在輪廓曲線上找特殊點(diǎn)的策略,驗(yàn)證了該凸輪機(jī)構(gòu)在純滾動(dòng)接觸階段內(nèi)接觸點(diǎn)都在瞬心線上的特征早期的工程技術(shù)人員大多采用作圖法繪制凸輪輪廓，這種方法的效率低、精度差、很難精確地得到壓力角和曲率半徑等設(shè)計(jì)參數(shù)。如何實(shí)現(xiàn)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的純滾動(dòng)接觸是解決相對(duì)滑動(dòng)接觸方式,并迅速提高凸輪機(jī)構(gòu)工作效率的最有效途徑。只需設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，就可使從?dòng)件實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便。裝配完成后再與自行研制的SZP820型輸紙機(jī)連接進(jìn)行高速輸紙?jiān)囼?yàn)，取得了很好的工程實(shí)際效果，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。該機(jī)構(gòu)為國(guó)外印鈔機(jī)械公司如KBA等擁有的獨(dú)特專門技術(shù)。 考慮到共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)的裝配精度對(duì)超越式進(jìn)紙的效果起著非常重要的影響，論文對(duì)于盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)的裝配精度控制也做了較為詳細(xì)的控制分析，建立合理可行的裝配技術(shù)方案。 文中所研究的進(jìn)紙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)關(guān)鍵是一共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)。根據(jù)分析結(jié)果,完成了一套能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的純滾動(dòng)接觸凸輪機(jī)構(gòu)的完整輪廓曲線設(shè)計(jì)的方案,設(shè)計(jì)得到的凸輪機(jī)構(gòu)不但能夠在回程、近休止和推程的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)階段保持純滾動(dòng)接觸,還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)休止運(yùn)動(dòng)階段,并且針對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同但行程大小不同的凸輪機(jī)構(gòu)提出縮放輪廓的設(shè)計(jì)方式,大大簡(jiǎn)化了該種凸輪機(jī)構(gòu)的制造工藝。凸輪機(jī)構(gòu)之所以能在各種自動(dòng)機(jī)械中獲得廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗嬗袀鲃?dòng)、導(dǎo)引及控制機(jī)構(gòu)的各種功能。凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、從動(dòng)件或從動(dòng)件系統(tǒng)和機(jī)架組成，凸輪通過直接接觸將預(yù)定的運(yùn)動(dòng)傳給從動(dòng)件。但是由于凸輪與從動(dòng)件之間的高副接觸方式會(huì)增加機(jī)構(gòu)的功率損耗,因此對(duì)其在高效率傳動(dòng)系統(tǒng)中的使用形成了較大限制。如何實(shí)現(xiàn)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的純滾動(dòng)接觸是解決相對(duì)滑動(dòng)接觸方式,并迅速提高凸輪機(jī)構(gòu)工作效率的最有效途徑。凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)用于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，可以產(chǎn)生復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括變速范圍較大的非等速運(yùn)動(dòng)，以及暫時(shí)停留或各種步進(jìn)運(yùn)動(dòng)；凸輪機(jī)構(gòu)也適宜于用作導(dǎo)引機(jī)構(gòu)，使工作部件產(chǎn)生復(fù)雜的軌跡或平面運(yùn)動(dòng)；當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)用作控制機(jī)構(gòu)時(shí)，可以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)工作循環(huán)。最后,以一個(gè)實(shí)際凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為例,設(shè)計(jì)出一套完整凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線,并在三維軟件Solidworks中建立模型,利用COSMOSMotion軟件對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,測(cè)量運(yùn)動(dòng)過程中從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特征,發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果與計(jì)算結(jié)果一致。該機(jī)構(gòu)為國(guó)外印鈔機(jī)械公司如KBA等擁有的獨(dú)特專門技術(shù)。裝配完成后再與自行研制的SZP820型輸紙機(jī)連接進(jìn)行高速輸紙?jiān)囼?yàn)，取得了很好的工程實(shí)際效果，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。本論文對(duì)其進(jìn)行了較為深入的研究分析，系統(tǒng)闡述了超越式進(jìn)紙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理和主關(guān)鍵機(jī)構(gòu)共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理和參數(shù)化設(shè)計(jì)，推導(dǎo)出參數(shù)設(shè)計(jì)函數(shù)方程，并對(duì)共軛盤形分度凸輪的加速度通用公式做了詳細(xì)的推導(dǎo)與實(shí)踐應(yīng)用。論文中所涉及的理論分析和制造工藝，對(duì)此類平面凸輪的參數(shù)設(shè)計(jì)和制造提供了一條有效的工程技術(shù)途徑。其缺點(diǎn)是：凸輪與從動(dòng)件為點(diǎn)接觸或線接觸，壓強(qiáng)大，易于磨損，難加工，成本高。基于“兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以用與這兩構(gòu)件相固連的1對(duì)瞬心線的純滾動(dòng)來實(shí)現(xiàn)”這1瞬心線性質(zhì),推導(dǎo)出能夠滿足預(yù)定的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求的純滾動(dòng)接觸直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線的計(jì)算公式,并研究了該種凸輪機(jī)構(gòu)的臨界壓力角、許用壓力角、機(jī)構(gòu)效率、基圓半徑等各項(xiàng)參數(shù)的特征和機(jī)構(gòu)特征。在CAD二維設(shè)計(jì)階段，CAD的作用僅僅是使工程人員得以擺脫煩瑣、精度低的手工繪圖，可重復(fù)利用已有的設(shè)計(jì)方案。參數(shù)化設(shè)計(jì)具有造型精確，造型速度快，避免了手工取點(diǎn)造型的復(fù)雜過程，完成三維實(shí)體模型可以不斷的修改的特點(diǎn)?，F(xiàn)代三維CAD已經(jīng)輻射到對(duì)整個(gè)制造企業(yè)生產(chǎn)、管理進(jìn)行全方位的輔助，對(duì)制造業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件中推程角Φo=90?從動(dòng)件在推程時(shí)按等速、等加速、等減速及按正弦加速度、余弦加速度運(yùn)動(dòng)，取凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角[α]=30?根據(jù)諾模圖可確定其最小基圓半徑，即h/rb=,由此可近似的確定最小基圓半徑為r min=h/=2/即取r min=r0。，當(dāng)繞線軸3快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)齒輪帶動(dòng)凸輪1緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，通過凸輪輪廓與尖頂A之間的作用，驅(qū)使從動(dòng)件2往復(fù)擺動(dòng)，因而使線均勻地纏繞在軸上。當(dāng)帶有凹槽的凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過槽中的滾子，驅(qū)使從運(yùn)件2作往復(fù)移動(dòng)。它的缺點(diǎn)是凸輪輪廓與從動(dòng)件之間為點(diǎn)接觸或線接觸，易于磨損，所以通常多用于傳力不大而需要實(shí)現(xiàn)特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律場(chǎng)合。這種凸輪是一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)并且具有變化半徑的盤形零件，如圖31和圖32所示。將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體即成為圓柱凸輪，如圖 所示。(2)滾子從動(dòng)件。如圖所示，從動(dòng)件與凸輪輪廓表面接觸的端面為一平面。為了使凸輪與從示 例 : 內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)（）、 繞線機(jī)構(gòu)（）、沖床裝卸料機(jī)構(gòu) （）、送料機(jī)構(gòu)（） 從以上所舉各列可以看出凸輪機(jī)構(gòu)：組成： 原動(dòng)件1——凸輪具有變化向徑或變化輪廓曲線，常為等速回轉(zhuǎn)。這種從動(dòng)件結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，尖頂能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，因此理論上可以實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。(3) 平底從動(dòng)件從動(dòng)件的端部是一平底，這種從動(dòng)件與凸輪輪廓接觸處在一定條件下易形成油膜，利于潤(rùn)滑，傳動(dòng)效率較高，且能傳動(dòng)較大的作用力，故常用于高速凸輪機(jī)構(gòu)中，（c）所示。 以凸輪回轉(zhuǎn)中心到其輪廓的最小向徑為半徑所繪制出的圓稱為基圓，半徑用r0表示。當(dāng)凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)Φs角時(shí)，從動(dòng)件與凸輪廓線BC段接觸，BC是以O(shè)為圓心的一段圓弧，因此從動(dòng)件靜止不動(dòng)，這其間從動(dòng)件呈休止?fàn)顟B(tài)，對(duì)應(yīng)的Φs角叫遠(yuǎn)休止角(Φs)。）所示，其橫坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角(因通常凸輪等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，故橫坐標(biāo)也代表時(shí)間t)，縱坐標(biāo)代表從動(dòng)件位移，表明從動(dòng)件位移與凸輪轉(zhuǎn)角或時(shí)間t的關(guān)系曲線稱為從動(dòng)件的位移曲線。從動(dòng)件在推程、回程時(shí)的位移、速度和加速度方程分別為 （51）和 （52）與式（51）相應(yīng)的從動(dòng)件曲線、。以推程為例，設(shè)從動(dòng)件在前半個(gè)推程作等加速運(yùn)動(dòng)，后半個(gè)推程作等減速運(yùn)動(dòng)，兩段加速度的絕對(duì)值相等，則推程前半段位移方程為 （a）當(dāng)時(shí)，即 則 （b）將式（b）代入式（a），得，推程后半段的位移方程可由運(yùn)動(dòng)線圖的對(duì)稱性求得。如圖所示，用同樣方法可求得等減速段的位移曲線。用光滑曲線連接這些點(diǎn)，即得到從動(dòng)件的位移線圖，其方程為圖中及，由此可導(dǎo)出從動(dòng)件在推程時(shí)的位移、速度和加速度方程為 （）用同樣方法可導(dǎo)出從動(dòng)件在回程時(shí)運(yùn)動(dòng)方程為 （）由上可知，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度為余弦，故又稱其為余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。第三章 盤形凸輪的設(shè)計(jì)方法凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，就是根據(jù)給定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線。今已知從動(dòng)件的位移線圖（）、凸輪的基圓半徑rb(最小半徑rmin)，凸輪以等角速度ω1順時(shí)針回轉(zhuǎn)，要求繪出此凸輪的輪廓。由于尖頂始終與凸輪輪廓相接觸，所以反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡就是凸輪輪廓。A39。A39。④在位移線圖上量取各個(gè)位移量，并在相應(yīng)的射線上截取A1 A39。⑤將A0、AA…、A3各點(diǎn)連成光滑的曲線，便得到所要求的凸輪輪廓。平底從動(dòng)件的凸輪輪廓的繪制方法與上述相似。三、偏置從動(dòng)件盤形凸輪當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)造不允許從動(dòng)件軸線通過凸輪軸心時(shí)，或者為了獲得較小的機(jī)構(gòu)尺寸，機(jī)械中有時(shí)采用偏置從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。因此，若以凸輪回轉(zhuǎn)中心O為圓心，以偏距e為半徑作圓稱為偏距圓，則從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中依次占據(jù)的位置必然都是偏距圓的切線（圖中B1AB2AB3A3…），從動(dòng)件的位移（A1 A39。四、凸輪輪廓曲線繪制設(shè)計(jì)對(duì)心尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓，已知從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如右圖所示，凸輪以角速度ω按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，基圓半徑rb=25mm，行程h=4mm，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理設(shè)計(jì)出凸輪輪廓曲線且步驟如下： 取長(zhǎng)度比例尺uL=，畫出基圓和從動(dòng)件尖頂離軸心O最近是從動(dòng)件的初始位置，如圖左所示，從動(dòng)件與凸輪輪廓在點(diǎn)BO(CO)杰出的位置， 在基圓上自O(shè)CO開始，沿ω的反方向量取推程角Φo=90?遠(yuǎn)休止角Φs=30?，回程角Φo39?！瓌t1139。、C2B2=2239。 0，實(shí)際輪廓為一平滑線。 0，實(shí)際輪廓曲線發(fā)生相交，圖中陰影部分的輪廓曲線在實(shí)際加工時(shí)將被切去，使這一部分運(yùn)動(dòng)規(guī)律無法實(shí)現(xiàn)。圖314所示為尖頂直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。由以上分析可以看出，為了保證凸輪機(jī)構(gòu)正常工作并具有一定的傳動(dòng)效率，必須對(duì)壓力角加以限制。常見的依靠外力維持接觸的凸輪機(jī)構(gòu)，其從動(dòng)件是在彈簧或重力作用下返回的，回程不會(huì)出現(xiàn)自鎖。用圖解法檢驗(yàn)時(shí)，可在凸輪理論輪廓曲線比較陡的地方取若干點(diǎn)（如圖中的BB2等點(diǎn)），作出過這些點(diǎn)的法線和從動(dòng)件B