凸轮机构的压力角、基圆半径

凸轮机构的压力角、基圆半径

设计凸轮机构时，不仅要使其能实现预期的运动规律，还要使其具有良好的传力性能和紧凑的结构尺寸。传力性能直接影响机构的摩擦、磨损、效率和自锁，且与凸轮机构尺寸有关。

一、凸轮机构的压力角

在不考虑摩擦力的情况下，从动件的运动方向和凸轮作用于它的法向力方向之间所夹的锐角α称为压力角。

上图所示为凸轮机构在推程中某位置的情况，为作用在从动件上的外载荷，如不计摩擦，则凸轮作用在从动件上的力沿着接触点处的法线方向。将分解成沿从动件轴向和径向的两个分力，即

式中，α称为压力角，是从动件在接触点所受力的方向与该点速度方向的夹角（锐角）。

压力角α越大，有效分力越小，有害分力越大。当α大到某一数值时，必将会出现<的情况。

这时，不论施加多大的，都不能使从动件运动，这种现象称为自锁。

因此，为了保证凸轮机构的正常工作，必须对凸轮机构的压力角进行限制。

工程上要求：

一般情况下，推程时直动从动件凸轮机构的[α]=30°40°，摆动从动件凸轮机构的[α]=40°50°；回程时一般不会发生自锁，故取[α]=70°~80°。

从传动效率来看，压力角越小越好，但压力角减小将导致凸轮尺寸增大，因此在设计凸轮时要权衡两者的关系，使设计达到合理。

二、凸轮机构的基圆半径

（一）根据凸轮的结构确定

凸轮轴

单独制造凸轮

（二）根据压力角确定

设计凸轮时，基圆半径取较小时，可使凸轮机构结构紧凑，但基圆半径取得过小时凸轮机构的压力角会增大。因此，在设计凸轮时要权衡两者的关系，使设计达到合理。

设计时：在保证α≤[α]前提下，使r0减小(占空间小)。

（三）凸轮轮廓大小与滚子半径的关系

——工作轮廓的曲率半径

——理论轮廓的曲率半径

——滚子半径

当凸轮理论轮廓曲线为内凹时，ρa＝ρ＋rT，可以做出正常的实际轮廓曲线。

当凸轮理论轮廓曲线为外凸时，ρa＝ρ- rT，可以分为三种情况：

（1）ρ>rT，ρa>0，可以做出正常的实际轮廓曲线；

（2）ρ=rT，ρa=0，这时凸轮实际轮廓曲线变尖，这种轮廓极易磨损，磨损后就会改变从动件预定的运动规律，所以不能付之实用；

（3）ρ< rT，ρa<0，这时实际轮廓曲线发生相交，一部分轮廓曲线在实际加工时被切去，使这一部分运动规律无法实现，运动失真。

因此，对于外凸轮廓，要保证正常工作，应使：。

内外凸轮廓