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0引言

在煙草包裝機械領(lǐng)域，各種平面凸輪機構(gòu)或空間凸輪機 構(gòu)被廣泛地應用于產(chǎn)品設(shè)計中，其中不乏結(jié)構(gòu)或原理新穎的 機構(gòu)形式。

空間凸輪機構(gòu)包括弧面凸輪機構(gòu)、圓柱凸輪機構(gòu)以及端 面凸輪機構(gòu)W,該類凸輪機構(gòu)的一個明顯特點是凸輪呈空間 形狀，且凸輪廓面無法沿一定方向投影成一條能夠包含凸輪 廓面特性的凸輪廓線。若平面凸輪的回轉(zhuǎn)軸線與從動件的擺 動軸線呈空間垂直狀態(tài)，則二者之間的運動則為空間運動， 平面凸輪與從動件組成的機構(gòu)也就是空間機構(gòu)。

由于平面凸輪與空間凸輪之間的特性差異，將平面凸輪 作為空間機構(gòu)的構(gòu)件之一，關(guān)鍵是要解決從動件滾子及其與 凸輪輪廓之間的嚙合問題。近年來，有不少關(guān)于空間凸輪機 構(gòu)點嚙合網(wǎng)以及球形滾子從動件S的研究，并取得了一定 的成果，也為平面凸輪空間機構(gòu)的研究提供了研究思路。

1結(jié)構(gòu)與工作原理

為該平面凸輪空間機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要 由一個平面凸輪（圖中所示為平面槽凸輪）和一個球形滾子 （球的中間部分）擺動從動件構(gòu)成。該平面凸輪的輪廓面曲 率沿凸輪軸線方向沒有變化，故其與一般平面凸輪基本相 同，但其旋轉(zhuǎn)軸心線在擺動從動件擺動的平面內(nèi)。

從動件的球形滾子以點嚙合的方式在凸輪槽內(nèi)滾動，當 滾子在凸輪的近休止段滾動時，球形滾子中心點距離凸輪回 轉(zhuǎn)中心線的距離不變，此時從動件的擺角也保持不變；當滾 子在凸輪的升程段滾動時，球形滾子中心點距離凸輪回轉(zhuǎn)中 心線的距離將逐漸增加，此時從動件的擺角相對初始位置時 也開始增大，隨著從動件擺角的變化，同時還伴隨著球形滾 子沿凸輪軸線方向在輪廓面上的滑移運動；當滾子在凸輪的 遠休止段滾動時（假設(shè)存在遠休止段），過程類似近休止段; 當滾子在凸輪的回程段滾動時，過程與升程相反，但同樣隨 著球形滾子沿凸輪軸線方向在輪廓面上的滑移運動，只是滑 移方向相反。

圖1平面凸輪空間機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

2凸輪設(shè)計

2.1建立坐標系

平面凸輪空間機構(gòu)的坐標系如圖2、3所示。固定坐標 系。-羅：z軸與凸輪的回轉(zhuǎn)軸重合，*軸重合于從動件的回轉(zhuǎn)軸(功與凸輪回轉(zhuǎn)軸(zQ的公垂線。y軸與z軸的交點即為 原點O, *軸與從動件的回轉(zhuǎn)軸的交點設(shè)為0, y軸的正向由 。指向0, x軸與從動件回轉(zhuǎn)軸砰行從動件坐標系。_f-x_fy_fz_f ■■與從動件固接的坐標系。 瑯11為從動件的回轉(zhuǎn)軸，恒與x軸平行。軸與從動件軸線重 合，方向由球形滾子中心0指向從動件坐標系原點％。該坐 標系隨從動件一起繞嶼作定軸轉(zhuǎn)動，其角位移用啓表示。

凸輪坐標系O_c—x_cy_cz_c:與凸輪固接的坐標系。z°軸為 凸輪的回轉(zhuǎn)軸，與z軸重合。原點Q與原點。重合，為凸輪的 基準點。該坐標系隨凸輪繞％軸作定軸轉(zhuǎn)動，其角位移用Q表

ZpCo

3.結(jié)束語

本文以平面凸輪和球形滾子從動件構(gòu)建了平面凸輪空 間機構(gòu)，論述了該機構(gòu)的工作原理，推導出了凸輪輪廓坐標 公式，方便了該機構(gòu)今后在實際工程中的應用。該類型空間 機構(gòu)能夠在一般空間凸輪機構(gòu)或平面凸輪機構(gòu)無法正常工 作的場合下工作，拓寬了凸輪機構(gòu)的應用范圍

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