摘 要

圆弧凸轮的轮廓由数段平滑连接的圆弧所构成，来代替一般的凸轮轮廓曲线，可大大降低凸轮轮廓加工的难度和成本，广泛应用于对从动件运动规律无严格要求的中低速场合，例如柴油机喷油泵、缝纫机送料机构、内燃机配气机构等。工程和实际应用较多的圆弧凸轮是六圆弧凸轮。但目前对六圆弧凸轮解析和研究尚不充分，比如在圆弧凸轮机构中参数的相互关系，机构的运动规律不详细并且只研究了机构的推程却很少研究凸轮的回程，不能完整的研究其特性。

本文针对偏置直动从动件六圆弧凸轮机构研究导出了凸轮廓线，位移，速度，加速度，压力角等关系的通用表达式，给出了计算流程并得出廓线曲线及机构性能指标曲线图并且得出了一些结论对工程应用中具有一定的帮助和意义。

关键词：位移；速度；加速度；压力角

ABSTRACT

Arc cam outline consists of several smooth connection of circular arc, instead of the cam contour curve commonly, can greatly reduce the difficulty of the cam contour machining and cost, are widely used in the follower motion without strict requirements in the low speed situation, such as diesel engine fuel injection pump, sewing machine valve-train conveying mechanism, internal combustion engines, etc. Engineering and practical application more cam arc cam is six. But the current research on six arc cam parsing and it is not sufficient, such as the relationship of the parameters in arc cam mechanism, the motion law of agency is not detailed and only studied the mechanism of return, pushing course seldom study the cam cannot complete study their characteristics.

Based on offset six arc cam mechanism with straight moving follower the cam profile is deduced, and the displacement, velocity, acceleration, the general expression of pressure Angle relationship, gives the calculation process and profile curve and institutional performance curve and some conclusions are drawn to certain help and the significance in engineering application.

Key words： displacement; speed; acceleration; pressure angle

目录

1 前言 1

1.1 六圆弧凸轮的学术背景 1

1.2 研究目的及意义 1

1.3 国内外研究概况 1

1.4 Excel简介和使用 3

2 偏置直动从动件六圆弧凸轮机构 4

2.1 定义与公式 4

2.1.1 定义 4

2.2解析法设计计算流程 9

2.3实例 11

3 结 论 31

致 谢 32

参考文献 33

1前言

1.1 六圆弧凸轮的学术背景

凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构。工程中应用较多的圆弧凸轮是六圆弧凸轮机构。本文针对偏置直动从动件六圆弧凸轮机构进行设计分析。

1.2 研究目的及意义

本文采用的反转法来进行分析。假设凸轮不动，使得机架转动，给出凸轮的轮廓线，求出从动件运动规律并对其进行特性分析。本文主要研究分析分析从动件的位移、速度、加速度、压力角的数值，利用Excel软件开发出能根据已知条件来自动设计和绘制其凸轮轮廓曲线、从动件运动线图和压力角线图。通过以上研究和设计，熟悉凸轮机构的运动学分析和设计方法，提高使用相关软件进行设计计算及绘图仿真的能力。

1.3 国内外研究概况

针对圆弧凸轮机构，国内外学者发表了很多重要文献为本文提供了重要帮助。

文[1]显示凸轮机构的优点是：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运动，而且结构简单、设计方便，因此在轻工、纺织、等工作机械中获得广泛应用。缺点是：①凸轮与从动件间为点或线接触，易磨损，只宜用于传力不大的场合；②凸轮轮廓加工比较困难；③从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得笨重。

文[2]显示工程中应用较多的圆弧凸轮是六圆弧凸轮机构。在直角平底直动从动件六圆弧凸轮机构中，给定的原始设计参数是从动件冲程h，凸轮推程运动角Φ，远休止角Φs,，回程运动角Φ’。近休止角Φs’按总运动角为2π的条件确定，给定凸轮基圆半径Rb，则可得各段圆弧的偏心距ei和圆弧半径Rki。

文[3]显示了凸轮机构是工程中用以实现机械化和自动化的一种重要驱动和控制机构，在工作机械中获得广泛应用并显示了凸轮轮廓曲线的设计和凸轮机构基本尺寸的确定。

文[4]通过坐标变换导出了各段轮廓线在同一坐标系下的表达式，通过模拟有效机构模型从而得出从动件位移、速度、加速度公式，为数控加工提供了理论基础。

文[5]显示了凸轮理论廓线的解析设计及多种解答的工程可用性。

文[6]导出了凸轮推程的两圆弧廓线连接点和回程的两圆弧廓线的连接点的向径的计算式为解析法的设计研究提供了重要公式。

文[7]显示了圆弧凸轮在生产实践中的应用。

文[8]显示了针对大功率柴油机双气门配气机构．建立了多自由度动力分析模型．并在动力分析的基础上建立了几何凸轮型线的动态优化设计模型.优化模型以凸轮型线丰满系数为目标函数，以机构动力性能、强度及润滑条件等作为约束条件，可对凸腹圆弧凸轮、圆弧切线凸轮及凹腹圆弧凸轮进行优化设计.设计实例表明，优化的凸轮型线不仅可以使型线达到较大丰满系数，而且可改善机构性能。 上述文献在我们研究凸轮机构中给予了我们很多理论上的帮助，但是同时也存在很多不足：①在圆弧凸轮机构中参数的相互关系，机构的运动规律不详细；②只研究了机构的推程却很少研究凸轮的回程，不能完整地研究其特性；③没有开发出设计计算和绘制机构简图、运动和性能参数曲线的软件并用3D软件进行建模和运动仿真。

1.4 Excel简介和使用