弧面分度凸轮机构

　　介绍了弧面分度凸轮机构的工作原理与发展历程，并从几何学与运动学、动力学、制造、检测及误差等方面对弧面分度的研究进行了详细阐述，对该机构的研究方向与重点进行了分析与展望

　　弧面分度凸轮机构摘要：介绍了弧面分度凸轮机构的工作原理与发展历程，并从几何学与运动学、动力学、制造、检测及误差等方面对弧面分度的研究进行了详细阐述，对该机构的研究方向与重点进行了分析与展望。关键词：弧面分度凸轮机构；结构设计；动力学分析Abstract:IntroducedglobularindexingCAMmechanismsprincipledevelopmentcourse,dynamics,manufacturing,testmeasurementerrorglobularindexingdetaileddescriptionresearchdirectionprospectKeywords:globularindexingCAMmechanism;Structuredesign;Dynamicsanalysis引言当前，机械产品正沿着两个方向发展：一是大型化、自动化、精密化、高速化和成套化，二是小型化、多功能、结构简单、使用可靠和成本低廉。在此发展进程中，各种各样的自动机械占有令人瞩目的重要地位。随着微电子技术的发展，微机控制的自动机械也有了较快的发展。然而由于它受运行速度、可靠性与价格等因素的限制，在较长时期内仍然不可能大量取代采用凸轮及其组合机构的自动机械。以凸轮机构为核心，已发展出成千上万种高效、小型、简易、精密、价廉的自动机械，遍布各行各业。弧面分度凸轮机构又称为蜗形分度凸轮机构或滚子齿形分度凸轮机构，该机构由弧面分度齿轮、从动转盘以及在从动转盘径向均部的滚子组成。基于大量的文献检索，从几何学、动力学、结构设计、制造与检测等方面对我国目前该领域的研究进行了全面的综述，并对其未来的发展进行简明的分析。几何学与运动学研究弧面凸轮的轮廓曲面为不可展的空间曲面，要实现凸轮的设计与制造，首先必须对该机构的啮合原理进行分析，求出凸轮的轮廓曲面方程。我国对弧面分度凸轮机构的研究也是从弧面凸轮的几何学与运动学研究开始的。通过对弧面分度凸轮机构的几何学与运动学的深入研究，为弧面凸轮的设计、制造及其动力学研究提供了坚实的理论基础。结构设计与研究传统的弧面分度凸轮机构是种典型的线接触啮合传动，由于在接触线上各点的相对速度不同，从而造成弧面凸轮的工作曲面磨损不均匀。并且，弧面凸轮工作曲面形态复杂，从而给生产加工带来了极大的困难。为了克服这些缺点，国内外学者在弧面分度凸轮机构的机构设计方面做了大量的研究工作，也提出了很多有益的设想。弧面分度凸轮机构的制造弧面分度凸轮机构主要用于各种需要高速传动和分度的自动机械中，对弧面凸轮的加工精度、表面质量和耐磨性具有很高的要求。并且，该机构的装配与啮合传动对各种类型的形状误差和位置误差十分敏感。因此，如何提高弧面分度凸轮机构的加工质量始终是人们关注的焦度凸轮的加工，以减少刀具的制造成本；采用两重包络法实现弧面凸轮的加工。检测和误差分析在弧面凸轮的加工过程中，加工中心距误差、刀具半径误差、刀具转角误差等都会引起凸轮的廓面形状误差，从而造成装配过程中的啮合间隙或干涉弧面分度凸轮机构，影响高速运动情况下的动态性能，降低从动盘的分度与定位精度。因此，研究弧面凸轮制造误差或加工精度的影响因素，探索有效的测量手段，是保证弧面分度凸轮机构的质量关键：采用矢量法分析弧面凸轮廓面的原始加工误差及其对弧面分度凸轮机构从动件运动规律的影响；三坐标测量机是复杂曲面精确测量的有效手段，也是实现弧面凸轮精确测量的主要工具。目前，我国已经有了弧面凸轮的系列产品，建立完善合理的精度指标体系已刻不容缓。如果能够实现弧面凸轮的制造过程中的在线检测轴向倒角尺寸，并规定凸轮轮廓曲面的应检验项目,将可以大大提高弧面凸轮的加工质量。研究展望传统的间隙分度机构相比，弧面分度凸轮机构在动力学性能、承载能力、分度精度以及分度的速度方面均有不可比拟的优越性，已广泛运用与烟草机械、包装机械、加工中心的换刀机械手等自动机械中，被誉为是最理想的间隙传动机构，具有广泛的市场前景。从目前弧面凸轮的研究和发展分析法向齿廓，关于弧面凸轮未来的研究重点与方向可能分为如下几个方面：（1）在弧面分度凸轮机构的啮合原理和结构的设计方面，主要是针对现有弧面凸轮在实际应用中存在的缺陷，结合其它理论以相对成熟的传动机构，如涡轮蜗杆传动、齿轮传动、滚珠丝杠传动等，对弧面凸轮在原理上和结构上进行改进渐开线蜗杆。如点啮合弧面分度凸轮机构、球面包络蜗杆分度凸轮机构以及平面包络蜗杆分度凸轮机构等，就是在这样思维方式下构想出来的。（2）在弧面分度凸轮机构动力学研究方向，弧面分度凸轮机构主要是运用于高速、高精度的分度与传动场合，动力学性能的好坏将是弧面凸轮设计与制造质量的主要评价指标之一。有关弧面凸轮的动力学研究一直是该领域的一个难题，也将是该领域的重要研究方向。结语：随着计算机辅助设计/计算机辅助制+9CAD/CAM）技术的日益普及，新材料与热处理新工艺的发展，凸轮的设计与制造已变得十分方便而精确，凸轮的使用寿命大幅度延长，制造成本不断下降。可以预计，凸轮机构在自动机械中的应用范围将越来越广泛，其工作性能将获得明显的改善，从而将更好地促进自动机械的发展。参考文献：[1]王其超，马丽敏.新型球面包络蜗杆分度凸轮机构的研究[J].西北轻工业学院学报，2009（5）：10-13.[2]曹西京，曹巨江.超薄型弧面凸轮钢球减速机的设计与研究[J].2009（2）：19-21.[3]贺伟，彭国兴，等.弧面分度凸轮机构传动系统非线性动力学特性研究[J].机械工程学报，2008（12）：35-37.[4]周定武，王建强.弧面凸轮五轴联动数控行星磨削设备的应用[J].吉林工业大学学报，2008（8）：78-80.[5]陶学恒制动衬带，王其超.新型平面包络蜗杆分度凸轮机构的原理与分析[J].机械科学与技术，2008（2）：123-125.[6]刘昌祺（中），牧野洋（日），曹西京（中）.凸轮机构设计[M].北京：机械工业出版社，2007.