弧面分度凸轮机构研究的回顾与展望

　　［５］胡秉辰等.弧面分度凸轮轮廓曲面检测方法的新构思.机械工程学报，1992,(5)：72-76.

　　［６］傅燕鸣.弧面分度凸轮机构的的分析与设计.上海工业大学机械系硕士论文,1998.

　　弧面分度凸轮机构在高速高精度传动和分度运动中有着不可替代的优越性，但是仅仅提高凸轮的加工精度并不能保证系统有良好的动态特性，为此动力学研究已经成为凸轮机构的一个重要研究课题。对凸轮机构动力学的研究可以追溯到上世纪50年代，随后的几十年，凸轮机构动力学的研究在凸轮机构设计中受到越来越多的重视，而凸轮机构动力学分析也向模型的精细化方向发展，并计及各种非线性效应。

　　有文献分析了从动件的动态响应随负载、刚度和配合间隙变化的关系，并对动态响应随主动件输入转速的变化关系进行了研究。还有文献将复杂的凸轮机构简化为多自由度方向的动态模型，采用有限差分法求解非线性问题，编制了整个动态连续模拟的CSDYCAM计算机软件系统，绘制了考虑各种不同因素凸轮机构动态特性图谱。

　　(3)高效率、高精度弧面分度凸轮曲面磨削机床或装置的研制；通用有效并引入专家系统或人工智能型CAD/CAM系统的开发。

　　(4)弧面分度凸轮机构精度指标体系的制定、修改、完善和检测原理、方法和仪器的研究和制造。

　　弧面分度凸轮机构是由美国人C.N.Neklutin在19世纪20年代发明的，又称滚子齿形凸轮分度机构、蜗杆式凸轮机构、球面凸轮步进机构。弧面分度凸轮机构一问世就吸引了世界各国的目光并相继对其展开研究。我国对弧面分度凸轮机构的研究始于19世纪70年代末，天津大学、合肥工业大学、陕西科技大学(原西北轻工业学院，下同)等高校以及西安钟表机械厂、芜湖电工机械厂等厂家都在弧面分度凸轮机构的研究、制造方面取得了一批成果。

　　近期在弧面分度凸轮机构CAD/CAM及运用数控机床加工制造凸轮方面出现了一些新的思维和方法。有些研究在分析弧面分度凸轮机构啮合原理的基础上给出了通用的解析方程式和简单的修正方法，实用于不同旋向、工位和运动规律。通过ADS编程实现了自动设计、自动建模和虚拟再现真实产品磨削的过程。由于弧面分度凸轮机构工作曲面在空间具有不可展特性，只能通过两个旋转轴加工，大多数加工弧面分度凸轮机构的专用机床的缺点是加工范围有限，而对于五坐标数控机床编程复杂，设备成本也较高。基于这种情况，有研究通过坐标变换和多坐标联动控制调整数控机床的加工范围，推导出各个参数之间的关系并编制出编程软件。该方法可以用于扩大机床的原有加工范围以及通过调整加工参数提高机床刚度和工作效率。

　　1994年由吉林工业大学牵头参照圆柱蜗杆传动和弧面蜗杆传动的精度标准提出了弧面分度凸轮机构的精度指标体系规定了弧面凸轮复杂曲面的检验项目并制定了弧面分度凸轮机构的部颁标准送审稿有待在实践中结合凸轮的特点修改完善

　　【摘 要】近年来在弧面凸轮机构研究领域出现了许多新思想和新方法，本文将对近期这一领域的研究成果作一回顾，并对有关资料作一整理。

　　弧面分度凸轮机构制造的关键是弧面分度凸轮的加工。在国内，弧面分度凸轮的加工起初是采用滚齿机改造或其它机床改造后的凸轮专用机床加工，也有采用引进的五坐标联动加工中心进行加工。陕西科技大学与西安钟表机械厂、南通机床厂合作，研制成功了NT-XK5001型弧面分度凸轮专用数控立式铣床。之后，弧面分度凸轮专用磨削装置由陕西科技大学研制成功。使磨削后的凸轮轮廓精度已高达±0.002。

　　我国在弧面分度凸轮机构运动学研究方面的早期文献主要集中介绍了弧面分度凸轮机构的压力角、凸轮啮合曲面的曲率半径、从动滚子的转速、凸轮廓形曲面及接触线年代中后期，出现了应用矩阵法、空间回转变换张量法等方法研究弧面分度凸轮机构几何运动学及啮合原理的文献。同时有文献对弧面分度凸轮机构的预紧干涉和啮合间隙等问题进行了研究，指出Ⅰ型结构和Ⅱ型结构有各自不同的传动特性。在运动学分析方面一个比较困难的课题是根据从动件系统设计出能实现预定运动规律的凸轮轮廓参数。

　　由于凸轮轮廓几何形状误差的检测有一定的困难，所以很长一段时间弧面分度凸轮机构的检测都是比较薄弱的环节，由此将影响到整个分度机构的分度精度。近年来，随着计算机技术的发展，借助计算机的检测系统的研究成为一个新的方向。有文献介绍了一种以单片机为核心组成数据采集系统，在系统机（80×86）的配合下完成凸轮检测数据的处理。既可检验凸轮轮廓的加工质量，也可以由凸轮轮廓测量数据通过在系统机上所开发的CAD/CAM软件反求原始设计、复制凸轮、实现从凸轮测量数据到凸轮CAD/CAM的一体化技术。

　　1994年由吉林工业大学牵头，参照圆柱蜗杆传动和弧面蜗杆传动的精度标准，提出了弧面分度凸轮机构的精度指标体系，规定了弧面凸轮复杂曲面的检验项目,并制定了弧面分度凸轮机构的部颁标准（送审稿），有待在实践中结合凸轮的特点修改完善。

　　纵观其发展的历史及近年的发展，今后我国弧面分度凸轮机构的研究重点应在如下几个方面：

　　［１］陈桦等.用数控铣床进行弧面分度凸轮轮廓面的精密磨削.机械工程师，1999,(7)：49-50

　　［２］常宗瑜等.运用凯恩方程建立弧面分度凸轮机构的动力学模型.机械过程学报，2001，37(3)：34-7.