结构设计要求和设计示例

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册中》第2062页（2360字）

为实现蜗形凸轮与滚子工作表面的正确啮合，结构设计应满足下列要求：

① 机架(箱壳)轴孔以及有关零件的形位公差应保证蜗形凸轮轴线与滚子盘轴线间的确准相对位置。

② 蜗形凸轮轴线应处在各滚子轴线所共的平面内。为此，滚子盘宜设计成可进行轴向位置调整的结构。

③ 蜗形凸轮的轴向位置也应能够调整，以便使滚子盘轴线位于凸轮定位环面的对称平面内。

④ 中心距也应可调，以便消除滚子与凸轮工作表面间的配合间隙并稍加预紧。

图5．12-3中，蜗形凸轮2的轴向位置用两端的螺母1调整；中心距由垫片3调整；滚子盘的轴向位置调整由轴承实现(图中未画出)。

图5．12-3 结构图例

1-螺母；2-蜗形凸轮：3-调整垫；4-滚子盘；5-滚子

蜗形凸轮与滚子的常用材料及热处理参见第六章表5．6-38。

例5．12-1 试设计一蜗形凸轮分度定位机构。已知：依照工艺要求，确定分度数为8，动停比为1／2；按设备的总体布置，确定中心距a为160mm。

按表5．12-1计算结构参数及尺寸如下：

① 滚子数与分度数相等，故：z=8。

② 滚子盘分度角：2Φ₂=360°／z=360°／8=45°

③ 凸轮分度角：因已知k=0．5，故：

④ 取〔a〕=40°；选用正弦加速运动规律。C_D=2。

⑤ 滚子盘计算圆半径：

取R₀=85mm。

⑥ 滚子行程：h=2R₀sinΦ₂=2×85×sin22．5°=65．06mm。

⑦ 滚子直径：d₀=(0．5～0．7)h=(0．5～0．7)×65=32．5～45．5，取d₀=45mm。

⑧ 滚子宽度：b=(0．4～0．6)d_o=(0．4～0．6)×45=18～27，取b=26mm。

⑨ 径向间隙：△=(0．06～0．12)d₀=(0．06～0．12)×45=2．7～5．4，取△=4mm。

⑩ 取过渡角8=2°。

⑾ 凸轮计算长度：L=2R₀sin(2Φ₂+θ)=2×85×sin(45°+2°)=124．33mm

⑿ 凸轮长度：

⒀ 凸轮端部直径：

⒁ 凸轮弧半径：

⒂ 凸轮喉部直径：D=2(a－R)=2×(160－75．43)=169．14mm

根据以上计算结果，绘制主要零件工作图如图5．12-4～图5．12-8所示。图5．12-8表示用圆柱形铣刀或砂轮加工蜗形凸轮工作表面时刀具与凸轮的相对位置。取刀具直径与滚子直径相等，刀具轴线位置角φ_z与凸轮轮坯转角φ₁的对应值见附表。在图示的切削初始位置φ₁=－363°，φ₂=－47．245379°。

图5．12-4 滚子盘体零件图

图5．12-5 滚子套零件图

图5．12-6 滚子轴零件图

图5．12-7 蜗形凸轮轮坯图

图5．12-8 蜗形凸轮工作表面加工示意图(有附表)

图5．12-8 的附表(°)

注：① φ₂的计算式：(正弦加速运动规律；Φ₁=60°，Φ₂=22．5°)

② φ₁=±363°时，φ2≈±(2Φ2+θ)(已取θ=2°)。

③ φ₁的间隔依加工要求及条件而定，一般不大于(1°～0．1°)。