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一、凸輪軸承的定義與工作原理 凸輪軸承，作為機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，主要由凸輪和軸承兩部分組成。凸輪通常呈曲線形狀，用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或改變運(yùn)動(dòng)方向；而軸承則負(fù)責(zé)支撐凸輪，并承受其產(chǎn)生的各種力和力矩。 在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，凸輪軸承的工作原理相對(duì)簡(jiǎn)單。

基于ANSYS Workebench2025R2 凸輪結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)模型

其中凸輪運(yùn)動(dòng)曲線直接顯示了系統(tǒng)變焦組和補(bǔ)償組的運(yùn)動(dòng)曲線形狀，還可從圖上讀出曲線各點(diǎn)的坐標(biāo)值；凸輪升角曲線是根據(jù)設(shè)計(jì)出的凸輪運(yùn)動(dòng)曲線計(jì)算出的曲線上各點(diǎn)的斜率只值，從中分析凸輪曲線運(yùn)動(dòng)陡度，陡度過(guò)大就容易造成運(yùn)動(dòng)的卡滯，影響使用效果；焦距變化曲線顯示了系統(tǒng)焦距隨凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的變化關(guān)系，因?yàn)橛行?duì)系統(tǒng)焦距變化要求嚴(yán)格控制幷需要便于讀取的系統(tǒng)，就必須在凸輪設(shè)計(jì)時(shí)控制焦距變化曲線。

其中凸輪運(yùn)動(dòng)曲線直接顯示了系統(tǒng)變焦組和補(bǔ)償組的運(yùn)動(dòng)曲線形狀，還可從圖上讀出曲線各點(diǎn)的坐標(biāo)值；凸輪升角曲線是根據(jù)設(shè)計(jì)出的凸輪運(yùn)動(dòng)曲線計(jì)算出的曲線上各點(diǎn)的斜率只值，從中分析凸輪曲線運(yùn)動(dòng)陡度，陡度過(guò)大就容易造成運(yùn)動(dòng)的卡滯，影響使用效果；焦距變化曲線顯示了系統(tǒng)焦距隨凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的變化關(guān)系，因?yàn)橛行?duì)系統(tǒng)焦距變化要求嚴(yán)格控制幷需要便于讀取的系統(tǒng)，就必須在凸輪設(shè)計(jì)時(shí)控制焦距變化曲線。

其中凸輪運(yùn)動(dòng)曲線直接顯示了系統(tǒng)變焦組和補(bǔ)償組的運(yùn)動(dòng)曲線形狀，還可從圖上讀出曲線各點(diǎn)的坐標(biāo)值；凸輪升角曲線是根據(jù)設(shè)計(jì)出的凸輪運(yùn)動(dòng)曲線計(jì)算出的曲線上各點(diǎn)的斜率只值，從中分析凸輪曲線運(yùn)動(dòng)陡度，陡度過(guò)大就容易造成運(yùn)動(dòng)的卡滯，影響使用效果；焦距變化曲線顯示了系統(tǒng)焦距隨凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的變化關(guān)系，因?yàn)橛行?duì)系統(tǒng)焦距變化要求嚴(yán)格控制幷需要便于讀取的系統(tǒng)，就必須在凸輪設(shè)計(jì)時(shí)控制焦距變化曲線。

圖2.凸輪運(yùn)動(dòng)曲線及其運(yùn)動(dòng)速率從上述曲線可以看出此時(shí)在長(zhǎng)焦處補(bǔ)償組運(yùn)動(dòng)速率已達(dá)72°,不可能平滑運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)必重新優(yōu)化凸輪曲線，確保凸輪順利運(yùn)轉(zhuǎn)。在優(yōu)化時(shí)首先返回設(shè)計(jì)界面初始狀態(tài)，如圖2，選擇“曲線運(yùn)動(dòng)軌跡”或“復(fù)合曲線軌跡”。

其中凸輪運(yùn)動(dòng)曲線直接顯示了系統(tǒng)變焦組和補(bǔ)償組的運(yùn)動(dòng)曲線形狀，還可從圖上讀出曲線各點(diǎn)的坐標(biāo)值；凸輪升角曲線是根據(jù)設(shè)計(jì)出的凸輪運(yùn)動(dòng)曲線計(jì)算出的曲線上各點(diǎn)的斜率只值，從中分析凸輪曲線運(yùn)動(dòng)陡度，陡度過(guò)大就容易造成運(yùn)動(dòng)的卡滯，影響使用效果；焦距變化曲線顯示了系統(tǒng)焦距隨凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的變化關(guān)系，因?yàn)橛行?duì)系統(tǒng)焦距變化要求嚴(yán)格控制幷需要便于讀取的系統(tǒng)，就必須在凸輪設(shè)計(jì)時(shí)控制焦距變化曲線。

其中凸輪運(yùn)動(dòng)曲線直接顯示了系統(tǒng)變焦組和補(bǔ)償組的運(yùn)動(dòng)曲線形狀，還可從圖上讀出曲線各點(diǎn)的坐標(biāo)值；凸輪升角曲線是根據(jù)設(shè)計(jì)出的凸輪運(yùn)動(dòng)曲線計(jì)算出的曲線上各點(diǎn)的斜率只值，從中分析凸輪曲線運(yùn)動(dòng)陡度，陡度過(guò)大就容易造成運(yùn)動(dòng)的卡滯，影響使用效果；焦距變化曲線顯示了系統(tǒng)焦距隨凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的變化關(guān)系，因?yàn)橛行?duì)系統(tǒng)焦距變化要求嚴(yán)格控制幷需要便于讀取的系統(tǒng)，就必須在凸輪設(shè)計(jì)時(shí)控制焦距變化曲線。

一般情況下，設(shè)計(jì)凸輪曲線時(shí)會(huì)把固定組后的變焦組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)成直線，減少加工成本，但這是可能會(huì)帶來(lái)補(bǔ)償組的運(yùn)動(dòng)曲線過(guò)于彎曲，運(yùn)動(dòng)速率過(guò)大，甚至因運(yùn)動(dòng)速率過(guò)大以致影響凸輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)澀甚至卡死。為了避免這一情況的發(fā)生，可以有意把變焦組曲線改成曲線緩解補(bǔ)償組的曲線陡度，以便有效改善凸輪曲線平滑運(yùn)行。

圖2.凸輪運(yùn)動(dòng)曲線及其運(yùn)動(dòng)速率從上述曲線可以看出此時(shí)在長(zhǎng)焦處補(bǔ)償組運(yùn)動(dòng)速率已達(dá)72°,不可能平滑運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)必重新優(yōu)化凸輪曲線，確保凸輪順利運(yùn)轉(zhuǎn)。在優(yōu)化時(shí)首先返回設(shè)計(jì)界面初始狀態(tài)，如圖2，選擇“曲線運(yùn)動(dòng)軌跡”或“復(fù)合曲線軌跡”。

關(guān)于凸輪從動(dòng)件的研究較多，現(xiàn)總結(jié)如下。HD德賽等人。[1]為了預(yù)測(cè)從動(dòng)件何時(shí)脫離凸輪，本研究的作者對(duì)凸輪和從動(dòng)件進(jìn)行了徹底的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)動(dòng)態(tài)力分析確定設(shè)計(jì)失敗的凸輪接觸力和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)值。但作者在分析時(shí)并未考慮材料選擇的影響。古拉布勞·帕蒂爾和蘇塔里亞[2]研究了潤(rùn)滑油中不同濃度的抗磨添加劑對(duì)凸輪從動(dòng)件副摩擦學(xué)參數(shù)的影響。

凸輪分割器凸輪分割器的精度相對(duì)于傳統(tǒng)的電機(jī)直連的精度還是比較高的，運(yùn)轉(zhuǎn)全程預(yù)壓無(wú)背隙，凸輪分割器的輸出精度一般可達(dá)±30角秒，高者可達(dá)±15角秒。具有特殊加減速運(yùn)動(dòng)曲線，故可高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。凸輪分割器中的凸輪驅(qū)動(dòng)軌跡是由五軸CNC研磨機(jī)精密研磨成型，運(yùn)轉(zhuǎn)滑順?lè)€(wěn)定，定位精確，無(wú)滑動(dòng)偏移現(xiàn)象，不會(huì)產(chǎn)生累積公差。

基于matlab的凸輪機(jī)構(gòu)GUI界面 ， 凸輪設(shè)計(jì)與仿真 繪制不同的凸輪輪廓曲線 ，凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括推程運(yùn)動(dòng)角，回程運(yùn)動(dòng)角，遠(yuǎn)休止角，近休止角。運(yùn)動(dòng)方式，運(yùn)動(dòng)規(guī)律。運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程可視化。內(nèi)容齊全詳盡。用GUI打開(kāi)mycam就可以了。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。

圖5.PW自動(dòng)優(yōu)化結(jié)果③ 四組元系統(tǒng)的凸輪曲線所謂機(jī)械補(bǔ)償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)就是利用兩個(gè)活動(dòng)組分（俗稱變焦組和補(bǔ)償組）各自以不同函數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律沿軸向移動(dòng)改變光學(xué)系統(tǒng)各組分間表面間隔距離在改變系統(tǒng)焦距的同時(shí)保持像面位置穩(wěn)定不變。在鏡頭機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)往往采用凸輪結(jié)構(gòu)形式完成活動(dòng)組分按要求運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)必須由光學(xué)設(shè)計(jì)給出凸輪運(yùn)動(dòng)曲線。

圖5.PW自動(dòng)優(yōu)化結(jié)果 ③ 四組元系統(tǒng)的凸輪曲線所謂機(jī)械補(bǔ)償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)就是利用兩個(gè)活動(dòng)組分（俗稱變焦組和補(bǔ)償組）各自以不同函數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律沿軸向移動(dòng)改變光學(xué)系統(tǒng)各組分間表面間隔距離在改變系統(tǒng)焦距的同時(shí)保持像面位置穩(wěn)定不變。在鏡頭機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)往往采用凸輪結(jié)構(gòu)形式完成活動(dòng)組分按要求運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)必須由光學(xué)設(shè)計(jì)給出凸輪運(yùn)動(dòng)曲線。

圓柱齒輪幾何模型 凸輪及其從動(dòng)件是以滑動(dòng)為主的點(diǎn)線接觸摩擦副，同時(shí)，凸輪表面的接觸應(yīng)力很高，普遍認(rèn)為凸輪及其從動(dòng)件之間為混合潤(rùn)滑狀態(tài)，形成彈流潤(rùn)滑，并把油膜厚度作為判斷凸輪磨損性能的標(biāo)準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)凸輪輪廓線的依據(jù)。凸輪模塊同樣作為滾動(dòng)接觸的附加模塊，進(jìn)行凸輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的模擬計(jì)算。

圖5.PW自動(dòng)優(yōu)化結(jié)果（3）四組元系統(tǒng)的凸輪曲線所謂機(jī)械補(bǔ)償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)就是利用兩個(gè)活動(dòng)組分（俗稱變焦組和補(bǔ)償組）各自以不同函數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律沿軸向移動(dòng)改變光學(xué)系統(tǒng)各組分間表面間隔距離在改變系統(tǒng)焦距的同時(shí)保持像面位置穩(wěn)定不變。在鏡頭機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)往往采用凸輪結(jié)構(gòu)形式完成活動(dòng)組分按要求運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)必須由光學(xué)設(shè)計(jì)給出凸輪運(yùn)動(dòng)曲線。

圖5.PW自動(dòng)優(yōu)化結(jié)果③ 機(jī)械補(bǔ)償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的凸輪曲線所謂機(jī)械補(bǔ)償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)就是利用兩個(gè)活動(dòng)組分（俗稱變焦組和補(bǔ)償組）各自以不同函數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律沿軸向移動(dòng)改變光學(xué)系統(tǒng)各組分間表面間隔距離在改變系統(tǒng)焦距的同時(shí)保持像面位置穩(wěn)定不變。在鏡頭機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)往往采用凸輪結(jié)構(gòu)形式完成活動(dòng)組分按要求運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)必須由光學(xué)設(shè)計(jì)給出凸輪運(yùn)動(dòng)曲線。

圖5.PW自動(dòng)優(yōu)化結(jié)果 ③機(jī)械補(bǔ)償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)的凸輪曲線所謂機(jī)械補(bǔ)償式連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)就是利用兩個(gè)活動(dòng)組分（俗稱變焦組和補(bǔ)償組）各自以不同函數(shù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律沿軸向移動(dòng)改變光學(xué)系統(tǒng)各組分間表面間隔距離在改變系統(tǒng)焦距的同時(shí)保持像面位置穩(wěn)定不變。在鏡頭機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)往往采用凸輪結(jié)構(gòu)形式完成活動(dòng)組分按要求運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)必須由光學(xué)設(shè)計(jì)給出凸輪運(yùn)動(dòng)曲線。