0引言

在烟草包装机械领域，各种平面凸轮机构或空间凸轮机 构被广泛地应用于产品设计中，其中不乏结构或原理新颖的 机构形式。

空间凸轮机构包括弧面凸轮机构、圆柱凸轮机构以及端 面凸轮机构W,该类凸轮机构的一个明显特点是凸轮呈空间 形状，且凸轮廓面无法沿一定方向投影成一条能够包含凸轮 廓面特性的凸轮廓线。若平面凸轮的回转轴线与从动件的摆 动轴线呈空间垂直状态，则二者之间的运动则为空间运动， 平面凸轮与从动件组成的机构也就是空间机构。

由于平面凸轮与空间凸轮之间的特性差异，将平面凸轮 作为空间机构的构件之一，关键是要解决从动件滚子及其与 凸轮轮廓之间的啮合问题。近年来，有不少关于空间凸轮机 构点啮合网以及球形滚子从动件S的研究，并取得了一定 的成果，也为平面凸轮空间机构的研究提供了研究思路。

1结构与工作原理

为该平面凸轮空间机构的结构示意图，其主要 由一个平面凸轮（图中所示为平面槽凸轮）和一个球形滚子 （球的中间部分）摆动从动件构成。该平面凸轮的轮廓面曲 率沿凸轮轴线方向没有变化，故其与一般平面凸轮基本相 同，但其旋转轴心线在摆动从动件摆动的平面内。

从动件的球形滚子以点啮合的方式在凸轮槽内滚动，当 滚子在凸轮的近休止段滚动时，球形滚子中心点距离凸轮回 转中心线的距离不变，此时从动件的摆角也保持不变；当滚 子在凸轮的升程段滚动时，球形滚子中心点距离凸轮回转中 心线的距离将逐渐增加，此时从动件的摆角相对初始位置时 也开始增大，随着从动件摆角的变化，同时还伴随着球形滚 子沿凸轮轴线方向在轮廓面上的滑移运动；当滚子在凸轮的 远休止段滚动时（假设存在远休止段），过程类似近休止段; 当滚子在凸轮的回程段滚动时，过程与升程相反，但同样随 着球形滚子沿凸轮轴线方向在轮廓面上的滑移运动，只是滑 移方向相反。

图1平面凸轮空间机构结构示意图

2凸轮设计

2.1建立坐标系

平面凸轮空间机构的坐标系如图2、3所示。固定坐标 系。-罗：z轴与凸轮的回转轴重合，*轴重合于从动件的回转轴(功与凸轮回转轴(zQ的公垂线。y轴与z轴的交点即为 原点O, *轴与从动件的回转轴的交点设为0, y轴的正向由 。指向0, x轴与从动件回转轴砰行从动件坐标系。_f-x_fy_fz_f ■■与从动件固接的坐标系。 瑯11为从动件的回转轴，恒与x轴平行。轴与从动件轴线重 合，方向由球形滚子中心0指向从动件坐标系原点％。该坐 标系随从动件一起绕嶼作定轴转动，其角位移用啓表示。

凸轮坐标系O_c—x_cy_cz_c:与凸轮固接的坐标系。z°轴为 凸轮的回转轴，与z轴重合。原点Q与原点。重合，为凸轮的 基准点。该坐标系随凸轮绕％轴作定轴转动，其角位移用Q表

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3.结束语

本文以平面凸轮和球形滚子从动件构建了平面凸轮空 间机构，论述了该机构的工作原理，推导出了凸轮轮廓坐标 公式，方便了该机构今后在实际工程中的应用。该类型空间 机构能够在一般空间凸轮机构或平面凸轮机构无法正常工 作的场合下工作，拓宽了凸轮机构的应用范围

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