　　　凸轮机构是工程中用来实现机械化和自动化的重要驱动和控制机构之一，在轻工、食品、纺织、印刷、医药、标准零件制造、交通运输等领域运行的工作机械中都获得广泛应用。但随着社会发展和科技进步，为了提高产品的质量和生产率，作为机械设备核心部件的凸轮机构而言，必须进一步提高它的设计水平，在解析法设计的基础上开展计算机辅助设计的研究和推广应用。因此，开展对凸轮机构运动分析的研究，对于揭示机构的运动性能，进行机构的优化设计和动力学分析有着重要的实际意义。

　　　本文首先介绍了凸轮机构的发展概况，提出课题的背景和意义，接着指出国内外研究的趋势和国内高校凸轮机构实验仅局限于对运动参数的测量与分析，然后提出以现实生活中最常用的一些凸轮为基础来研究凸轮机构试验平台中从凸轮轮廓设计到加工到试验这一整个系统构成。凸轮轮廓线的设计在解析法的基础上用计算机软件进行绘制。凸轮加工的方法用最常见的线切割加工，用CAXA线切割软件来辅助写代码。平台可测量盘形凸轮，圆柱凸轮，直动从动件及摆动从动件组成的不同的凸轮机构的运动特性。从动件的回复力采用恒定重力的重力回复，直动的轨道用直线导轨，进一步的提高测量精度。在实验台中各个传感器的设计位置，可以让学生直观去观察从动件的速度、加速度；同时，为了让实验台的测量数据更加丰富，在实验台上加上旋转编码器，就可以观察和研究凸轮机构的在运行中输入轴的速度，让整个实验台的功能更加的强大，实验内容更加丰富，对凸轮机构运动研究也很有帮助。

　　　关键词：凸轮机构；运动分析；解析法；试验台；软件辅助设计

摘要

Abstract

第1章绪论1

1.1 引言1

1.2 凸轮机构的研究现状和发展趋势2

1.1.1 国内外凸轮机构研究现状2

1.1.2 凸轮机构研究趋势3

1.3 课题设计的内容和意义4

第2章凸轮机构的设计理论6

2.1凸轮机构的基本参数6

2.2 从动件运动规律7

2.3凸轮轮廓曲线设计10

第3章凸轮的加工方法14

3.1 划线加工14

3.2 万能铣床加工14

3.3数控机床加工15

3.4 仿形机床加工16

3.5 电火花机床加工17

第4章凸轮机构实验平台22

4.1 凸轮实验平台的组成22

4.1.1直动从动件结构22

4.1.2摆动从动件结构24

4.1.3圆柱凸轮结构24

4.2凸轮机构实验台传动设计25

4.2.1选择传动方案25

4.2.2 选择电动机25

4.2.3涡轮蜗杆减速器25

4.2.4同步带传动设计26

4.2.5 从动件组件设计30

4.3 传感器选择32

4.3.1传感器概述32

4.3.2传感器选用原则33

4.3.3角位移传感器的选择34

4.3.4直线位移传感器选择36

第5章试验台运动仿真37

5.1运动仿真简介37

5.2Pro／ENGINEER仿真简介38

5.3凸轮机构试验平台运动仿真38

第6章总结和展望41

参考文献42

致谢43

课题设计的内容和意义

　　一直以来，所做的凸轮机构实验一直是验证式实验模式，就是由教师提前准备好相关的设备，学生根据实验指导书和书上的教学参考步骤来完成实验，设计性跟创新性少，学生中普遍有着实际知识不足、重理论轻实验、实验技能低等问题。大部分学校的凸轮机构实验只局限于对运动参数的测量与分析，实验过程都是一成不变的，对学生创新素质的培养是不利的。

本课题中我们先用解析法来用已知参数条件对凸轮的轮廓曲线进行设计，然后在Pro/Engineer中进行运动仿真，看是否能得到相应的运动规律，然后用CAXA线切割软件进行代码的编写再输送到线切割机将凸轮生产出来，最后在试验平台上进行测试，验证是否满足设计要求。

在这个试验平台中，将对凸轮的设计、分析，优化及测试进行一系列的实验，可供学生使用，增强他们的综合设计及创新能力、实践动手的能力、分析和解决问题的能力。实验是高校在教学和科研上的重要组成部分。因此，实验是理论联系实际不可缺少的环节。凸轮机构实验是工科院校的机械原理课程实践教学的一个重要单元。通过该实验，学生可以深入了解和掌握各种凸轮机构的性能，从而将书本知识联系到工程实际，用书本上的知识来解决工程实际问题。所以，凸轮机构实验的进一步完善和发展对提高学生的综合能力和专业水平具有重要意义

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内容简介：: 浙江理工大学本科毕业设计（论文）任务书景坷同学（机制设计制造及其自动化专业 / 班级： 09（4））现下达毕业设计（论文）课题任务书，望能保质保量地认真按时完成。课题名称凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制主要任务与目标凸轮机构是工程中用以实现机械化和自动化的一种重要驱动和控制机构，在轻工、纺织、食品、医药、印刷、标准零件制造、交通运输等领域运行的工作机械中获得广泛应用。为了提高产品的质量和生产率，对机械设备的性能指标提出更高的要求，就凸轮机构而言，必须进一步提高其设计水平，在解析法设计的基础上开展计算机辅助设计的研究和推广应用。本课题重点完成实验台传动电机及调速方法选择、相应传感器的按装设计、机械结构设计，其主要内容： 1、了解凸轮机构运动及特性测试试验台研制，研究目的。理解各种典型凸轮机构结构及其特点。确定完整实验系统总体方案； 2、实验台机械装配图一份及主要零件加工图若干份； 3、相关测试用传感器、型号选定及安装机架设计； 4、凸轮机构运动学分析及运动仿真设计目标：设计一台小型凸轮机构运动分析及创新设计试验平台, 凸轮机构运动规律及传动机构传动特性参数可测试。主要内容与基本要求主要设计内容： 1、了解凸轮机构运动及特性测试试验台研制，研究目的。理解各种典型凸轮机构结构及其特点。确定完整实验系统总体方案； 2、实验台机械装配图一份及主要零件加工图若干份； 3、相关测试用传感器、型号选定及安装机架设计； 4、凸轮机构运动学分析及运动仿真设计基本要求：要求学生掌握： Auto CAD画图软件及PRO/E画图软件。要求学生掌握： Auto CAD画图软件及PRO/E画图软件按照课题内容，完成毕业设计要求的各种文档，包括文献综述、开题报告、外文翻译及毕业设计论文等。严格按照进度安排，保质保量完成所承担的任务；遵守实验室规定。主要参考资料及文献阅读任务查阅与课题有关的文献（论文、书籍或手册等）不少于10篇（部），写出符合要求的文献综述报告。主要参考文献如下：1 刘昌祺，（日）牧野洋，曹西京，凸轮机构设计M，北京市：机械工业出版社，2005，1.2 赵韩，丁爵曾，粱锦华凸轮机构设计M北京：高等教育出版社，19933 Mills J K,Optimal design and sensitivity analysls of flexible cam mechanismsJ, Mech Mach Theory，19934 Hongsen Y.Variable-speed method for improving motion characteristics of cam systemsJ Mech DesJ，Trans ASME19965 Tidwell P H.Synthesis of wrapping camsJ Mech DesJ，Trans ASME，19946 世薄平行分度凸轮机构J机械设计，1994，12(10), 1317外文翻译任务阅读2篇以上（10000字符左右）的外文材料，完成2000汉字以上的英译汉翻译。英文文献：（1）Optimisation Methods for Cam Mechanisms（2）A Hybrid Approach for Cam Shape Design and Profile Machining of General Plate Cam Mechanisms计划进度：起止时间内容2012.12.17-2012.12.21毕业设计前期资料准备、毕业设计任务书、外文翻译任务布置2012.12.22-2013.1.13文献阅读、外文翻译、综述报告、开题报告2013.1.14-2013.1.18综述报告、外文翻译、开题报告，开题答辩2013.1.19-2013.3.15总体方案设计结构设计，三维零件图，开题答辩2013.3.16-2013.4.15装配图、运动仿真、二维零件图、中期检查2013.4.16-2013.5.03二维零件图、装配图、论文撰写2013.5.04-2013.5.10论文修改、评阅、论文第一次答辩2013.5.11-2013.5.30论文第二次、第三次答辩实习地点指导教师签名年月日系意见系主任签名：年月日学院盖章主管院长签名：年月日浙江理工大学本科毕业设计（论文）开题报告班级09机械类(4)班姓名景坷课题名称凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制开题报告目录1 选题的背景与意义1.1 国内外研究现状和发展趋势1.2 凸轮机构试验平台研究意义1.1.3 凸轮设计方法和设计软件2 研究的基本内容与拟解决的主要问题2.1 基本内容2.2 拟解决的主要问题3 研究思路方案、可行性分析及预期成果3.1 研究思路方案3.2 可行性分析3.3 预期研究成果4 研究工作计划参考文献（开题报告全文附后）成绩：答辩意见答辩组长签名：年月日系主任审核意见签名：年月日凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制景坷( 09机械类（4）班 B09300412)凸轮机构是工程中用以实现机械化和自动化的一种重要驱动和控制机构，在轻工、纺织、食品、医药、印刷、标准零件制造、交通运输等领域运行的工作机械中获得广泛应用。凸轮机构之所以能够得到如此广泛应用，是因为它具有传动、导向和控制等功能。当它作为传动机构时，可以产生复杂的运动规律：当它作为导向机构时，可使工作机械的动作端产生复杂的运动轨迹：当它作为控制机构时，可控制执行机构的工作循环。随着社会发展和科技进步为了提高产品的质量和生产率，对机械设备的性能指标提出更高的要求，作为机械设备核心部件的凸轮机构而言，必须进一步提高其设计水平，在解析法设计的基础上开展计算机辅助设计的研究和推广应用。因此，开展对凸轮机构运动分析的研究，对于揭示机构的运动性能，进行机构的优化设计和动力学分析有着重要的实际意义。1.1 国内外研究现状和发展趋势1.1.1 凸轮机构国内外研究现状我国对凸轮机构的应用和研究已有多年的历史，目前仍在继续扩展和深入。1983年全国第三届机构学学术讨论会上关于凸轮机构的论文只有8篇，涉及设计、运动规律、分析、廓线的综合等四个研究方向。到了1988年第六届会议，已有凸轮机构方面的论文20篇，增加了动力学、振动、优化设计等研究方向。而1990年第七届会议，凸轮机构方面的论文22篇，又增加了CADCAM、误差分析等研究方向。近几年，对凸轮分度机构方面的研究也不断深入，并发表了一系列论文，对凸轮机构的共轭曲面原理、专家系统等方面也有了相当的研究。现在凸轮机构已经在包装机械、食品机械、纺织机械、交通运输机械、动力机械、印刷机械等领域得到广泛的应用。但是，与先进国家相比，我国对凸轮机构的研究和应用还存在较在的差距，尤其是在对振动的研究、凸轮机构的加工及产品开发等方面。在欧美各国，很多学者为凸轮机构的研究作出了贡献。早在三十年代，FDFurman就写了一本系统介绍凸轮设计的著作，当时的研究工作主要集中在低速凸轮机构，而且主要分析的是运动规律。到了四十年代，人们开始对配气凸轮机构的振动进行深入研究，并从经验设计过渡到有理论根据的运动学和动力学分析。四十年代末，JAHron等人已经注意到从动件的刚度对凸轮机构动力学响应有明显的影响。五十年代初，DBMitchell最先对凸轮机构进行实验研究。后来不少学者采用多种仪器，如高速摄影机、加速度分析仪和动态应变仪等，对高速凸轮的动力学响应进行测量，并获得了许多重要成果。随着计算机的发展，凸轮机构的CADCAM获得巨大成功，凸轮机构的研究经历了从经验设计到优化设计，从单纯的运动分析到动力学研究，从手工加工到CAM等发展阶段。仅八、九十年代，就有PDiemtma，JKMills ，YPeng ，VY Belrstij ，YWChan等人先后发表了有关凸轮机构优化设计方面的论文，而Tsay，Bagci，Camil，Yilmaz，Yuksel，AIMahyuddin，Cardona，Aiberto，TLDrenser 等人先后发表了有关凸轮振动、动态响应等动力学性能方面的论文。欧美各国的学者还特别注重研究文献的收集整理，PWJensen在其专著凸轮设计与制造中几乎列出了1984年以前的、有记载的、可以找得到的所有的文献资料，共1817篇。根据该书和1984年以后出版的Ei，对欧美各国自1950年以来在各研究方向所发表的论文数量作了初略的统计，总结得出四十年来欧美各国凸轮机构研究的特点大致如下；(1)论文数量多，研究范围广。(2)研究的连续性和发展性强。在每个研究方向上每年都有相当数量的论文发表，而且关于新技术应用的论文数量也逐年增多。如五十年代至六十年代，有关设计加工及刀具的论文是大量的，而有关优化设计的论文几乎没有。到了七十至八十年代，这方面的论文显著增多，而到了九十年代，有关凸轮机构动力学方面的研究论文大量发表，同时有关高速凸轮机构的新的分析方法和改善其动力学性能方面的研究论文也不断涌现。因此可以认为，凸轮机构的研究是持续且有发展的。(3)研究工作随着新技术、新方法的产生和应用而深化。倒如凸轮机构的优化设计，早期的优化目标极为简单，主要是确定最小基圆半径。随着优化方法和计算机的应用，优化目标的选择也越来越复杂，如可以是最小体积、最小接触应力、最长寿命、从动件最小振动、最高效率、最小功耗等。(4)基础理论的研究持续稳定。虽然凸轮机构的研究不断有新的扩展，但是对其基础理论如从动件运动规律、几何学、运动学等方面的研究论文仍有相当多的数量，这是因为当其他方面的研究需要深化和扩展时，往往由于基础理论研究得不够而难以继续。倒如采用优化方法，如果数学模型误差很大，再好的优化方法也得不到好的结果。日本也特别重视凸轮机构的研究，有很多从事凸轮机构研究的专家，早期有小才川介、中开英一等，现在有牧野洋、西冈雅夫筱原茂之等还有许多专门生产凸轮机构的公司，如大冢公司、三共制作所、和凸轮公司等。日本经常举行讨论凸轮机构的学术会议。在有关的国际性刊物上也经常看到日本在凸轮机构研究方面的论文。日本近期在凸轮技术的发展上所做的工作主要有以下几个方面：(1)在机构设计方面，致力于寻求凸轮机构的精确解和使凸轮曲线多样化，以适应新的要求。(2)加强了凸轮机构动力学和振动方面的研究提高了机构的速度，发展了高速凸轮。他们已经生产出分度数每分钟8000次的分度凸轮机构。(3)研制新的凸轮加工设备，以适应新开发的产品实现了凸轮机构的小型化和大型化，已经设计生产出了世界上最小和最大的蜗杆凸轮机构，中心距前者为28mm，后者为800mm。(4)加强凸轮机构的标准化，发展成批生产的标准凸轮机构。(5)发展凸轮机构的CAD/CAM系统。日本学者特别注重将各方面的研究成果应用到实际的产品开发中去，如他们充分地认识到凸轮机构作为控制机构具有高速下的稳定性、优良的再现性、良好的运动特性和可靠性、易于实现同步控制、刚度高等优越性，因而十分重视将凸轮机构与电子技术相结合，在控制机构上作广泛的研究，从而拓宽了凸轮机构的用途。1.1.2 凸轮机构研究趋势虽然已有很多学者对凸轮机构的研究做了相当多的工作，但在各研究方向仍有许多可继续进行的工作，并有一些研究工作有待开发。从设计的角度考虑，大致有以下几点： (1)在从动件运动规律的研究方面，除了继续寻找更好的运动规律外，要研究有效的分析方法。 (2)在几何学和运动学的研究方面，要综合考虑各种凸轮机构，尽可能导出普遍适用的计算公式。已有研究大多集中于平面和圆柱凸轮，而且是一种凸轮一种研究方法，因而设计公式过多，近似较多，并影响到其他方面(如CAD的应用等)的研究。(3)发展通用而有效的CAD系统。由于种种原因，计算机在凸轮机构设计中的应用一直被局限于几种平面和圆柱凸轮机构，且每一程序一般只能处理一、二种机构，对比较完整的CAD系统的研究，在近十几年才开始，且很不完善。(4)引入专家系统或人工智能CAD系统。由于凸轮机构不是标准机构，种类多，应用广，加之许多已有的知识不能公式化，所以应用普通的CAD系统，有时效果并不很理想。如果引入专家系统，则可以获得较为理想的结果。 (5)动力学研究的深化及研究成果的进一步实用化由于动力学问题本身的复杂性，导致研究主要集中于低、中速凸轮机构，对高速凸轮机构的动力学研究还不够深入、完善，所以，人们对这些研究成果的可靠性存在怀疑，这些成果的应用尚不广泛。 (6)加强对凸轮机构的运动学特性和动力学特性的计算机模拟，以提高设计质量和缩短产品研制周期。1.1.3 凸轮设计方法和设计软件凸轮机构分类如图1-1图1-1 凸轮机构的分类设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律，然后再按照这一运动规律设计凸轮廓线。凸轮廓线的设计方法有作图法和解析法，其基本原理相同。为了便于在图纸上绘制出凸轮的轮廓曲线，可采用反转法。图1-2表示的是对心直动尖底从动件盘形凸轮机构为例来说明其基本原理。图1-2 反转法画凸轮真实运动：凸轮以等角速度绕轴 O 逆时针转动，推动从动件在导路中上、下往复移动。反转法：整个机构加上一个（-）的转动凸轮静止固定不动从动件随导路一起以角速度（-）转动，同时又按原来的运动规律相对导路作移动从动件尖端参与复合运动所划出的轨迹即为凸轮廓线。凸轮机构的形式多种多样，反转法原理适用于各种凸轮轮廓曲线的设计。1 作图法设计凸轮廓线 1.对心直动尖底从动件盘形凸轮廓线的设计已知:基圆半径ro、从动件的运动规律、凸轮逆时针方向转动;试设计凸轮廓线。如图1-3所示。图1-3 对心直动尖底从动件盘形凸轮廓线的设计2. 偏置直动尖底从动件盘形凸轮廓线的设计如图1-4所示。图1-4 偏置直动尖底从动件盘形凸轮廓线的设计3.平底从动件平底从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计思路与上述滚子从动件盘形凸轮机构相似,不同的是:应画出一系列平底，作平底直线族的包络线，即得到凸轮的实际廓线。如图1-5所示。图1-5 平底从动件凸轮轮廓线设计4.摆动从动件盘形凸轮廓线的设计图示为一尖端摆动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮轴心与从动件转轴之间的中心距为a凸轮基圆半径为rb，从动件长度为l，凸轮以等角速度逆时针转动，从动件的运动规律如1-6所示。设计该凸轮的轮廓曲线。注意：图中凸轮廓线与摆杆AB在某些位置已经相交。故在考虑机构的具体结构时，应将从动件做成弯杆形式，以避免机构运动过程中凸轮与从动件发生干涉。图1-6 摆动从动件盘形凸轮廓线的设计5. 圆柱凸轮轮廓曲线的设计圆柱凸轮机构是一种空间凸轮机构。其轮廓曲线为一条空间曲线，不能直接在平面上表示。但是圆柱面可以展开成平面，圆柱凸轮展开后便成为平面移动凸轮。平面移动凸轮是盘形凸轮的一个特例。因此可用前述盘形凸轮轮廓曲线设计的原理和方法，来绘制圆柱凸轮轮廓曲线的展开图。1）直动推杆圆柱端面凸轮设计实际上，在作推杆位移线图时，若取横轴长为圆柱体周长的话，即画出该凸轮的理论廓线。如图1-7所示。图1-7 直动推杆圆柱端面凸轮设计2）摆动推杆圆柱凸轮设计图1-8 摆动推杆圆柱凸轮设计二用解析法设计凸轮廓线用解析法设计凸轮廓线，就是根据从动件的运动规律和已知的机构参数，求出凸轮廓线的方程式，并精确地计算出凸轮廓线上各点的坐标值。设计凸轮的软件为了必须进一步提高凸轮机构设计水平，在解析法设计的基础上产生了许多计算机辅助设计软件，基于pro/e，solidwork，UG，MachineCam，FeatureCAM，CAXA，MATLAB等1.1.4凸轮加工方法凸轮加工的关键是型面加工。加工凸轮型面的方法可分为两类：一类是用手工、机床挂轮和数控机床等直接加工；另一类是用仿形法间接加工。仿形法生产率高，适于成批大量生产。由于按靠模仿形时，靠模的制造误差和仿形过程的误差，都会影响到工件加工精度，所以凸轮的直接加工法一般要比间接加工法容易控制加工精度，生产率一般较低，多用于单件、小批生产。但数控机床加工也用于中批生产。一:直接加工法 (1) 按划线加工按划线加工是指加工好凸轮基准面后，由钳工划出凸轮工作型面线，然后按线粗铣或钻孔后锯开，最后由钳工修挫成形，用金属板划线后按线检验。此法生产率低，只适宜单件生产精度较低的凸轮。 (2)在铣床上用分度头及挂轮铣凸轮工作型面为阿基米德螺旋线和渐开线时，可在铣床上利用分度头和挂轮铣削，如图1-9所示。加工时，工件装在分度头上，并与水平线倾斜。角，工作台由丝杠挂轮传动。随着分度头的旋转，分度头与工作台带动凸轮坯逐渐向铣刀靠近，从而铣出各种型面曲线。分度头主轴倾斜角是为了确定挂轮齿数时便于计算和利用一套挂轮铣出多种曲线而设的。这种凸轮型面加工方法因受传动精度等影响，型面精度不很高，主要用于不淬硬凸轮的加工和型面磨削前的预加工图1-9 用分度头和挂轮铣削铣凸轮(3)用数控机床加工随着数控机床的日益发展和普及，中小批量凸轮越来越多地利用数控机床进行加工。在数控机床上加工凸轮型面时，先根据凸轮型面的参数编制程序，输入到数控装置中，控制机床的纵横进给运动，完成凸轮型面的自动加工。其精度和可靠性大为提高。二：仿型加工法仿型加工法也叫复制加工，它是按靠模或样板凸轮的原型加工。广泛应用于凸轮的中批及大批生产中。属于仿形法加工的有：靠模车削、仿形铣削和仿形磨削。现代的凸轮仿形法加工，多用液压仿形铣床、光电跟踪仿形铣床和伤形磨床等加工。（1）靠模车凸轮在普通车床上，利用仿形装置可以加工具有封闭轮廓的盘形和圆柱形的凸轮，如图1-10所示。图1-10靠模车凸轮图中在普通车床上安装了带有滚子的靠模装置，通过靠模2把凸轮工作表面尺寸转换到刀具的运动上去，横拖板上的滚子3借助于弹簧的作用始终保持与靠模接触。切削时纵向进给自动(或手动)进行，而横向进给由靠模控制，从而加上出成型工作表面。（2）仿形铣凸轮利用靠模夹具铣削凸轮的工作情况可参见图1-11图1-11 仿形铣凸轮机械式仿形加工凸轮时，靠模磨损快，加工精度低。现代的仿形铣床，采用液压或电液仿形系统，光电跟踪仿形系统等。采用液压或电液仿形铣床时，由于靠模所受压力极小，使用寿命长，因而可以采用铸铁、铝合金、木材、石膏等容易加工的材料制造。采用光电跟踪仿形时，由于光电系统可跟踪白色背景上的黑线、工艺人员只需绘制凸轮的轮廓图，就可按图进行轮廓仿形加工。（3）仿形磨削凸轮仿形磨削用于加工凸轮型面已淬硬且粗糙度要求小，轮廓功线的向径精度要求较高的凸轮。仿形磨削可在通用机床上安装仿形装置和磨头进行加工，亦可在专门的仿形磨床上加工，它们的构造与工作原理基本上与仿形铣削相同。使用数控机床加工凸轮目前渐渐增多，是一种较新的加工方法。三：用专用靠模、专用夹具枉普通立铣床上铣削在立铣床上松开刀架横向进给的螺丝，靠配通产生的力迫使滚于一直靠紧靠模。这种方法在工厂既没靠模铣床，又没有数控机床的条件下而生产批量又较大的场合下使用。四：在万能铣床上加工从动杆作匀速运动的凸轮，盘状凸轮的轮廓曲线是阿基米德螺线，圆柱凸轮的槽展开图为一斜直线。这两种凸轮的轮廓曲线可以在万能铣床上加工，只要计算好配换齿轮，刀具即能按上述曲线运动，加工比较方便。 1.2 凸轮机构试验台研究意义在这个实验平台中，将凸轮的设计、分析，优化及测试进行一系列的综合性实验，不仅可供学生使用，增强他们的综合设计与创新能力、实践动手能力、分析和解决问题能力，而且还可以为凸轮机构的进一步研究提供一个平台。通过这个实验平台，可以研究凸轮的轮廓曲线，分析各种运动学和动力学参数，然后进行凸轮机构的优化设计。因此，凸轮机构创新设计试验平台研制对于凸轮机构的深入研究和生产制造都会起着重要的作用。2 研究的基本内容与拟解决的主要问题2.1 基本内容本课题主要内容有： 1、了解凸轮机构运动及特性测试试验台研制，研究目的。理解各种典型凸轮机构结构及其特点。确定完整实验系统总体方案； 2、实验台机械装配图一份及主要零件加工图若干份； 3、相关测试用传感器、型号选定及按装机架设计； 4、凸轮机构运动学分析及运动仿真设计。2.2 拟解决的主要问题设计一台小型凸轮机构运动分析及创新设计试验平台, 完成凸轮机构运动规律及传动机构传动特性参数可测试。利用计算机对凸轮机构结构参数进行优化设计，然后，通过计算机对凸轮机构的运动进行仿真和测试分析，从而实现计算机辅助设计与计算机仿真和测试分析有效的结合，实现理论与实际的紧密结合。从而深入了解不同规律的盘形凸轮和圆柱凸轮机构的运动特点。进一步提高其设计水平，在解析法设计的基础上开展计算机辅助设计的研究和推广应用。3 研究思路方案、可行性分析及预期成果3.1 研究思路方案3.1.1 凸轮机构工作的基本原理凸轮机构的类型众多，轮廓曲线通常也比较复杂，本课题所选用的是最常用的盘形凸轮机构，直动从动件盘形凸轮，如图3-1所示。当凸轮l绕轴O旋转时，推动从动件2沿导轨3(机架)做往复直线运动。通常，凸轮为机构的原动件。图3-1 凸轮机构3.1.2 试验台系统组成试验台系统框图如图3-2所示，它由以下设备组成：1、凸轮综合实验台（凸轮实验台的机械结构）。2、凸轮轴角位移传感器、角度盘, 各 1个，测量凸轮回转轴角位移。3、直动从动件位移传感器、百分表, 各 1个，测量直动从动件位移。4、摆动从动件角位移传感器。5、凸轮运动精密测量仪（单片机系统）。6、计算机7、打印机图3-2 试验台系统框图3.2 可行性分析凸轮机构是最简单的平面机构之一。在前人研究工作基础上，本设计论文进行凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制，在基本原理上是可行的。本设计的工作主要涉及力学、机械原理和机械设计等方面的知识,CAD等设计软件，本人已学习了这些相关课程，并取得了较好的成绩，掌握了本设计所需的基本知识。指导老师及其课题组在相关研究方面具有很多成功的经验，本设计的研究方法思路经过深思熟虑，切实可行，能够确保毕业设计的顺利完成并取得预期的研究成果。3.3 预期研究成果完成实验台相应传感器的按装设计、机械结构设计，保证设计能较好的满足设计要求。研究工作计划起止时间内容2012.11.172012.12.03调研、信息汇总，文献查阅分析2012.12.072013.01.03外文翻译、文献综述、开题报告，并熟悉理论力学、机械原理等相关知识2013.01.042013.01.14提交开题报告、文献综述及外文翻译2013.01.162013.01.16开题答辩2013.01.182013.03.10凸轮机构运动分析及创新设计试验平台的整体方案设计2013.03.112013.03.28试验平台设计及零部件设计2013.03.292013.04.11试验平台装配2013.04.122013.04.24绘制装配图及主要零件图2013.04.252013.05.02结构改进设计及毕业论文撰写2013.05.032013.05.10完成并提交毕业论文2013.05.112013.05.24整理材料准备答辩2013.05.252013.05.29论文答辩参考文献1 刘昌祺，（日）牧野洋，曹西京，凸轮机构设计M，北京市：机械工业出版社，2005，1.2 赵韩，丁爵曾，粱锦华凸轮机构设计M北京：高等教育出版社，19933 吴努，沈世薄平行分度凸轮机构J机械设计，1994，12(10), 13174 吴努，沈世薄同形共轭凸轮的设计J机槭设计，1994，11(5)：20225 Mills J K,Optimal design and sensitivity analysls of flexible cam mechanismsJ, Mech Mach Theory，19935 Hongsen Y.Variable-speed method for improving motion characteristics of cam systemsJ Mech DesJ，Trans ASME19966 Tidwell P H.Synthesis of wrapping camsJ Mech DesJ，Trans ASME，19947 Gonzalez P，Antonio MSynthesis of camocillating roller-follower mechanisms,a unfied approach,Mechanism Design and SynthesisJ,ASME Des Eng Div Publ DE，19929 牧野洋自动机械机构学M北京：科学出版杜，1980FD10 赵韩，丁爵曾，粱锦华凸轮机构设计M北京：高等教育出版社，199315浙江理工大学本科毕业设计（论文）题目凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制学院机械与自动控制学院专业班级 09机械设计制造及其自动化（4）班姓名景坷学号 B09300412 指导教师唐浙东系主任胡明学院院长胡旭东二一三年五月十九日浙江理工大学机械与自动控制学院毕业设计诚信说明我谨在此保证：本人所做的毕业设计，凡引用他人的研究成果均已在参考文献或注释中列出。设计说明书与图纸均由本人独立完成，没有抄袭、剽窃他人已经发表或未发表的研究成果行为。如出现以上违反知识产权的情况，本人愿意承担相应的责任。声明人（签名）： 2013年5月19日摘要凸轮机构是工程中用来实现机械化和自动化的重要驱动和控制机构之一，在轻工、食品、纺织、印刷、医药、标准零件制造、交通运输等领域运行的工作机械中都获得广泛应用。但随着社会发展和科技进步，为了提高产品的质量和生产率，作为机械设备核心部件的凸轮机构而言，必须进一步提高它的设计水平，在解析法设计的基础上开展计算机辅助设计的研究和推广应用。因此，开展对凸轮机构运动分析的研究，对于揭示机构的运动性能，进行机构的优化设计和动力学分析有着重要的实际意义。本文首先介绍了凸轮机构的发展概况，提出课题的背景和意义，接着指出国内外研究的趋势和国内高校凸轮机构实验仅局限于对运动参数的测量与分析，然后提出以现实生活中最常用的一些凸轮为基础来研究凸轮机构试验平台中从凸轮轮廓设计到加工到试验这一整个系统构成。凸轮轮廓线的设计在解析法的基础上用计算机软件进行绘制。凸轮加工的方法用最常见的线切割加工，用CAXA线切割软件来辅助写代码。平台可测量盘形凸轮，圆柱凸轮，直动从动件及摆动从动件组成的不同的凸轮机构的运动特性。从动件的回复力采用恒定重力的重力回复，直动的轨道用直线导轨，进一步的提高测量精度。在实验台中各个传感器的设计位置，可以让学生直观去观察从动件的速度、加速度；同时，为了让实验台的测量数据更加丰富，在实验台上加上旋转编码器，就可以观察和研究凸轮机构的在运行中输入轴的速度，让整个实验台的功能更加的强大，实验内容更加丰富，对凸轮机构运动研究也很有帮助。关键词：凸轮机构；运动分析；解析法；试验台；软件辅助设计Abstract The cam mechanism is one of the drive and control mechanism used to achieve the mechanization and automation project, running in the field of light industry, food, textile, printing, medicine, standard parts manufacturing, transportation machinery are widely available. With the social development and scientific and technological progress in order to improve product quality and productivity, as the core components of the cam mechanism of the machinery and equipment necessary to further improve the design level, on the basis of the analytical method designed to carry out the study of computer-aided design and application. Therefore, to carry out the analysis of motion of the cam mechanism to reveal the kinematic performance, the optimal design of the institutions and dynamics analysis has important practical significance. This paper first introduces the overview of the development of the cam mechanism, put forward the background and significance of the topic, then pointed out that research trends at home and abroad and domestic universities cam mechanism experiment is only limited to the measurement and analysis of motion parameters, and then put forward to the most commonly used in real life cam based design of an innovative test platform to conduct a series of experiments to design, analysis and testing of the cam mechanism. Cam profile design computer software to draw on the basis of the analytical method. Cam processing method with the most common line cutting, with CAXA line cutting software to assist write code. Platform to measure disk cam, cylindrical cam, direct-acting the motion characteristics of the follower and oscillating follower cam mechanism. The restoring force of the driven member with constant gravity gravity reply movable straight track with a linear guide, and further improve the measurement accuracy. In the experimental Taichung sensor design, allows students intuitive to observe the follower velocity, acceleration; richer, in order to allow the measurement data of the bench, and rotary encoders, can be observed in the experimental stage, and research the cam mechanism in the operation of the speed of the input shaft, so that the entire bench more powerful experimental richer, the movement of the cam mechanism is also helpful.Keywords: cam mechanism; motion analysis; analytical method; test bench; software aided design目录摘要Abstract第1章绪论11.1 引言11.2 凸轮机构的研究现状和发展趋势21.1.1 国内外凸轮机构研究现状21.1.2 凸轮机构研究趋势31.3 课题设计的内容和意义4第2章凸轮机构的设计理论62.1凸轮机构的基本参数62.2 从动件运动规律72.3凸轮轮廓曲线设计10第3章凸轮的加工方法143.1 划线加工143.2 万能铣床加工143.3数控机床加工153.4 仿形机床加工163.5 电火花机床加工17第4章凸轮机构实验平台224.1 凸轮实验平台的组成224.1.1直动从动件结构224.1.2摆动从动件结构244.1.3圆柱凸轮结构244.2凸轮机构实验台传动设计254.2.1选择传动方案254.2.2 选择电动机254.2.3涡轮蜗杆减速器254.2.4同步带传动设计264.2.5 从动件组件设计304.3 传感器选择324.3.1传感器概述324.3.2传感器选用原则334.3.3角位移传感器的选择344.3.4直线位移传感器选择36第5章试验台运动仿真375.1运动仿真简介375.2ProENGINEER仿真简介385.3凸轮机构试验平台运动仿真38第6章总结和展望41参考文献42致谢43浙江理工大学本科毕业设计（论文）第1章绪论1.1 引言凸轮机构是一种重要的驱动和控制机构用来实现机械化跟自动化，广泛的应用在轻工、发动机、纺织、印刷等工业机械中。凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的传动机构。三者之中凸轮是的主要运动方法是连续的等速回转，因此设计不同形状的凸轮轮廓曲线就可以使从动件按照你想要的运动规律来进行运动。凸轮机构之所以能如此广泛的应用是因为有许多其他机构比不上的优点，如：l、设计方便，适应性好，可以实现从动件的复杂运动规律的要求；2、结构简单紧凑，控制准确而有效，运动的特性好，使用方便；3、性能稳定，故障少，维护保养方便。实际中所使用的凸轮机构的形式繁多，对凸轮机构的分类方法有三种，按凸轮的几何形状可以分为平面凸轮、空间凸轮；按从动件的形状可以分为尖底从动件、滚子从动件、平底从动件、曲面从动件、滑船式从动件；按凸轮与从动件维持接触的方式可以分为力锁合凸轮机构、几何形状锁合凸轮机构。凸轮机构具有传动、导向及控制等功能，所以在各种需要实现机械自动化和半自动化的场合取得了广泛的应用。当凸轮机构用作传动机构时，可产生各种复杂的运动规律；当凸轮机构用于导向机构时，可以使工作机械的动作端产生复杂的轨迹或平面运动；当它作为控制机构时，可以控制执行机构的自动工作循环。随着工业自动化程度的提高和凸轮CADCAM技术水平的不断增长，凸轮机构所能应用范围将会变得更加广泛。1.2 凸轮机构的研究现状和发展趋势1.1.1 国内外凸轮机构研究现状虽然我们对凸轮机构的认识时间很长，但直到19世纪末人们都没有对凸轮机构进行过系统的研究和分析。随着工业的快速发展，人们对自动化机械的需求量增加，在20世纪初期凸轮机构的研究才开始受到重视。凸轮机构应用的广泛性推动了人们对它的研究。最初，人们只研究凸轮简单的几何形状和运动，来满足从动件运动的简单位置要求。随着各种机械在速度、效率、寿命、噪声和可靠性等方面对凸轮的要求日益提高，对凸轮机构的研究也逐步扩展与深化，从简单地考虑几何尺寸、运动分析和静力分析，发展到考虑动力学、润滑、误差影响、弹性变形等，其研究方向有数十个之多。我国对凸轮机构的应用和研究已经有许多年的历史，目前仍在继续扩展和深入。1983年全国第三届机构学学术讨论会上关于凸轮机构的论文只有8篇，涉及到了设计、运动规律、分析、廓线的综合等四个方向。到了1988年的第六届会议，已有凸轮机构方面的论文20篇，增加了动力学、振动、优化设计等研究方向。而1990年第七届会议，凸轮机构方面的论文22篇，又增加了CADCAM、误差分析等研究方向。近几年，对凸轮分度机构方面的研究也不断深入，并发表了一系列论文，对凸轮机构的共轭曲面原理、专家系统等方面也有了相当的研究。现在凸轮机构已经在包装、食品、纺织、交通运输、动力、印刷等机械领域得到广泛的应用。但是，与先进国家相比，我国对凸轮机构的研究和应用还存在较在的差距，尤其是在对振动的研究、凸轮机构的加工及产品开发等方面。欧美各国对凸轮机构研究的特点大致如下；(1)论文数量多，研究范围广。(2)研究的连续性和发展性强。(3)研究工作随着新技术、新方法的产生和应用而深化。(4)基础理论的研究持续稳定。日本也特别重视凸轮机构的研究，有很多凸轮机构研究的专家，早期有小才川介、中开英一等，现在有牧野洋、西冈雅夫筱原茂之等。还有许多专门生产凸轮机构的公司，如大冢公司、三共制作所等。日本经常举行讨论凸轮机构的学术会议。在有关的国际性刊物上也经常看到日本在凸轮机构研究方面的论文。日本近期在凸轮技术的发展上所做的工作主要有以下几个方面：(1)在机构设计方面，致力于寻求凸轮机构的精确解和使凸轮曲线多样化，来适应新的要求。(2)加强了凸轮机构动力学和振动方面的研究提高了机构的速度，发展了高速凸轮。他们已经生产出分度数每分钟8000次的分度凸轮机构。(3)研制新的凸轮加工设备，以适应新开发的产品实现了凸轮机构的小型化和大型化，已经设计生产出了世界上最小和最大的蜗杆凸轮机构，中心距前者为28mm，后者为800mm。(4)加强凸轮机构的标准化，发展成批生产的标准凸轮机构。(5)发展凸轮机构的CAD/CAM系统。日本学者非常注重将各方面的研究成果应用到实际的产品开发中去，比如他们充分地认识到凸轮机构作为控制机构具有高速下的稳定性、优良的再现性、良好的运动特性和可靠性、易于实现同步控制、刚度高等优越性，因此十分重视将凸轮机构与电子技术相结合，在控制机构上作广泛的研究，从而拓宽了凸轮机构的用途。1.1.2 凸轮机构研究趋势虽然已经有很多学者对凸轮机构的研究做了相当多的工作，但在各研究方向仍有许多可继续进行的工作，并有一些研究工作有待开发。从设计的角度考虑，以下几个研究方向还有待开发： (1) 在从动件运动规律的研究方面，除了继续寻找更好的运动规律外，还要研究多种有效的分析方法。当对从动件的运动轨迹有所要求时，能够用这些方法求出满足要求并且性能优良的运动规律。 (2) 对各种凸轮机构要综合考虑几何学和运动学的研究，尽可能导出普遍适用的比较精确计算公式。已有的研究大多数集中于平面和圆柱凸轮，而且仅仅是一种凸轮一种研究方法，因而设计公式过多，近似公式比较多等情况，并会影响到其他方面(如CAD的应用等)的研究。 (3) 发展通用并且有效的CAD系统。由于以上原因和种种因素，在凸轮机构设计过程中计算机的应用一直被局限于几种平面和圆柱凸轮机构，并且每一程序一般只能处理一到二种机构，对比较完整的CAD系统的研究，在近十几年才开始，而且很不完善。 (4) 引入专家系统或人工智能CAD系统。由于凸轮机构并不是标准机构，种类有许多，应用广，加之许多已有的知识不能公式化，凸轮设计质量与设计者的水平和经验有着密切的关系，所以应用普通的CAD系统，有时候效果并不很理想。如果引入专家系统，就可以获得较为理想的结果。随着专家系统的引入，必须注意收集吸取有关凸轮机构设计的知识及经验。 (5) 动力学研究的深化和研究成果的进一步实用化。由于动力学问题自身的复杂性，导致凸轮机构研究主要集中于低、中速，对高速凸轮机构动力学的研究还不够深入和完善，所以，人们对这些研究成果的可靠性存在怀疑，使得这些成果的应用并不广泛。(6) 加强对凸轮机构的运动学特性和动力学特性的计算机模拟，以提高设计质量和缩短产品研制的周期。(7) 研究CAD/CAM的一体化，凸轮加工中数控已经被应用了很长一段时间，也比较普遍，因此CAM是有一定的基础。但因为对CAD的研究不足，所以CAD/CAM的成效也比较少。现在数控机床已经能够使用高级语言编制的程序和计算机图形系统，估计这方面的研究也将很快的发展起来。1.3 课题设计的内容和意义一直以来，所做的凸轮机构实验一直是验证式实验模式，就是由教师提前准备好相关的设备，学生根据实验指导书和书上的教学参考步骤来完成实验，设计性跟创新性少，学生中普遍有着实际知识不足、重理论轻实验、实验技能低等问题。大部分学校的凸轮机构实验只局限于对运动参数的测量与分析，实验过程都是一成不变的，对学生创新素质的培养是不利的。本课题中我们先用解析法来用已知参数条件对凸轮的轮廓曲线进行设计，然后在Pro/Engineer中进行运动仿真，看是否能得到相应的运动规律，然后用CAXA线切割软件进行代码的编写再输送到线切割机将凸轮生产出来，最后在试验平台上进行测试，验证是否满足设计要求。在这个试验平台中，将对凸轮的设计、分析，优化及测试进行一系列的实验，可供学生使用，增强他们的综合设计及创新能力、实践动手的能力、分析和解决问题的能力。实验是高校在教学和科研上的重要组成部分。因此，实验是理论联系实际不可缺少的环节。凸轮机构实验是工科院校的机械原理课程实践教学的一个重要单元。通过该实验，学生可以深入了解和掌握各种凸轮机构的性能，从而将书本知识联系到工程实际，用书本上的知识来解决工程实际问题。所以，凸轮机构实验的进一步完善和发展对提高学生的综合能力和专业水平具有重要意义第2章凸轮机构的设计理论2.1凸轮机构的基本参数(1)基圆：以凸轮机构的回转中心为圆心，凸轮轮廓的最小向径为半径所作的圆，用表示。(2)推程：从动件从距凸轮回转中心的最近点向最远点运动的过程。(3)回程：从动件从距凸轮回转中心的最远点向最近点运动的过程。(4)行程：从动件从距凸轮回转中心最近点到最远点运动所通过的距离，或从最远点回到最近点所通过的距离。行程通常指从动件的最大运动距离，用h表示。(5)推程运动角：从动件从距凸轮回转中心的最近点运动到最远点时，对应凸轮所转过的角度，用表示。(6)回程运动角：从动件从距凸轮回转中心的最远点运动到最近点时，对应凸轮所转过的角度，用表示。(7)远休止角：从动件在距凸轮回转中心的最远点静止不动时，对应凸轮所转过的角度，用表示。(8)近休止角：从动件在距凸轮回转中心的最近点静止不动时，对应凸轮所转过的角度，用表示。(9)凸轮转角：凸轮绕自身转过的角度。一般情况下，凸轮转角从行程的起始点在基圆上开始度量，它的值等于行程起点和从动件的运动方向线与基圆的交点所组成的圆弧对应的基圆圆心角，用表示。(10)从动件的位移：凸轮转过转角时，从动件所运动的距离，用s表示。位移s从距凸轮回转中心的最近点开始度量，对于摆动从动件，其位移为角位移，需要把直动从动件的运动参数转化为相应的摆动运动参数。2.2 从动件运动规律从动件的运动一般作为凸轮机构的输出运动，而且凸轮的轮廓曲线往往也由从动件的运动规律来确定，所以正确的选择跟设计从动件的运动规律是凸轮设计的一项重要工作。从动件的运动规律就是指的是从动件的位移s，速度v，加速度a和凸轮转角或者时间t之间的函数关系，从动件的运动规律的一般方程式为：、。凸轮机构的原动件是凸轮，并且一般作匀速回转运动。假设凸轮的角速度为，那么从动件的位移、速度和加速度与凸轮的转角间的关系是而对于摆动从动件，就需要把式子中的位移、速度和加速度替换为角位移、角速度和角加速度。多项式类型运功规律和三角函数类型运动规律是常见的两种从动件的运动规律。 1、多项式类型运动规律多项式类型运动规律的从动件的一般形式为 (2-1)式中，均为待定常（系）数。等速运动、等加速运动、等跃度运动、五次项运动和七次项运动等运动规律均属于此种类型。当n=1时，上述运动规律为1次项运动规律，就是等速运动规律，它的位移线图为一条斜直线。该运动规律用于“停-升-停”类型的凸轮机构时，理论上从动件在行程的起点和终点处有无穷大的加速度。因此会导致剧烈的冲击（刚性冲击），所以单纯采用等速运动规律来实现“停-升-停”规律是不合适的，需要在行程的起始部分和终点部分用其他类型的运动规律来进行修正。等速运动规律仅仅适用在低速运动，从动件质量不大的凸轮机构。当n=2时，运动规律为2次项运动规律，也就是等加速等减速运动规律，其位移曲线为抛物线。等加速等减速运动在运动的起始位置、衔接点和终止位置上的加速度产生一定幅度的突变，使得从动系统的惯性力引起有限幅度的突变，从而导致所谓的柔性冲击。此类运动规律不适合用在高速运转的凸轮机构上。当n=5时，上面的运动规律为5次项运动规律。当从动件按照5次项运动规律运动时，加速度曲线无突变现象，且其幅值较小。适用于高速凸轮机构。2、三角函数类型运动规律三角函数类型的运动规律主要有简谐运动、双谐运动和摆线运动等。（1）简谐运动规律简谐运动规律又称余弦加速度运动规律。推程阶段运动方程式： (2-2)回程阶段的运动方程式为： (2-3)简谐运动规律的特征是从动件的加速度按照余弦运动规律变化，从动件在运动的始末位置有柔性冲击。若推程和回程都采用简谐运动规律，且运动角相等且无停留期，则满足无冲击条件，可用于高速凸轮。（2）双谐运动规律推程阶段的双谐运动方程式： (2-4)在推程终止位置加速度幅度最大，用于“停-升停”类型时发生柔性冲击，用于“停-升-回”类型时可以减小甚至消除柔性冲击。适合高速下运转的凸轮（3）摆线运动规律摆线运动规律又称正弦加速度运动规律。推程阶段运动方程为： (2-5)回程阶段运动方程为： (2-6)速度和加速度均无突变，可适用于凸轮机构的高速运动场合。上述多项式和三角函数运动规律是凸轮机构从动件运动规律的基本形式，各有各的优缺点。为了扬长避短，常常将数种不同的运动规律拼接起来，构成新的组合型运动规律。又可称为修正型运动规律。本实验台所用的8种不同运动规律的盘形凸轮分别为：（1）等速运动规律：推程h=15mm；回程h=15mm；凸轮基圆半径r=40mm；推程运动角150；远休止角60；回程运动角150.（2）等加速等减速运动规律:推程h=15mm；回程h=15mm；凸轮基圆半径r=40mm；推程运动角180；回程运动角180。（3）正弦加速度运动规律:推程h=15mm；回程h=15mm；凸轮基圆半径r=40mm；推程运动角180；回程运动角180。（4）余弦加速度运动规律：推程h=15mm；回程h=15mm；凸轮基圆半径r=40mm；推程运动角180；回程运动角180。（5） 345多项式加速度运动规律：推程h=15mm；回程h=15mm；凸轮基圆半径r=40mm；推程运动角150；近休止角30；回程运动角150；远休止角30。（6）改进等速运动规律：推程h=15mm；回程h=15mm；凸轮基圆半径r=40mm；推程运动角150；近休止角30；回程运动角150；远休止角30。（7）改进正弦运动规律：推程h=15mm；回程h=15mm；凸轮基圆半径r=40mm；推程运动角150；近休止角60；回程运动角150。（8）改进梯形运动规律：推程h=15mm；回程h=15mm；凸轮基圆半径r=40mm；推程运动角180；回程运动角180；2.3凸轮轮廓曲线设计凸轮轮廓曲线的设计是根据所选定的从动件运动规律和基本的尺寸，来求出凸轮的轮廓曲线。凸轮轮廓曲线设计的基本原理是反转法原理，即设想给凸轮机构加上1个绕凸轮回转中心的反转运动，并且使反转的角速度等于凸轮转动的角速度。凸轮是静止不动的，从动件一方面随导路绕0点反方向转动，同时又沿它的导路方向按预定的运动规律做相对运动。由于从动件始终与凸轮的轮廓曲线保持接触。所以，从动件的底部在由反转跟相对移动所组成的复合运动中的轨迹就是凸轮的轮廓曲线。传统的凸轮设计方法有作图法绘制凸轮轮廓曲线和解析法计算凸轮轮廓坐标两种。图解法容易，直观，但设计的精度不高，只适用一些设计精度要求低的凸轮；解析法的设计精度较高，但因为计算量比较大，往往需要编写复杂的计算机程序。因为计算机技术的广泛运用从而促进了机械设计和制造技术不断地革新，各种CADCAE软件的功能也日益完善，凸轮机构的设计技术也进入了新的阶段。我们可以选用多种CADCAE软件对凸轮机构进行三维实体建模和仿真分析，从而更好的提高设计质量，减少设计时间，获得优良的设计方案和精确的设计数据。本平台用CAXA线切割来进行凸轮轮廓的绘制和线切割代码编写。下面以2号盘形凸轮为例来说明凸轮轮廓曲线的设计过程：设计一凸轮机构，要求从动件行程h=15mm；凸轮基圆半径r=40mm；推程运动角180；回程运动角180。从动件以等加速和等减速规律前进和返回。（1）根据从动件运动规律确定凸轮轮廓的公式曲线根据等加速和等减速规律的运动方程确定本案例中凸轮的轮廓曲线的极坐标方程，其中等加速及等减速运动规律的运动方程如表2-1所示。表2-1 等加速及等减速运动规律的运动方程运动规律运动方程推程（）回程（）等加速运动规律（）（）等减速运动规律（）（）以角速度的变化量为参变量t，将基园半径r=40mm、从动件行程h=15mm、推程角180、回程角180等参数代入到从动件运动规律的运动方程中，得到凸轮轮廓曲线的极坐标方程如表2-2所示。表2-2 凸轮轮廓曲线的极坐标方程凸轮轮廓从动件运动规律参变量（t）凸轮轮廓曲线极坐标方程推程前半段推程后半段回程前半段回程后半段等加速运动规律等减速运动规律等加速运动规律等减速运动规律（2）用CAXA公式曲线功能绘制凸轮轮廓推程曲线打开CAXA线切割软件，选择绘制高级曲线公式曲线命令，系统弹出“公式曲线”对话框，在该对话框中选择坐标系为极坐标系，选择参变量t的单位为角度。按照表2-2所示的推程段凸轮轮廓确定参变量的起始为0、终止值为90，设置曲线精度为0.001，在极坐标公式栏中输入该段凸轮轮廓曲线方程为，如图2-1所示。图2-1 公式曲线对话框完成公式曲线的各项设置后，可以点击预显键预览下该段曲线有无错误，确定无误后，点击对话框中的确定键，系统提示让你选择“曲线定位点”，输入坐标“0，0”或者点击坐标原点，就可完成该段的轮廓曲线创建。重复上面的步骤，按照表2-2所示的极坐标方程一一把凸轮剩下的各段轮廓曲线都创建完毕，曲线的定位点都为原点，最终完成的凸轮轮廓曲线如图2-2所示。图2-2凸轮轮廓曲线第3章凸轮的加工方法凸轮的轮廓切削加工的方法很多，如果按照加工设备的要求来划分，有划线加工、万能铣床加工、数控铣床加工、数控磨床加工、电火花切割加工和仿形加工。3.1 划线加工用划线加工是指加工好凸轮基准面以后，用钳工划出凸轮工作型面线，然后按照线粗铣或钻孔后锯开，最后进行必要的热处理和修磨，用金属板划线后按线检验。划线加工的精度难控制，消耗的工时多，通常只适用在单件修配的凸轮加工，也用于紧密的凸轮的毛胚加工。圆柱和圆锥凸轮可以根据展开面上面的轮廓曲线坐标数据进行划线加工。3.2 万能铣床加工万能铣床用于加工平面凸轮和空间凸轮。加工的时候，刀具和毛胚之间的现对位置和相对运动状况如图3-1图33所示。刀具回转产生切削运动；凸轮轮廓的形状是根据分度头的旋转和工作台相对于刀具轴线移动所形成的。图3-1 平面凸轮轮廓铣削加工图3-2 圆柱凸轮轮廓铣削加工图3-3 圆锥凸轮轮廓铣削加工3.3数控机床加工数控机床通常用于单件或小批量制造精密凸轮或靠模凸轮。加工方案仍然按照图3-1图3-3所示。工作台移动和工件的回转都由步进电动机或伺服电动机驱动。根据机床的控制方式，把刀具中心轨迹坐标数据变成控制机床运动所需要的格式数据文件后，输入到机床中，就可以加工出所需要的凸轮轮廓。3.4 仿形机床加工通用或者专用的仿形机床可以加工各种类型的凸轮轮廓，也叫复制加工，按照靠模或者样板凸轮的原型加工，生产率高，单件的成本低，是批量生产经常适用的加工设备。属于仿形法加工的有以下集中：靠模车削、仿形铣削和仿形磨削。现代的凸轮仿形法加工，多用液压仿形铣床、光电跟踪仿形铣床和伤形磨床等加工。图3-4 靠模车凸轮（1）靠模车凸轮：在普通的车床上，利用仿形装置可以加工具有封闭轮廓的平面和圆柱形的凸轮，如图3-4所示。图中在普通的车床上安装了具有滚子的靠模装置，通过靠模2把凸轮工作表面的尺寸转换到刀具的运动上去，滚子3借助弹簧的作用力始终保持与靠模接触。切削的时候纵向进给自动(或手动)进行，而横向上的进给由靠模控制，从而加共出工作表面。图3-5 机械式靠模铣凸轮示意图（2）仿形铣凸轮：利用靠模夹具铣削凸轮的工作情况可参见图3-5。机械式仿形加工凸轮的时候，靠模的磨损快，加工的精度低。现代的仿形铣床，都采用液压或电液仿形系统，跟光电跟踪仿形系统等。采用液压或电液仿形铣床时，因为靠模所受压力极小，使用寿命长，所以可以采用铸铁、铝合金、木材或者石膏等。（3）仿形磨削凸轮：仿形磨削适用于加工凸轮的型面已淬硬且粗糙度要求比较小，轮廓功线的向径精度要求比较高的凸轮。仿形磨削可以在通用机床上安装仿形装置和磨头进行加工，也可在专门的仿形磨床上加工，它们的构造与工作原理基本上与仿形铣削相同。 3.5 电火花机床加工用在凸轮加工的电火花机床有线切割机和电火花成形加工机床。本试验台的8种平面凸轮的加工就是使用线切割机进行加工。以第二章中设计的2号凸轮为例来说明凸轮的线切割加工电火花线切割加工一般为工件加工的最后工序。该例中要达到的凸轮的加工精度及表面粗糙度要求，除了要合理的控制线切割加工的时候的各种工艺的参数，还要安排好凸轮加工的工艺路线和线切割加工前的准备工作。（1）凸轮坯料的准备凸轮坯料的准备工序是指的是凸轮加工之前的全部工序。图3-6 凸轮穿丝孔位置及坯料图凸轮坯料的准备工序包括：下料：用锯床切断所需要的材料；锻造：改善材料内部组织，并且将其锻成所需要的坯料形状，如图3-6所示；退火：消除锻造工序所产生的内应力，改善材料的加工性能；铣六面：留下磨削余量0.8mm1.0mm；磨上下平面及相邻两侧面，留下精磨余量0.4mm0.6mm；钳工操作：划线来确定穿丝孔的位置，钻穿丝孔并去掉毛刺；热处理：淬火及回火；精磨：精磨上下平面和相邻两个侧面；退磁处理。（2）凸轮线切割加工代码编制按照图3-6所示，在CAXA线切割中绘制好凸轮的坯料图，选择“线切割”“轨迹生成”，系统弹出“线切割轨迹生成参数表”，按照图3-7及图3-8设置线切割轨迹生成参数表中的相关参数，点击“确定”按钮，软件提示拾取轮廓，分别选择凸轮轮廓线、链拾取方向、加工的侧边或补偿方向、穿丝点位置、退丝点位置、切入点位置等参数，就可以完成线切割加工轨迹的选取工作。图3-7线切割轨迹生成参数表中切割参数图3-8 线切割轨迹生成参数表中偏移量和补偿值然后选择“线切割”“生成3B代码”，然后输入要保存的代码文件名，再选择上一步所生成的线切割加工轨迹，按回车就可以生成线切割加工程序代码，如下所示：*CAXAWEDM -Version 2.0 , Name : tulunjiagong.3BConner R= 0.00000 , Offset F= 0.10000 ,Length= 330.889 mm*Start Point = 55.00000 , 0.00000 ; X , YN 1: B 14900 B 0 B 14900 GX L3 ; 40.100 , 0.000N 2: B 47365 B 3 B 2950 GY NR1 ; 40.008 , 2.950N 3: B 47175 B 2949 B 2942 GY NR1 ; 39.731 , 5.892N 4: B 46982 B 5901 B 2924 GY NR1 ; 39.271 , 8.816N 5: B 46570 B 8835 B 2898 GY NR1 ; 38.626 , 11.714N 6: B 46014 B 11755 B 2863 GY NR1 ; 37.799 , 14.577N 7: B 45289 B 14651 B 2818 GY NR1 ; 36.788 , 17.395N 8: B 44403 B 17518 B 2765 GY NR1 ; 35.595 , 20.160N 9: B 43354 B 20350 B 2700 GY NR1 ; 34.222 , 22.860N 10: B 42143 B 23138 B 2628 GY NR1 ; 32.668 , 25.488N 11: B 40768 B 25879 B 2544 GY NR1 ; 30.937 , 28.032N 12: B 39230 B 28563 B 2450 GY NR1 ; 29.031 , 30.482N 13: B 37528 B 31183 B 2345 GY NR1 ; 26.951 , 32.827N 14: B 35662 B 33731 B 2250 GX NR1 ; 24.701 , 35.057N 15: B 33632 B 36198 B 2415 GX NR1 ; 22.286 , 37.159.N 75: B 36715 B 31860 B 2417 GY NR4 ; 30.323 , -28.857N 76: B 38486 B 29296 B 2515 GY NR4 ; 32.113 , -26.342N 77: B 40096 B 26661 B 2601 GY NR4 ; 33.726 , -23.741N 78: B 41543 B 23965 B 2678 GY NR4 ; 35.160 , -21.063N 79: B 42828 B 21213 B 2744 GY NR4 ; 36.413 , -18.319N 80: B 43950 B 18413 B 2801 GY NR4 ; 37.484 , -15.518N 81: B 44909 B 15573 B 2848 GY NR4 ; 38.372 , -12.670N 82: B 45702 B 12698 B 2887 GY NR4 ; 39.078 , -9.783N 83: B 46339 B 9796 B 2916 GY NR4 ; 39.599 , -6.867N 84: B 46798 B 6871 B 2936 GY NR4 ; 39.937 , -3.931N 85: B 47161 B 3934 B 3932 GY NR4 ; 40.101 , 0.001N 86: B 14899 B 1 B 14899 GX L4 ; 55.000 , 0.000N 87: DD(3) 凸轮的线切割加工 CAXA线切割软件提供的代码传输方式有应答传输、同步传输、串口传输和纸带穿孔4种方式。国内快走丝线切割控制器大多用的是应答传输和同步传输这两种方式。其中应答传输是将加工的代码用模拟电报头的方式传输给线切割控制器，由机床输出的脉冲信号来控制计算机发送的速度。在进行程序代码传输的时候，应该要点击“线切割”“代码传输”“应答传输”，选择要传输的线切割加工代码文件，将线切割机床控制器置于接收信号状态后按回车键就可以开始传输。用两端支撑方式装夹工件，并用百分表对工件进行找正，使工件的定位基准平面与工作台面和XY轴平行。装夹完成后，把电极丝安装到图3-6位置，并采用电火花法对电极丝进行位置调整，使用自动找中心功能确定电极丝在穿丝孔中心位置。然后选择好线切割加工的脉冲参数。最后启动线切割机床对凸轮坯料进行加工。线切割机床为DK7740E，主要技术规格及参数要求如表3-1表3-1 DK7740E技术规格和参数要求指标技术规格工作台行程最大切割厚度最大加工锥度最大切割效率加工表面粗糙度电极线（钼丝）直径范围加工精度工作电源控制方式编程语言显示器通讯接口主要功能 XY 400500 mm 400mm6/100 140mm/min Ra2.5um（GB7926-2005） 0.1-0.20mm 0.015mm（GB7926-2005） AC380V/415V 50HZ 三相可实现X,Y,U,V四轴联动控制方式。 G 代码，ISO代码,兼容3B代码 15寸液晶彩显采用标准的RS-232C接口:USB接口（兼容AUTOCAD/CAM的DXF图形文件）具有绘图，编程功能短路自动处理，加工结束自动停机功能，反向加工，任意段加工功能，比例缩放功能，断电保护功能，自动找中心功能，人机对话功能,系统具有自诊断功能。第4章凸轮机构实验平台4.1 凸轮实验平台的组成4.1.1直动从动件结构图4-1 柜式凸轮实验平台俯视图图4-2 柜式凸轮实验平台正视图1-试验台底板，2-旋转编码器，3-带轮1，4-涡轮蜗杆减速器，5-凸轮底盘，6-盘形凸轮，7-直动从动件，8-从动件支架，9-带轮2，10-电动机，11-柜，12-光栅尺，13-重锤从动件支架直线导轨从动件电动机带轮凸轮涡轮蜗杆减速器柜式凸轮机构实验台的组成如图4-1所示，由柜子，电动机，皮带轮，旋转编码器，涡轮蜗杆减速器，凸轮，从动件，从动件支架，光栅尺，重锤等主要部分组成。其主要功能为：测量盘形凸轮的角输出轴的角位移、角速度和直动从动件的位移和速度加速度，完成轮廓线的测量及凸轮运动曲线测量。三维图如图4-3所示。图4-3 凸轮机构试验台的三维简图4.1.2摆动从动件结构图4-4摆动从动件结构图摆动从动件的安装结构图如图4-4所示，摆动从动件的角位移等也是用旋转编码器进行测量。4.1.3圆柱凸轮结构图4-5圆柱凸轮结构图圆柱凸轮的安装结构图如图4-5所示，从动件支架的组件和直动从动件的组件一样。从动件支架和涡轮蜗杆减速器和电动机的位置在测量3种不同凸轮机构时位置无需改变。圆柱凸轮和摆动从动件在需要时可安装和拆卸。4.2凸轮机构实验台传动设计4.2.1选择传动方案由电动机到凸轮的传动，可选择带、链和齿轮减速器。由于凸轮转速低、速比大，采用涡轮蜗杆减速器比较合理，它具有选型方便，价格合理，结构紧凑等多种优点。确定采用采用直流电动机通过同步带轮连接涡轮蜗杆减速器，实现大传动比的传动方案。由于涡轮蜗杆减速器的输入轴和输出轴形成90夹角，所以直流电动机应横向的放置，它的输出轴为纵向，方便凸轮的安装与更换。4.2.2 选择电动机为了满足凸轮转速可调节的要求，从变频调速和直流调速两种中选取较方便、价格低的直流调速电动机作为本实验平台的原动件。又由于实验台仅仅用于测量运动(位移量)，而实际所需的负荷较小，所以在选择电动机的型号时，更多的是考虑到结构和安装等方面的要求，经过反复比较，确定采用的电机型号为直流伺服电动机SZ94-2 双输出轴，输出轴的长度按照要求制造。转速为1500r/min，额定功率为80W。一头连带轮，一头连接手轮，手轮用来检验机构是否卡死。4.2.3涡轮蜗杆减速器根据转速的要求，考虑了结构、价格等方面的因素，决定选择涡轮蜗杆减速器。综合分析了凸轮机构实验平台的要求后，决定选用传动比为20的涡轮蜗杆减速器，减速器的型号：WPA-40。如图4-6所示图4-6 WPA-40涡轮蜗杆减速器4.2.4同步带传动设计电动机和涡轮蜗杆减速器采用带轮连接，原动机为电动机，额定功率80W，转速，断续使用每日3-5h。中心距为125mm。（1）确定设计功率，载荷修正系数=1.3，设计功率=0.104。（2）选定带型节距，根据由图4-7选取5M型圆弧齿同步带，图4-7 圆弧齿同步带选型图（3）小带轮齿数，由，得。（4）小带轮节圆直径，（5）大带轮齿数，（6）大带轮节圆直径mm（7）带速v，（8）初定轴间距，取（9）带长（节线长度），取标准节线长度（10）带齿数Z，（11）实际中心距，（12）安装量I、调整量S ，I=1.02mm，S=0.76mm （13）啮合齿数，（14）啮合齿数系数，当，所以（15）基本额定功率，（16）要求带宽，，。（17）紧边张力松边张力（18）压轴力，=0.98 （19）作用在轴上的力（20）同步带齿形尺寸如图4-8所示，齿高，节距，齿顶圆角半径，齿根圆角半径，齿根厚s=3.05mm，齿形角，带高图4-8 同步带齿形尺寸（21）同步带轮几何尺寸如图4-9所示，节距，齿槽深，齿槽圆弧半径，齿顶圆角半径，齿槽宽s=3.25mm，两倍节顶距，齿形角同步带轮宽度，如图4-10所示，选择带挡圈的带轮，图4-9同步带轮尺寸图4-10 带轮宽度尺寸带轮挡圈尺寸如图4-11所示，挡圈最小高度K=2.53.5mm，R=1.5mm，挡圈厚度t=1.52.0mm 图4-11 带轮挡圈尺寸4.2.5 从动件组件设计凸轮机构试验台的从动件组件的位置图如图4-12所示，主要由支座，直线导轨和从动件组成。M8螺杆滑块支座直线导轨从动件套从动件图4-12 从动件组件三维图滑块的上升和下降由M8螺杆的旋转控制，升降螺母上升和下降带动滑块上升下架，从而调节从动件的对心和偏置，螺杆和升降螺母如图4-13所示。图4-13 螺杆和升降螺母组件从动件和直线导轨用一个从动件套来连接，结构如图4-14所示，通过从动件套用螺钉把从动件和直线导轨固定，可以更换从动件的类型，如尖顶从动件，平底从动件，滚动从动件来观察不同的运动规律。图4-15 从动件和直线导轨组件从动件的上下移动的最大位置为，20mm和-20mm。通过支座上的孔来控制。从动件的左右位移由定位板来确定，试验台可测试的最小的凸轮基圆半径要大于40mm，基圆加推程小于70mm。4.3 传感器选择4.3.1传感器概述传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测的装置，能够感受到被测量的信息，并且能将检测感受到的信息，按照一定的规律变换成为电信号或其他所需形式的信息来输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。国家标准GB7665-87对传感器所下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。一般来讲，典型的传感器由敏感元件、转换元件和转换电路这三部分所组成，有时还需要加上辅助电源，它们组成的框图如图4-16所示图4-16 传感器的组成框图传感器的种类非常多，目前没有统一的分类方法，常用的分类方法有下面几种。（1）按用途分类压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。（2）按测量原理分类振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。（3）按输出信号为标准分类模拟传感器：将被测量的非电学量转换成模拟电信号数字传感器：将被测量的非电学量转换成数字输出信号（包括直接和间接转换）。膺数字传感器：将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出。开关传感器：当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。4.3.2传感器选用原则现代传感器在原理与结构上千差万别，我们要根据具体的测量目的、测量对象与测量环境合理的选择传感器，是在进行测量某个量时要首先解决的问题。在传感器确定之后与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。传感器的选用是否合理在很大程度上影响着测量结果的成败。（1）根据测量的对象和测量环境确定传感器的类型进行个具体的测量工作之前，首先需要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为就算是测量同一物理量，也有很多原理的传感器可供你选用，而哪一种传感器更为合适，就需要根据被测量的特点和传感器的测量环境来考虑具体问题，例如量程的大小，被测位置对传感器体积的要求，测量方式是接触式还是非接触式的，有线或是非接触测量，传感器的价格能否承受。在考虑以上问题之后就能确定选用哪种类型的传感器，然后再考虑传感器的性能指标。（2）灵敏度的选择传感器的灵敏度指的是传感器在稳定条件下，输出变化量与输入变化量的比值。一般我们会希望传感器的灵敏度越高越好。因为灵敏度越高时，被测量变化对应的输出信号的值就比较大有利于信号处理。但值得注意的是，传感器的灵敏度高的时候，与被测量没有关系的外界噪声也更容易混入，也会被放大系统放大，从而影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。（3）线性范围任何的传感器都有一定的线性工作范围。传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲传感器的线性范围越宽，那么它的量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后，首先要看其量程是否满足要求。但实际上，所有传感器都不能保证绝对的线性，它的线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时候，在一定的范围内，可以将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来很大的方便。（4）频率相应特征传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，在所测量的范围内，必须保持不失真的测量条件，在实际使用时，传感器的响应总会有定延迟，我们希望延迟时间越短越好。（5）精度精度是传感器的一个重要的性能指标，传感器所输出的测量值能否真实地反映出被测值，这影响到整个测试系统的检测结果是否真实而有效。传感器的精度越高，价格越昂贵。所以，传感器的精度只须要满足整个测试系统的精度要求即可，不用选得过高，这样就可以在能满足同一测量目的的诸多传感器中尽量选取便宜、结构简单的传感器。（6）稳定性传感器在使用过一段时间后，它的性能保持不变化的能力叫做稳定性。影响传感器的稳定性的原因除了本身的结构外，主要是它的使用环境。所以，在选择传感器之前，要对其使用环境进行调查，根据具体的使用环境选择合适的传感器，或者采取适当的措施以减小环境的影响。4.3.3角位移传感器的选择本实验平台采用旋转编码器作为测量凸轮角位移和摆动从动件转速的传感嚣旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式的旋转编码器用光电转换，可以将输出轴的角位移、角速度等机械量转变成相应的电脉冲用数字量输出（REP）。它有单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数和供电电压等。单路输出指的是旋转编码器的输出是一组脉冲，双路输出的旋转编码器输出的是两组A/B相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅仅可以测量转速，还可以来判断旋转的方向。旋转编码器可分为增量式编码器、绝对值编码器、混合式编码器这三种。（1）增量式编码器。增量式编码器轴旋转的时候，有相应的相位输出。旋转方向的判别与脉冲数量的增减，都需借助后部判向电路与计数器来实现。它的计数起点能任意设定，并且可实现多圈无限累加与测量。并可以把每转发出的一个脉冲Z信号，当作参考机械的零位。当脉冲是已固定，而且需要提高分辨率的时候，可用带90度相位差A/B两路信号，对原脉冲数来进行倍频。（2）绝对值编码器。绝对值编码器轴旋转器时，有与位置对应的代码（二进制或BCD码等）输出，我们从代码大小的变更即可判别是正反方向和位移所处的位置，就无需判向电路。它有一个绝对零位代码，当停电或关机后再开机重新测量的时候，还可准确地读出关机位置地代码，并且准确地找到零位代码。在一般情况下绝对值编码器测量范围为0360度，不过特殊型号也可实现多圈测量。（3）混合式编码器。混合式轴编码器兼具有增量式轴编码器和绝对式轴编码器的功能，不仅内部是以格雷码编码，来输出转子的空间位置信号，且同时还输出增量式轴编码器有的脉冲信号。所以混合式轴编码器能同时测量转子的空间位置和转速。因为混合式轴编码器的功能齐全，并且它的结构较为复杂，那么价格相对较高。根据本试验台要求电机通过同步带和涡轮蜗杆减速器带动凸轮传动，那么编码器可安装在减速器另一个输出轴上测试其转速。摆动从动件上的编码器通过耦合器直接连接在摆杆上。圆柱凸轮上的编码器也通过耦合器连接在凸轮轴上。都选择增量编码器。圆柱凸轮和盘形凸轮的转速用J38S-6G-360BZ-E5的编码器，外径为38mm，主轴为6mm，脉冲数为360，实体图如图4-17所示，技术参数如图4-18所示图4-17编码器J38S-6G-3

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