（机械制造及其自动化专业论文）弧面分度凸轮机构啮合特性分析与仿真.pdf

独 创 性 声明 本 人 所 呈 交 的学位 论文 是 在 导师 指 导 下进 行 的研 究工 作及 取 得的 成 果 。尽 我所 知 ，除特别 加 以标注 的地方外 ，论文 中不包含其他人 的研 究成 果 。与我一 同工作 的 同 志对本文 的研 究工作和成果 的任何贡献均 已在论文 中作 了明确 的说 明并 己致谢 。 本论文及其相关 资料若有不实之处 ， 由本人承担一切相关责任 论文作者签名 : 如 o 年 了 月 夕 爹日 学位 论文使用授权 声 明 本 人在 导师 的指 导下创 作完成 学位 论文 的知识产 权 归西安理工 大学 所有 ，本人今后在使用或发表 该论文涉及 的研 究 内容 时 ，会注 明西安理工大学 。本人 作为学位论文著作权拥 有者 ，同意授权西安理工大学拥有学位 论文 的部分使用权 (在 以下 “口 ”中标 明 ，同意 的划 “7 ” ，不 同意 的划 “x ，) ，即 : 本 人 提 交 的 印刷 版 和 电 子版 学位 论 文 ， 口 学校可 以采 用 影 印、缩 印或其他 复制手段保存 ; 口 学校可 以将 学位 论文 的全 部 内容编入 公开 的数据库进行检 索 ; 口 学校 可 以将 学位 论文 的摘 要编入 公 开 的数据 库进 行 检 索 ; 口 学校 可 以将 公 开 的学位 论文或解 密 后 的学位 论文作 为 资料 在 图书馆 、资料 室等 场 所及 校 园 网上 供校 内师 生 阅读 、浏览 。 本 人 学位 论 文全 部 或 部 分 内容 的公布 (包 括刊 登 ) 授 权 西 安理 工大 学研 究生学 院 办理 。 (保密 的学位论文在解密后 ，适用本授权说 明) 论文作者签名 : 导 师 签 名 :工唆垫红、 年; 月 二 川 摘要 论文题 目: 学科专业 : 研究生 : 指 导教师 : 弧面分度 凸轮机构 啮合特性分析 与仿真 机械 制造及其 自动化 唐 晓鹏 肖继 明 教授 签 名 : 签 名 : 序绳 朋 与 李丛 摘要 弧面分度 凸轮机构是一种用于两垂直交错轴 间的分度或步进传动机构 。 由于该机构具 有 高速 、高精度 、大载荷 、可靠性好 、长寿命等特点 ，广泛用于各种 自动机械 ，分度速度 可达2000 r / m i n ，定位精度 为士 5 ， 一士 巧 ，已逐渐取代槽轮 、棘轮和 不完全 齿轮等机 构 ，成 为 间歇分度和步进机构 的重要发展方 向之一 。 本文 以点啮合弧面分度 凸轮机构为研究对象 ，以提 高其精度和稳定性为 目的， 借助微 分几何 、啮合原理、点啮合理论 、弹性力学等基础理论 ，利用程序 设计 、三维造型 、有 限 元分析等计算机软件 ， 研究分析 了点啮合弧面分度 凸轮机构 的基础理论、啮合特性及动力 学特性等 。 (l )以微分几何理论和 空间回转变换张量为基础 ，根据空间包络 曲面 的共扼 原理 ， 获得 了空 间凸轮及 弧面分度 凸轮机 构 的通用数 学模 型 ;建立 了弧面 凸轮机 构各种滚 子 的统 一 曲面方程 ; 获得 了圆锥滚子弧面分度 凸轮机构 的轮廓 曲面方程 ; (2 ) 在弧面分度 凸轮机构轮廓 曲面通用方程 的基础之上 ，运用 v b 软件完成 了凸轮 轮廓 曲面设计 的参数化对话窗 口， 运用 pr o 尼 软件建立 了弧面分度 凸轮 的空间 曲面及其实 体模型 ; 并建立 了参数化球锥滚子模型库 ， 完成 了弧面分度 凸轮机构 的装配体模型及其机 构仿 真 ; (3 ) 针对不 同滚子 曲面参数 ，运用m a t la b 分析计算 了弧面分度 凸轮机 构 凸轮 副 的 压力角 ，获得 了其在不 同滚子结构参数情况下 的变化 曲线 ， 分析 了其变化规律和对 啮合性 能 的影 响 ; 给 出了圆锥滚 子与球锥滚子 弧面分度 凸轮机构 曲率分析 的计算方法 ; (4 ) 运用a n sy s软件分析 了弧面分度 凸轮及 分度转盘 的模态和谐 响应特 性等 ，给 出 了其前6阶 固有频率 、振 型及谐 响应 曲线等 ，为直观分析机构动态特 性与变形情况 奠定 良 好 的基础 ; (5 ) 利用h er t z弹性理论分析 了点啮合弧面 凸轮机构 的弹性接触 问题 ; 以有 限单元法 为基础 ，运用pr o 甩与a n sy s软件对其 点接触 问题进行建模和分析 。通过对 多组 点啮合弧 面分度 凸轮机构接触有 限元模 型 的接触 分析 ， 分析 了该机构接触变形 的位移 、 应 力 、 应变 、 变 形 区域及 接触 压力等 弹性 点 啮合特 性 随滚 子球 面 半径 、滚 子锥 角 、啮合位 置等 参 数 的变 化规律 ，为设计制造 高可靠性 、高精度 的弧面 凸轮机构提供理论基础 。 ) 西安理工大学硕士学位论文 关键 词 : 弧面分度 凸轮 ; 点啮合特性 ; 分析仿真 ; 动力学特性 ; 接触变形 本论文研究得到陕西省 “ 13115”重大科技创新项 目 (zo09 2 d k g 一 2 5) 的资助 。 a b stract t it!6 :a n a l y s is a n d s im u l a t io n o n m e s h !n g c h a r a c t e r is t 】 c s o f g l o b o 旧 a l !n d e x !n g c a m m e c h a n !s m m a j o r:m echa n ical m a n uf e ctu ring n a m e : x ia o p e n g t an g s u p e r vis o r: p ro f. j imin g x ia o a n d a u to m a tio n 5 ig n a tu re : 5 ig n a tu re : a b s t门 c t g lo b o id al in d ex in g ea m m eeh an ism 15 o n e o f in d ex in g o r step pin g t r a nsm issio n m eeh a nism w hieh w as u sed in tw o v er t ically stag g ered sh af t s. it 15 w id ely u sed in v a r io u s au to m a t ie m aeh in es b eea use o f th e eh araeteristics su ch as h ig h sp eed ，h ig h p reeisio n ，h ea vy lo ad ，g o o d relia bility ，lon g lif e ，ete . its in d ex in g sp eed ea n rea ch 2 0 0 0 r / m in a nd p o sitio n in g aceu r a cy ea n reaeh 士5 ， 一 士15 . it h as grad u ally rep laeed th e g en ev a， ra t ch etin g a nd in ter mit t en t g ea r， a nd b eeo m e a d ev elop m en i d ir e etio n o f in ter mitten t in d ex in g a nd step p in g m eeh a nism . t his pa p er ta k ing the point contact globoidal indexing ea m m eeha n ism as r e sea r eh ob j eet， aim in g to th e im prov em en i of its p recision a nd sta b ilit y . t here b y m ea ns of som e b asie t h eory su ch as d if f eren t ial g eo m etr y ， m esh in g th eo r y ， p o in t co n taet，elasticity ， ete .，u sin g eo m p u t er so f t w are as p ro g ra n u nin g ，3 d m o d elin g ，f i n ite elem en t an a l y sis，etc.，co n d u ctin g r e search o n b asie th eo ry ， m esh in g eh a r acteristies， d y n am ies eh a r aeter i sties o f p o in t co n taet g lo b o id al in d ex in g ea m m eeh a nism . (1) b ased on dif f e ren t ial geom et r y theory a n d rotar y tra n sf o r m tensor m et h od， according to the eon j uga t e pri neiple of spa t ial envelope surf a ee， the general m a t hem a t ieal m odel of spa t ial eam m eeh an ism a nd g lob o id al in d ex in g eam m ech an ism are o b tain ed ，a nd th en th e u nif i ed su rf a ee eq u a t io n o f v ario u s ro ller are d eriv ed : an d th e eo n to u r su rf a ee eq u a t io n o f g lo b o id al in d ex in g ea m m eeh a nism w ith co n ieal ro ller 15 o b tain ed . (2) b ased on t h e general prof i le equa t ion of globoidal indexing ea m m eeha n ism ，the p aram et r ie d ialo g b o x o f eam su rf a ee 15 d esig n ed an d p ro gra m med b y p ro g ram m in g so f t w ar e v b ， its sp a t ial su rf a ce an d so lid m o d el an d 3 d p a r a met r ie m o d el d a t a base o f th e sp h ere一 co n ical ro ller a r e esta blish ed th r o u gh 3 d m o d elin g so f t w a r e p ro / e，t h en th e a ssem b ly m o d el a nd k in em a t ies sim u latio n a r e eo m p leted . (3) t he ea m pressure angle 15 analyzed and ealeula t ed th r oug h m a t l a b ， the va r ia t ion eu r v es a r e o b tain ed ，an d its eh a ng e la ws a nd ef f eets o n m esh in g p erf o rm a nce are d iseu ssed u n d er th e d if f eren t ro ller str ucture p a r a meter s : t h e cu rv a t u re a naly sis m et h o d o f g lo b o id a l in d ex in g ea m m ech a nism w ith eo n ieal ro ller a nd sp h er e 一 co n ieal ro ller a r e g iv en . 111 夕 西安理工大学硕士学位论文 (4) t he m odal a n d har monie response a n alysis of globoidal indexing ea m a n d indexing ro ta r y tab le are ear r ied o u t b y a n s y s ， a nd f i rst six n a t u re f r eq u en cies a nd m o d es a nd h arnlo n ic a naly sis cu r v es are g iv en ， w hich estab lish a g o o d f o u n d a t io n f o r th e d ireet a naly sis o f d y n a mie eh a r a eter i stic s an d d ef o rm a t io n eo n ditio n s; (5) t he elastic contact pr o blem s of poin i eon i act globoidal indexing ea m m eeha n ism a r e a na l y z ed b y h er t z elastie eo n tig u ity t h eo ry ; b ase d o n f i n ite elem en i m eth o d ，th e p o in t eo n i aet p r o b lem 15 m o d eled a nd a na ly zed b y p ro 尼a nd a n s y s . t h r o u g h a n s y s eo n tact an aly sis， w hieh h a v e m a n y g r o u ps o f co n tact f i n ite e lem en i m o d el o f p o in t eo n t aet g lo b o id al in d ex in g eam m eeh a nism ， th eir e lastie p o in t 一 m e sh in g eh a r acteristic s a nd in f l u en ee la ws w ith th e eh a ng e o f ro ller ra d iu s， ro ller eo n e a ng le an d m e sh in g p o sitio n s a r e d iseu ssed ， in e lu d in g d is pla cem en t， stress， stra i n ， d ef o r ma t io n a r ea an d eo n ta c t p ress b eea use o f eo n i act d ef o rm a t io n ， w hieh p ro v id e th eo r e tica l b a sis f o r d e sig n a nd m a nu f a etu x e g lo b o id a l in d ex in g eam m eeh a nism w ith h ig h relia b ilit y a n d pr e cision . k e y w o rd s: g lo b o id a l in d ex in g ca m: p o in t一 m esh in g eh a r acteristie s: an aly sis d y n a mie eh a r aeteristie s: eo n i aet d ef o r ma t io n t h e resea r eh o f th is th esis w as su pp o r t ed b y“1 3 1 15 ” ( n 0 .2009z d k g 一 25). provineial pr o jieet of s p ee ial f o u nd a t io n o f k ey d iseip lin e s lv 目录 目录 论绪 1 .1 1 .2 研究背景及意义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 弧面分度 凸轮机构概述 . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 2.1 弧面分度 凸轮机构 的结构及特 点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 . 2. 2弧面分度 凸轮机构的研究概况. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 课题 的主要 目的及研 究 内容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 . 3.1 课题 的主要 目的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 . 3. 2课题 的主要研究 内容. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 本 章 小 结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 0 ， . 1 1 . 1内j . . . 1 . 1 2弧面分度 凸轮机构 的通用数学模型. . ” ” ” ” ” ” . . ” . . . . . “ . .“ 二 ” “ ” . ” . ” . n 2.1空 间啮合 曲面方程 的求解 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .n 2. 2空间凸轮轮廓 曲面 的通用数学模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2 2. 2.1 空 间共扼 曲面设计 时必须满足 的基本条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 2. 2. 2空 间凸轮廓 面 的通用数 学模 型. .， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2 2. 2. 3弧面分度 凸轮廓 面 的通用数 学模 型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 2. 3弧面 凸轮机构统一 的滚子 曲面方程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 8 2. 3.1 统一 的滚子 曲面方程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 2. 3. 2不 同滚子 曲面参数 的讨 论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 2. 4圆锥滚子弧面分度 凸轮机构 的通用数学模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 2. 5本章小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 3弧面分度 凸轮机构 的建模造型与机构仿真. . . . . . . .“ . ” . ” “ “ . . . . . . . . ” “ . “ ” .” .2 3 3.1弧面分度 凸轮工作廓 面坐标值 的求解方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 3 3. 2弧面分度 凸轮轮廓 曲面 的设计计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 3 3. 3弧面分度 凸轮机构 的主要运 动参数 与几何尺寸 的确 定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3. 4弧面分度 凸轮机构三 维造 型设计 与机构 仿真 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 3. 4.1 弧面分度 凸轮实体建模 . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 3. 4 . 2参数化球锥滚子模 型库 的建立 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 1 3. 4. 3弧面分度 凸轮机 构 的机 构仿真 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 5 3. 5本章 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 4弧面 分度 凸轮机构 的压力 角与 曲率分析 . . . . . . . . .“ . .“ “ . .” ” “ . .” ” . . . . “ 二 “ 37 4.1弧面分度 凸轮 的压力角分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . .3 7 4.1.1 压力角计算 公式 的推导 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 4.1. 2最大压 力角 . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39 4.1. 3压 力 角分 析讨 论 . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 4.1 . 4降低 a m a x 的措施 . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， .42 4. 2弧面分度 凸轮机构 的 曲率分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 4 . 2.1 空 间共扼 啮合 曲面 的 曲率分析方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . 4 3 4 . 2. 2圆锥滚子弧面 分度 凸轮机构 的 曲率分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4 . 2. 3球锥滚子弧面分度 凸轮机构 的 曲率分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . 4 8 4. 3本 章 小 结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0 i 力 西安理工大学硕士学位论文 5弧面分度 凸轮机构 的动力学分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” 5 1 5.1有 限元分析及 a n sy s 软件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1 5. 2动力学分析基本原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 5. 3弧面分度 凸轮机构的模态分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 5. 3.1 模态分析简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 5. 3. 2弧面分度 凸轮 的模态分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .， . . . . . . . . . . . 5 3 5. 3. 3球锥滚子分度转盘 的模态分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 6 5. 4弧面分度 凸轮机构 的谐 响应分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 8 5. 5本章 小 结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 6点啮合 弧面 分度 凸轮机构 的接触 分析. . ” . ” ” ” “ ” . “ “ . . “ . .“ 二 “ .“ . .“ . .6 3 6.1弹性 接触理 论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 3 6. 2点啮合弧面 凸轮机构 的接触应力计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 5 6. 3点啮合弧面分度 凸轮机构 的接触有 限元分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .“ 6. 3.1 接触 问题概论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .“ 6. 3. 2点啮合弧面分度 凸轮机构 的 a n sy s 接触分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 8 6 . 4本章小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6 7总结与展望 . . . . . . “ . “ . “ .“ . . . .“ . . . . . . . ” . .” . ” ” . .“ ” ” . .” . . . . . ” 7.1总结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 7. 2展 望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8 致谢 .” 二 “ ” . . . . . . . ” . .“ . . .” . . . . . . . . . . . ” . . . . . .” ” ” 二 ” “ ” . “ ” .“ “ .7 9 参考文 献 ” ” 二 ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . ” . “ . “ . .“ . .” ” ” . “ ” ” ” . . . . . . . . . .” 8 1 攻读硕士学位期 间发表论文与参与项 目. . . . . . . . . . . . . . . .” “ . .” “ . ” ” . . ” ” “ . 8 7 1 绪论 1 .1 绪 论 研 究背景及意义 空 间凸轮机构在食 品机械 、包装机械 、纺织机械 、农业机械 、印刷机械 、加工 中心 自 动 换刀机 构 以及各种轻工 自动机械 中应用广泛 ，是 因为它具有传动 、导 向及 控制机 构 的多 种 功 能 ，如 图1一 1所示 。当作 为传 动机构 时 ，它可 以产 生复杂 的运 动规律 ， 以满足各 种 机 械对运动规律 的要求 ; 当作为导 向机构 时 ， 它 能产 生复杂 的运动轨迹 ; 当作 为控制机 构 时 ， 它可 以控制执行机构 的 自动 工作循环 。 特 别在实现分度运动 方面 ，凸轮驱动 的精 密 间歇机 构具有较高的分度精度 ，适于高速生产 ，具有 高承载 能力和低维修率 ，并能满足用户所要 求 的特 殊运动特 性 ，是一种 极有发展前途 的分度机构 。 尤其是 空 间 凸轮在 高速 高精度 重载 方面的优 良胜能， 使其在高速分度运动应用方面精度可达到精密级， 成为当今最好的分度 机 构之 一 。 . . . 目督 督 (a )圆柱 凸轮(b ) 圆锥 凸轮(c )端面 凸轮 (d ) 球 面 凸轮( e ) 圆柱分度 凸轮( f ) 弧面分度 凸轮 图 1一 1空 间 凸轮 机 构 的类 型 f ig .l一 1 t h e ty p es o f sp a t ial ea m m eeh a nism 凸轮间歇机构与传统的间歇机构相比，有如下特点: (l )转动平稳，适于高速分度，每分钟分度次数可达几百次甚至上千次 (国外有用 到两千 次 的 ) ; (2 ) 高 的分度精度 ，分度精度 可达士 1 0 1 1; (3 ) 结构简单 、紧凑 ，定位全 由凸轮控制实现 ，不需另外加 定位装置 ; (4 ) 传递扭矩大 ，刚性好 ，可靠性好 、寿命长 ; (5 )产 品的标 准化 、系列化利 于专业 化 生产 。 按输 入轴 、输 出轴及 滚 子 与 凸轮 的啮合特 点 ， 分度 凸轮 机 构 可 以分 为平 行 分度 凸轮 机 构 、 圆柱分 度 凸轮机 构和 弧面 分度 凸轮 机 构 三种类 型(如 图1一 2 ) ，其 中后 两 者 属 于 空 间 凸轮 机 构 ，表 1一 1为各 分度 凸轮机 构 的性 能指标 比较 。 厂 西安理工大学硕士学位论文 摊 翼 (a )平行分度 凸轮机构(b )圆柱分度 凸轮机构( c ) 弧面分度 凸轮机构 图 卜2分度 凸轮机构 的主要结构形式 f ig .l一 2 t h e m a in stru ctures o f in d ex in g cam m ech a nism 表 1一 l分度 凸轮机构的性能指标 比较 t a b.l一 1 t h e p erf o r man ce in d ex eom p ariso n o f in d ex in g ca m一 n ech a nism 空 间分度 凸轮机 构 的优 良特 性在世界各 国都得 到 了越来越 多地 重视和应 用 。 国 内外机 构学者纷纷从不 同角度 开展相 关研 究工作 。美 国、日本 、英 国、德 国、俄 罗斯 、瑞 士 、台 湾 等 国家和 地 区在 空 间凸轮机构理论和制造工艺方面开展 了大量 的研 究工作 ， 并取得 了标 准化 、系列化 的产 品 。然而 ，我 国空 间凸轮机构 的设计和 制造水平与 以上发达 国家和地 区 相 比， 还 有 一定差距 。 尤其在制造方面 ，国外也只是集 中在 少数 的几家 公 司和 科研机 构 中， 而且 由于技术保 密等 因素 ，具有 一定参考价值 的相关 资料很少公开发表 ，这样 就无形 中制 约着 我 国空 间凸轮机 构设计和制造水平 的提 高 。 基 于此 ， 针对 空 间凸轮 设计 与制造 方法 的 理 论研 究和 仿真 实现 具有非常好 的理论和 实践意义 ， 将大大提 高我 国凸轮 设计 与制造 的效 率和质 量 ，缩短 凸轮研制 的周期 ，降低 凸轮 的生产成本 。 1. 2 弧 面分度 凸轮机构 概述 1. 2.1 弧 面分 度 凸轮机构 的结构 及特 点 弧 面 分 度 凸 轮 机 构( g loboidal indexing c am m eehanism 或 r oller g ea:e am m eehanism ，亦称ferguson m eeha n ism ) 又称 为滚子齿形 凸轮分度机 构 、蜗杆 凸轮分度机 构 、福 克森 机 构 (1988年3月在g b 机器 理论 与机 构 学术