1．铣、锉削加工
对用于低速、轻载场合的凸轮，可以应用反转法原理在未淬火凸轮轮坯上通过作图法绘制出轮廓曲线，采用铣床或用手工锉削办法加工而成。必要时可进行淬火处理，用这种方法加工出来的凸轮其变形难以得到修正。
2．数控加工 即采用数控线切割机床对淬火凸轮进行加工，此种加工方法是目前常用的一种凸轮加工方法。加工时应用解析法，求出凸轮轮廓曲线的坐标值，应用专用编程软件，切割而成。此方法加工出的凸轮精度高，适用于高速、重载的场合。
第四节 凸轮机构基本尺寸的确定
设计凸轮机构不仅要保证从动件能实现预期的运动规律，还要求整个机构传力性能良好、结构紧凑。这些要求与凸轮机构的压力角、基圆半径、滚子半径等有关。
一、 凸轮机构的压力角及许用值
图4-18a所示为凸轮机构在推程中某位置的情况，FQ为作用在从动件上的外载荷，如不计摩擦，则凸轮作用在从动件上的力F沿着接触点处的法线方向。将F分解成沿从动件轴向和径向的两个分力，即
F1?Fcos? F2?Fsin?
式中?称为压力角，是从动件在接触点所受的力的方向与该点速度方向的夹角(锐角)。显然F1是推动从动件移动的有效分力，随着?的增大而减小；F2是引起导路中摩擦阻力的有害
分力，随着?的增大而增大。当?增大到一定值时，由F2引起的摩擦阻力超过有效分力F1，此时凸轮无法推动从动件运动，机构发生自锁。可见，从传力合理、提高传动效率来看，压力角越小越好。在设计凸轮机构时，应使最大压力角?max不超过许用值[?]。许用压力角[?]的数值推荐如下：
图4-18 凸轮机构的压力角
推程时，对移动从动件，[?]=30o～38o；对摆动从动件，[?]=45o～50o。回程时，由于通常受力较小一般无自锁出现的可能性，因此，许用压力角可取得大些，通常取正[?]=70o～80o。当采用滚子从动件、润滑良好及支撑刚度较大或受力不大而要求结构紧凑时，可取上述数据较大值，否则取较小值。
用图解法或解折法设计出凸轮轮廓后，为了确保运动和传力性能，通常需对推程的轮廓各处的压力角进行校核，检验其最大压力角是否在许用范围内。
机构出现?max的位置不易确定，一般来说从动件位移曲线上斜率最大的位置（或从动件速度最大的位置）压力角最大。用图解法检验时，可在凸轮理论轮廓上比较陡的地方取若干点，作出这些点处轮廓的法线和从动件的运动方向线之间的夹角。将这些压力角与许用值
相比较，检查它们是否超过许用值。如果?max超过许用值，应考虑修改设计参数。通常采用增大基圆半径的方法，使推程的?max减小。
二、基圆半径的确定
从传动效率来看，压力角越小越好，但压力角减小将导致凸轮尺寸增大，因此在设计凸轮时要权衡两者的关系，使设计达到合理。
如图4-18a所示，A点为凸轮与从动件的瞬时重合点，根据相对运动原理可得出 ?A2??A1??A2A1
式中?A1为凸轮上A点的速度，大小为??l0A，方向垂直于OA；?A2为从动件的移动速度，?A2??。?A2A1为从动件与凸轮在A点的相对速度，其方向平行于凸轮在A点的切线t?t。作出速度多边形pa1a2，根据Δpa1a2∽ΔOAD，可得
OD??/??ds/d?pa2OD?pa1OA，即
?OD???lOAOA，则
。
在ΔABD中
tan??OD?eAB?(ds/d?)?e2r0?e2
?s即
??arctan(ds/d?)?e2r0?e2 (4-5)
?s当导路在凸轮轴的左边时(如图4-18b所示)，式中分子部分取“+”号。当凸轮顺时针转动时，正、负号的取法与上述相反。
由式4-5可知，当给定运动规律s(?)时，合理设计偏距可减小压力角，增大基圆半径也可以减小压力角。工程上为了获得紧凑的机构常选取尽可能小的基圆半径，但必须要保证?max≤[?]。
通常在设计凸轮时，先根据结构条件初定基圆半径ro。当凸轮与轴制成一体时，ro略大于轴的半径；当单独制造凸轮，然后装配到轴上时，ro=（1.6~2）r（r为轴的半径）。
三、 滚子半径的确定
从接触强度观点出发，滚子半径大一些为好，但有些情况下却要求滚子半径不能任意增大。设滚子半径为rT，凸轮理论廓线曲率半径为?，实际廓线曲率半径为?′。当理论廓线内凹时，?′=?+rT，不管rT取多大都可以作出实际廓线（如图4-19a所示）。当理论廓线外凸时，ρ′=??rT，此时若?=rT则?′=0，实际廓线出现尖点，则极易磨损，导致运动失真（如图4-19c所示）。若? 图4-19 滚子半径的选择 凸轮理论轮廓上的最小曲率半径?min的简易求法如图4-20所示。首先在理论轮廓上目测最小曲率半径所在部位（图中为E点）在E点附近作三个半径相等的适当小圆。由几何关系可知E点的曲率中心在C点，最小曲率半径?min=CE，CE直线也是E点的法线。 图4-20 最小曲率半径?min的简易求法 思考与习题 4-1 试比较尖顶、滚子和平底从动件盘形凸轮机构的优缺点及应用场合。 4-2 选择从动件运动规律应考虑哪些方面的问题？ 4-3 什么叫刚性冲击?如何避免刚性冲击? 4-4 基圆半径是否一定是凸轮实际轮廓曲线的最小向径? 4-5 何谓凸轮机构的压力角?设计时为什么要控制压力角的最大值? 4-6 何谓运动失真?它与哪些因素有关? 4-7 用作图法求图中各凸轮从图示位置转过45?后机构的压力角(在图上直接标注)。 题4-7图 4-8 知从动件升程h?30mm，凸轮转角?从0?到150?时从动件等速运动上升到最高位 置；在150?～180?时从动件在最高位置不动；从180?到300?时从动件以等加速等减速运动返回；而在300?～360?时，从动件在最低位置不动。试绘出从动件的位移线图。 4-9 按题4-8的运动规律设计一对心尖顶直动从动件盘形凸轮的轮廓曲线。已知凸轮的基圆半径ro?40mm，凸轮逆时针方向转动。若改为滚子从动件，且已知滚子半径rT?10mm，试设计凸轮的轮廓曲线。若又改为偏置从动件，且已知偏距e?10mm，其凸轮的轮廓曲线又如何设计? 4-10 图示偏置尖顶直动从动件盘状凸轮机构的凸轮廓线为一个圆，圆心为O′，试完成（1）画出偏距圆和基圆；（2）图示位置凸轮机构的压力角?；（3）图示位置推杆相对其最低位置的位移s；（4）推杆从最低位置到达图示位置凸轮的转角?；（5）推杆的行程。 题4-10图