No.12.2010
北京电力高等专科学校
BeijingElectricPowerCollege机械工程囡
笔顺编号在浅谈分度凸轮机构
顾红静
(天津交通职业学院，天津300110)
摘要：介绍了分度凸轮机构的分类及特点，重点论述了弧面分度凸轮机构，圆柱分度凸轮机构，平行分度凸轮机构的发展现状. 关键词：分度；凸轮；机构.
中图分类号:THI?文献标识码:A文章编号:1009一Ol18(2010)一12一Oil6—01 一
,
引言
随着社会发展和科学技术的进步，机械产品正向着轻量化，精密化
和高速化方向发展，为了满足工艺规范的要求，多数情况下需要机器或
者执行部件作周期性停歇运动，以进行加工，换位，分度，进给，换向等一
系列的工艺规范的操作.其特点是将输入轴的连续运转转化为输出轴
的间歇转动或移动，从而使系统在其间歇期能完成预期的工艺动作.实折叠耳机
现这种周期性的停歇，分度动作的机构称为分度机构或者步进机构，主
要用于分度运动.分度凸轮机构结构简单，可自动定位，动静比可任意
选择，具有转速高，分度精度高，较高的承载能力以及运动平稳，冲击噪
音小的特点，被公认为当前最理想的高速，高精度的间歇运动机构，已成
为自动化机械中的关键部件.
二，分度凸轮机构的类型
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图l-1分度凸轮机构糖浆罐
分度凸轮机构主要包括三种类型，即弧面分度凸轮机构，圆柱分度
凸轮机构及平行分度凸轮机构，如图1—1所示.图a为弧面分度凸轮
机构，主要用于两垂直轴之间的分度传动，综合性能较好，分度定位精度高，适用于分度数在3～16之间的间歇传动，较其它两种形式更适于高速，重载，高分度精度的场合.图b为圆柱分度凸轮机构，主要用于空间
两垂直交错轴间的间歇传动.该种型式在分度盘上可布置的滚子数较多，因此适用于大分度数传动的场合，但当分度数增大时，分度盘转动惯量增大，滚子和凸轮轮廓间的间隙较难补偿，容易产生横越冲击，因而该类机构的应用范围受到一定的限制，一般用于中，低速的场合.图c平
行分度凸轮机构，用于两平行轴之间的分度传动，该种结构与弧面分度
机构和圆柱分度凸轮机构相比，具有易于加工制造，成本低且可实现小
分度数传动的特点.该机构有外接式，内接式和直线式三种结构，常用
的外接式平行分度凸轮机构只能用于分度数小于8的场合，在分度数大于8的场合需采用内接式平行分度凸轮机构.
三，分度凸轮机构的发展
在现有凸轮分度机构中，圆柱凸轮分度机构出现的最早，具体时间
难以考证.其凸轮体呈圆柱体状，凸轮轴线与分度盘轴线垂直相错，均
布于分度盘周向的诸滚子轴线与分度盘轴线平行，适用于分度数较多的低速传动场合.
弧面分度凸轮机构又称菲固森机构，是由美国人c.N.Neklutin在
二十年代发明的，在5O年代，由他创建的菲固索公司(FergusonMachine Co.)首先开始标准化，系列化生产.之后，英国，德国，原苏联，瑞士，日
本等国也相续进行研制，并生产出了标准化，系列化的定型产品.我国
对弧面分度凸轮的研究始于7O年代末,1991年，在国内已生产出弧面分度凸轮机构的标准化，系列化
的定型产品.现在我国已经可以设计制造
各种规格和使用要求的弧面分度凸轮机构，并开始进行标准系列化生产. 弧面分度凸轮机构属于空间凸轮，输入轴与输出周呈空间垂直交错，通
过预载来消除啮合间隙，适用于高速，高精度，重载的场合，是目前性能116隧道式搪瓷烧结炉
最好的一种分度凸轮机构，已成为凸轮分度机构的主流产品.
平行分度凸轮机构是美国的柯曼夏路凸轮公司(CommercialCam
&MachineCo.，简称为CAMC0)的专利，在美国由该公司和菲固索公司联合制造，在日本由东芝精机等制造.该机构是现有三种分度凸轮机构
中出现得最晚的一种，目前在发达国家如美国和日本都有标准系列化的
产品，其研究仍在继续深入，其技术水平代表世界先进水平.我国自七
十年代来跟踪和消化国外的技术，在理论分析和设计水平已接近国际九
十年代水平，现存的问题是凸轮的制造水平和产品的质量等综合能力有
待进一步提高.
四，国内外研究现状
GonzalezPalacios和J.Angeles于1990年提出了输入，输出轴相
交成任意角度的球面分度凸轮机构，之后，一些学者做了更深入的探讨,
进一步推导了含滚子的球面分度凸轮机构凸轮轮廓的曲面方程；对球面
分度凸轮机构的啮合特性作了系统研究.目前对球面分度凸轮机构的
理论分析工作已取得一些进展，但是该机构采用球面凸轮，结构复杂，加
工制造难度很大，制造成本较高，与实际应用还有相当一段距离.
日本学者Nishioka和Nishimura在研究分度凸轮的基础上，提出
了一个平行分度凸轮机构的通用设计公式，并据此给出一种区别于现有
的外接式的内凸轮平行分度凸轮机构，可突破外接式平行分度凸轮仅能
实现小分度数的局限，实现较大的分度数，不过其几何约束很严格，参数
设计的自由度很小.
在对于平行分度凸轮机构的研究中，主要集中于研制小分度数(一
分度，二分度)的平行分度凸轮机构；对于圆柱分度凸轮机构的研究，为
了尽量降低机构间的啮合间隙的影响，分度盘的圆柱滚子逐步被圆锥滚
子所替代；弧面分度凸轮机构是目前综合性能最好的分度机构之一，为
空间不可展球面，加工难度大，难于实现大分度数传动，为提高弧面机构
性能，改善工艺性，降低成本，国内外学者为此进行了不懈的努力.因而,
近年来针对弧面分度凸轮机构啮合原理的探讨以及局部结构改进和创
新的研究变得十分活跃.
颜鸿森等从几何学的角度对采用圆柱滚子的弧面分度凸轮机构进
行了深入的探讨，分析了凸轮廓面的不根切条件和轮廓曲面的奇点，并
将此理论分析应用于加工生产过程.T.M.Tsay等也对弧面分度凸轮机
构的几何设计问题进行了研究.此后,w.H.Wang等推导了采用圆柱面,
药用复合膜圆锥面和旋转双曲面等不同形状滚子的凸轮廓面的几何设计方法.陶
学恒将成熟的蜗轮蜗杆传动技术于凸轮式分度机构相结合，构思出一种
新型的包络蜗杆式分度凸轮机构.
此外，一些学者和工程技术人员通过机构的组合方法，设计出一些
以凸轮为主体的间歇机构，可以实现一些较为复杂的工作循环.
五，结束语
迄今为止，很多学者对分度凸轮机构的设计，运动学和动力学分析
等作了大量的工作，取得了很多的成果.国内外学者提出了各种新型分
度凸轮机构，本文针对分度凸轮机构的结构特点和传动原理，深入地分
析了该类机构在传动过程中的特点，为分度凸轮的实体建模及其虚拟设
计问题奠定了理论基础.
参考文献:法律法规查询系统
【1】张策，杨玉虎.平面行星分度凸轮机构卟机械科学与技术,1996,15(6) 871—873.
[2]王其超.我国弧面分度凸轮机构研究的综述及展望机械设计,1996,15(10) 1.3.
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