凸輪機(jī)構(gòu)的發(fā)展方向

楊子劍

摘 要：凸輪機(jī)構(gòu)是最早應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)之一，具有凸出的曲線輪廓或凹槽的曲線輪廓構(gòu)件，一般作為為主動(dòng)原件，帶動(dòng)從動(dòng)元件實(shí)現(xiàn)等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

關(guān)鍵詞：凸輪機(jī)構(gòu)；電子凸輪；數(shù)學(xué)模型

中圖分類號(hào)：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

凸輪機(jī)構(gòu)在現(xiàn)今機(jī)械工程領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，是一種具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它與從動(dòng)件通過(guò)高副接觸，使從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期運(yùn)動(dòng)。在機(jī)械行業(yè)中，廣泛應(yīng)用著各種凸輪機(jī)構(gòu)，它的作用主要是將凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。

但凸輪機(jī)構(gòu)存在著不可避免的缺陷，比如凸輪與從動(dòng)件間的接觸多為線接觸甚至?xí)霈F(xiàn)點(diǎn)接觸，這樣使凸輪機(jī)構(gòu)在工作中容易磨損，并且由于只能用于傳動(dòng)力不大的場(chǎng)合；由于凸輪與傳動(dòng)件產(chǎn)生滑動(dòng)，所以對(duì)外輪廓精度要求很高，需用精密機(jī)床進(jìn)行加工；凸輪不能傳動(dòng)行程過(guò)大的從動(dòng)件，會(huì)使凸輪的體積過(guò)大質(zhì)量過(guò)重。然而電子凸輪的出現(xiàn)擬補(bǔ)了機(jī)械凸輪的缺陷。

1 電子凸輪簡(jiǎn)介

電子凸輪發(fā)展于機(jī)械凸輪，與機(jī)械凸輪不同的是，將凸輪的軌跡點(diǎn)輸入到驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)，以計(jì)算的方式進(jìn)行伺服控制，以達(dá)到與機(jī)械凸輪系統(tǒng)相同運(yùn)動(dòng)目的的軟件系統(tǒng)。

電子凸輪的運(yùn)動(dòng)軌跡靈活，并且容易修改，可以根據(jù)實(shí)際工作要求更改凸輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，不需要像機(jī)械凸輪一樣需重新加工，增加成本，機(jī)械凸輪長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)因磨損產(chǎn)生噪音，電子凸輪可以減輕運(yùn)行阻力及噪音，減輕機(jī)身重量，提高效率。在功能運(yùn)用方面，電子凸輪可以選擇是周期性運(yùn)行或是單次運(yùn)行；主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的位置可以為相對(duì)性或者是絕對(duì)性，從啟動(dòng)位置到終點(diǎn)是否一致可以將電子凸輪曲線分為開(kāi)式曲線或閉式曲線。

2 數(shù)學(xué)模型的建立

設(shè)定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律為s=s（δ），基圓半徑為r0，滾子半徑為rt，偏心距為e。

選取xOy坐標(biāo)系，B0點(diǎn)為凸輪輪廓線起點(diǎn)。開(kāi)始時(shí)滾子中心處于B0點(diǎn)處，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)δ角度時(shí)，推桿位移為s0由反轉(zhuǎn)法作圖可看出，此時(shí)滾子中心處于

3 電子凸輪程序清單（圖2）

結(jié)語(yǔ)

電子凸輪能方便的實(shí)現(xiàn)從動(dòng)元件的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，而且操作簡(jiǎn)單。達(dá)到減少耗能，減少摩擦，降低成本等優(yōu)點(diǎn)，電子凸輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)“等速運(yùn)動(dòng)”，“改進(jìn)等速運(yùn)動(dòng)”，“等加速等減速運(yùn)動(dòng)”，等運(yùn)動(dòng)規(guī)律，替代一些不適合安裝機(jī)械凸輪的設(shè)備。

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