同轴式径向推杆分度凸轮机构设计

作 者简介 ：张静 双 （ １ ９ ８ ０ 一 ） ，女 ，河北冀州人 ，讲师 ，硕士 。从事机电一体化方面的研究
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机 械 工 程 与 自 动 化
２ ０ １ ３年 第 ２期
凸轮机 构 ， 当输 入轴 每 转 动 一 周 的 情况 下 仅 能 够 实 现 １ 次 分度 。因此新 型 的凸 轮分 度结 构 在 输 入轴 的转 速 相 同的情 况下 ， 可 以 实现 的分 度 数 为 常 用分 度 凸轮 机
同轴 式径 向推 杆 分度 凸轮 机 构 设 计
张静 双
（ 天 津机 电职 业技 术 学 院 机 械 系 ，天 津 ３ ０ ０ １ ３ １ ） 摘 要 ： 以径 向推 杆 式 分 度 凸轮 机 构 为 研 究对 象 ，在 对 该 机 构 进 行 初 步 分 析 的 基 础 上 进 行 了结 构 及 参 数 设 计 ，
１ ． ２ 机 构 的特 点与 结构
图 １为凸轮 分度 机 构 的机 构 简图 。输入 轴 １与驱 动 环 ２设计 为一 个 固定联 接 。沿着 驱动 环 ２径 向布置 路径， 与推杆 ６ 、 ７形 成 移 动 副 ， 根据动程角、 分度 数 以
本 文所 研究 的推 杆式快 速 分度 凸轮机 构与 其他 常
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ — ０ ９ — ２ ４ ；修 回 日期 ：２ ０ １ ２ — １ Ｏ 一 ２ ４
（ １ ）从 这种 机 构 的 传 动 过 程 来 说 ， 假 设 该 机构 的
分 度数 为 ， 那 么每 当输 入 轴 转 动 一 周 时就 可 以实现
机 构的 次分 度 ； 目前设 计 中经 常用 到其 他 几 类 分度
合理 设计 凸轮 曲线 轮 廓 ， 从 而 推 动从 动件 实 现 各 种 预
期 的运 动规律 ， 因而 广 泛 应 用 于各 种 自动 机 械 。现 在
经 常使用 的分 度 凸轮机 构 的原理 都是 利用 凸轮 的外轮 廓线 来推 动分 度盘 边 缘 的 滚子 转 动 ， 从 而 实 现 凸 轮分 度运 动 。凸轮 每转 动一 周 时推 动 一 个 滚子 （ 特 殊 情况 下可 能有 多个 滚子 ） 转 动 。这 种 传动方 式 ， 虽然 凸轮 和 滚子 在某 些位 置具 有 重 合 度 ， 使 分度 运 动 具 有 一 定 的 连续 性 ， 但 是 本质上 仍 然属 于间 歇性 的连 续运动 ， 因此
推 导 了机 构 共 轭 凸轮 的理 论 及 实 际 廓 线 方 程 。并 进 行 了三 维 实体 造 型 。 与 以往 的传 动 方 式 相 比 有 很 大 程 度 的
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创 新 ， 作 为 一 种 新 的 间歇 传 动 机 构 模 型 ，丰 富 了分 度 凸 轮 机 构 的 种 类 ，为 新 的 凸 轮分 度 机 构 的 选 型 提 供 了更
处于 接触 的状 态 。
图 ｌ 凸轮 分 度 机 构 简 图
当输 入轴处 于 连续 顺 时 针 转 动状 态 时 ， 推 杆 在 驱 动环 的带 动 下 由初 始 位 置 Ａ 从 静 止 开 始 随 之 转 动 。 推杆在 转 动的 同时 由于受 到 推杆端 部 的滚子 ８和外 凸 轮廓 线 ＡＢ段 的同 时作 用 而 产 生 了径 向位 移 ， 这 样 通
用 的几种 分度 凸轮 机 构相 比， 具 有 以下几个 不 同点 ：
及 输 出轴想 要预 期 实现 的 凸轮 运 动 分度 规 律 ， 设计 出 与 箱体 固定 连接 的共 轭 凸轮 ９的 内 廓线 ， 该 凸轮 内轮 廓 线分 别与 推杆 两头 的滚 子 ８接触 。输 出轴 ３ 上 固联
第 ２期 （ 总第 １ ７ ７期 ）
２ ０ １ ３年 ４月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴ（ ） Ｍ ＡＴ１ ０Ｎ
ＮＯ．２ Ａ ｐｒ ．
文章编号 ： １ ６ ７ ２ － ６ ４ １ ３ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ ２ — ０ ０ ８ ９ — ０ ３
当主 动轴 等速 转 动 至任 意 角度 ０ 时， 推杆 顶部 滚
子 的中 心 点 ， 也就 是在坐标 方程 的 凸轮廓线上 的 Ｐ
点， 其运 动矢 量方 程 为 ：
大的空间。
关键 词 ：分 度 凸 轮 机 构 ； 间歇 机 构 ；创 新 设 计
中 图 分 类 号 ：ＴＨ１ ３ ２ ． ４ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
有 曲柄 ４ ， 曲柄 ４与推杆 通过 轴 承 ５接 触 。
凸轮机构 是 一种 高 副 机 构 ， 由于 凸轮 机 构 可 通 过
（ ａ ） 侧 视 图 （ ｂ ）主 视 ｌ 璺 ｌ
１ 一输入轴 ｌ ２ 一驱动环 ； ３ 一输出轴 ； ４ 一 曲柄 ｝ ５ 一轴 承 ｝ ６ ， ７ －推杆 ； ８ 一滚子 ｝ ９ 一 凸轮
开发 研究 快速 间歇 分度 机构 的一 个关键 问题 就是 使 凸 轮和 滚子 的外 轮廓 表面 在分 度传 动 的过程 中能 够始终
本课 题研 究 的新 型 快 速 凸轮 分 度 机 构 ， 不 仅 保证 了 凸轮与 滚子 的外 轮廓 线在 整个 分度 传动 的过 程 中始 终 保持 接触 的状 态 ， 还 突 破 了 现有 的 凸轮 分 度机 构 以 凸轮作 为 主动轮 转 动来拨 动从 动 滚子转 动 的方式 。
１ 新 型机构 的提 出与选 取
１ ． １ 机 构 的 传 动 原 理
过推杆 推动 曲柄 ４实现 机 构 的 分度 转 动 ； 当 凸轮 廓线
Ｂ Ｃ段恰 好设 计 为 推 杆 的廓 线 时 ， 则 滚 子 ８开始 作 单
纯滚动 ， 曲柄 停 留在 原 位 保 持不 动 。当输 人 主轴 带 动
推杆继 续转 动 以后 ， 上 述运 动过 程依 次呈 周期性 反复 ， 从 而实 现机 构 的连续 性分 度运 动 。