CN102734426A - 具有等压力角传动特性的盘形凸轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有等压力角传动特性的盘形凸轮，属机械领域。本发明凸轮轮廓为平面对数螺旋线。该凸轮推程和回程所用轮廓线为平面对数螺旋线，平面对数螺旋线推程和回程位置可以直接相连也可以用圆弧连接作为凸轮传动的远、近休止部分。由于平面对数螺旋线作为轮廓线，使得传动过程中凸轮压力角和作用力处处相等，提高了机构的效率，改善了受力情况，减少了凸轮传动中磨损和振动。弥补了当前凸轮传动过程中凸轮轮廓线上不同点处压力角无法相同的空白。使得凸轮机构增添了一个新的名称：具有等压力角特性的盘形凸轮。

Description

具有等压力角传动特性的盘形凸轮

技术领域

本发明涉及一种具有等压力角传动特性的盘形凸轮，属机械领域。

背景技术

在各种机械，特别是自动机和自动控制装置中，广泛采用着各种形式的凸轮机构。凸轮机构的优点是只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。当前凸轮机构的轮廓线多为保证运动规律下采用图解法和解析法反求的凸轮轮廓曲线，轮廓线具有不规则性，不能在形状、结构或分布上合乎一定的方式，缺点是凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，随着凸轮机构的运动速度愈来愈高，凸轮机构传动过程的缺点主要可以归因于凸轮传动过程中压力角不等所导致的上述缺点。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种具有等压力角传动特性的具有等压力角传动特性的盘形凸轮。

技术解决方案：

本发明凸轮的轮廓为平面对数螺旋线。

所述凸轮轮廓线的推程和回程所用平面对数螺旋线为直接相连接或圆弧连接。

本发明平面对数螺旋线螺旋角为0°～90°。

本发明的凸轮外轮廓为平面对数螺旋线，其推程和回程的轮廓是平面对数螺旋线的一部分，平面对数螺旋线具有传动过程螺旋角不变这一优良工程特性，从而保证了传动过程中压力角处处相等。该凸轮所用平面对数螺旋线螺旋角可依据实际凸轮机构工况条件所求。但在推程过程中从近休止点到远休止螺旋线逐渐扩大。螺旋角β可在0～90°取值。回程中平面对数螺旋线是一个开口变小的线段，若保证回程中螺旋线与推程中对称，可以让回程螺旋角是推程螺旋角的补角。本发明既可以将对数螺旋线全部用于凸轮的推程和回程中。也可以将平面对数螺旋线应用一部分的推程和回程过程中，其余部分用圆弧连接。本发明凸轮从动件可以选择偏置放置也可以选择对心放置、推杆的形状可以选择尖顶、滚子、平底推杆，尖顶推杆构造简单，易磨损，适用于作用力不大和速度较低的场合；滚子推杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，磨损小、可用来传递较大的动力。平底推杆与凸轮的接触面间易形成油膜，润滑较好，可用于高速传动。

与现有的盘形凸轮相比本发明的优点在于：

1.囊括了现有凸轮的全部优点，即：①凸轮机构结构紧凑，可靠性高，可以实现高速自动化。②响应快速，机构简单紧凑。③轮廓曲线给定，推杆就能得到预期的运动规律。

2.采用本发明所用具有固定螺旋角的凸轮能够保证传动过程中压力角相等，无论低速还是中高速传动都能实现减少摩擦，减少振动达到平稳传动的目的。

3.本凸轮设计简单，只要根据远近休止点距离，满足具体的工况条件，利用本文推导公式即可求出本发明用等压力角传动凸轮的螺旋角。

本发明基于寻求满足传动过程压力角相等这一条件将具有固定螺旋角的平面对数螺旋线引入凸轮轮廓线。螺旋角一定保证传动过程压力角为定值，能够减少冲击，实现平稳传动。弥补了当前凸轮传动过程中凸轮轮廓线上不同点处压力角无法相等的空白。

附图说明

图1为本发明推程和回程压力角整体轮廓相等的盘形凸轮示意图；

图2为本发明推程和回程压力角部分轮廓相等的盘形凸轮示意图；

图3为本发明中盘形凸轮与尖顶从动件机构示意图；

图4为本发明中盘形凸轮与滚子从动件机构示意图；

图5为本发明中盘形凸轮与平底从动件机构示意图；

具体实施方式

实施例1

本发明所述凸轮1的轮廓为平面对数螺旋线，传动配合从动件连杆2尖点置于凸轮1上，从动件连杆2由机架固定件3固定，力封闭弹簧4置于从动件连杆2与机架固定件3之间；凸轮1轮廓线的推程和回程所用平面对数螺旋线为圆弧连接连接，平面对数螺旋线螺旋角为0°～90°。

图3、图4、图5中所用凸轮本体均为本发明用图1、图2样式盘形凸轮，不论是恒角速度或变角速度旋转，还是凸轮做顺时针和逆时针旋转，该种凸轮都能因为螺旋角固定的螺旋线保证传动推程和回程关键部位压力角相等。

本发明用凸轮1为平面对数螺旋线盘形凸轮，因该凸轮1所用对数螺旋线螺旋角固定不变，在推程部分，随着凸轮的转动，因为压力角是传动过程中某一点的运动方向与该点法线方向的夹角，由近休止点到远休止点这段过程中压力角是螺旋角的余角，故能保证压力角是定值，凸轮继续旋转，在回程过程中所采用的螺旋线螺旋角没有改变，同样能够保证在传动过程中压力角相等，在远近休止点处的连接通常为圆弧连接，推程角回程角的数值由实际工况条件确定。其推程和回程所用是具有螺旋角不变的平面对数螺旋线，本发明中推程和回程所用对数螺旋线采用圆弧连接，保证更好的传递平稳性，所以对数螺旋线凸轮轮廓要比用其他形式凸轮轮廓更有优势。也能解决其他凸轮轮廓无法保证传动过程压力角相等这一技术难题。

本发明推程和回程所用对数螺旋线也可采用直接相连。

平面对数螺旋线数学公式为r＝r₀e^θ/tanβ加以变换会有类似“斜截式方程”：θ/tanβ＝lnr-lnr₀； $\ln r=\frac{1}{\tan \mathrm{\β}}\·\mathrm{\θ}+\ln r_0$ 和“两点式方程” $\frac{(\ln r-\ln r_0)}{\mathrm{\θ}-0}=\frac{1}{\tan \mathrm{\β}}$

相应的在直角坐标系中变换得：

θ/tanβ＝ln(x(θ)/cosθ)-lnr₀；θ/tanβ＝ln(y(θ)/sinθ)-lnr₀；

$\ln x\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{1}{\tan \mathrm{\β}}\·\mathrm{\θ}+\ln r_0+\ln \cos \mathrm{\θ};$ $\ln y\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{1}{\tan \mathrm{\β}}\·\mathrm{\θ}+\ln r_0+\ln \sin \mathrm{\θ};$ $\frac{(\ln x\left(\mathrm{\θ}\right)-\ln r_0-\ln \cos \mathrm{\θ})}{\mathrm{\θ}-0}=\frac{1}{\tan \mathrm{\β}};$ $\frac{(\ln y\left(\mathrm{\θ}\right)-\ln r_0-\ln \sin \mathrm{\θ})}{\mathrm{\θ}-0}=\frac{1}{\tan \mathrm{\β}};$

从而有β＝tg^-1θ/(lnr-lnr₀)，就能根据实际情况求出螺旋线的螺旋角。

Claims (3)

1.具有等压力角传动特性的盘形凸轮，其特征在于：所述凸轮轮廓为平面对数螺旋线。

2.根据权利要求1所述的具有等压力角传动特性的盘形凸轮，其特征在于：所述凸轮轮廓线的推程和回程所用平面对数螺旋线为直接相连接或圆弧连接。

3.根据权利要求1或2所述的具有等压力角传动特性的盘形凸轮，其特征在于：平面对数螺旋线螺旋角为0°～90°。

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