1、 單驅動多凸輪副機構的時序分析蔣金法 魯懷敏 嚴 鋒（沙洲職業(yè)工學院）摘要：單驅動多凸輪副機構廣泛應用于機電一體化設備中。通過多凸輪機構把單個運動分解成多個不同的運動，從而實現(xiàn)各種相互關聯(lián)的復雜運動。為了設計出這些具有確定邏輯關系的復雜運動，必須對各個凸輪副進行時序分析。本文采用凸輪曲線圖譜分析法實現(xiàn)了對單驅動多凸輪副機構的時序分析，為進行復雜傳動機構的設計提供了一種有效方法。關鍵詞：單驅動多凸輪副機構，機械設計，時序分析Sequence analysis of single drive and multi-cam mechanismJiangjinfa Luhuaimin Yanfeng(s

2、hazhou professional institute oftechnology)ABSTRACT：single drive and multi-cam mechanism is universally applied in mechatronics equipment. the multi-cam can alternate from a single movement to a complicated movement. In order to realize the complex movement with determinate logic relations, the sequ

3、ence of multi-cam should be successfully analysed. This article used the cam curve atlas analysis method to realize the sequence analysis of the single drive and multi-cam mechanism. It is a useful method of designing complex mechanism.Keyword single drive and multi-cam mechanism, mechanic design, s

4、equence analysis1 引言單驅動多凸輪副機構廣泛應用于各種機電一體化設備中。這種機構尤其在電子元器件自動化生產(chǎn)設備、包裝和印刷機械設備中被大量采用，譬如在電容器引線焊接機上有17個凸輪副，在電容器組套機、食品包裝機、多功能印刷機上最多也有10個以上凸輪副。傳統(tǒng)的設計和裝配方法123是：根據(jù)單個凸輪的運動規(guī)律結合其它相關聯(lián)的凸輪運動規(guī)律，設計出凸輪的輪廓曲線，在裝配和調試時采用多次試裝、多次修改的方法完成各凸輪參數(shù)的最終確定。這種方式往往費時費力，容易產(chǎn)生設計錯誤。隨著凸輪數(shù)的增加，這種傳統(tǒng)方法將更難以實現(xiàn)，一次設計出錯率更高。2 單驅動多凸輪副機構作者簡介：蔣金法，1970年1月

5、，男，工程師，機械制造；魯懷敏，1968年11月，男，高工/副教授，機械設計及理論研究；嚴鋒，1979年4月，男，助教，機電一體化方向。本文涉及的單驅動多凸輪副機構是指整個運動機構采用一臺動力源，如電機或液壓馬達等，動力在傳遞給多凸輪副機構時允許有變速機構，如減速機、皮帶傳動等，經(jīng)變速機構傳遞出的動力再傳遞給多凸輪副機構。多凸輪副機構內部各傳動鏈之間的速比為1，這樣保證多個凸輪的運動曲線可以畫在一幅以轉角為x坐標軸、以升降程為y軸的凸輪曲線圖譜上。對于多凸輪副機構內部有變速的傳動機構不在本文討論之內。對于多凸輪副機構，為了設計和裝配的方便以及滿足生產(chǎn)不同規(guī)格產(chǎn)品的需求，需要調整凸輪之間相對轉動

6、角度，所以凸輪與軸之間的聯(lián)接不能采用鍵聯(lián)接，而是采用緊釘螺釘聯(lián)接，這樣可以方便地調整凸輪的相對轉動角度。凸輪一般安裝在軸上，軸與軸之間的傳動可以采用齒輪傳動、同步帶輪傳動、也可以采用鏈傳動；一般不采用三角帶傳動，因為有打滑現(xiàn)象存在，不能保證傳動關系的準確性。下面以電容器引線焊接機的傳動機構為例說明單驅動多凸輪副機構的特點，以便說明如何應用凸輪曲線圖譜分析法。如圖1，電機1把動力通過三角帶輪2傳遞給主軸4，主軸4通過齒輪副3和同步帶輪9把運動和動力分別傳遞給位移傳動軸6和凸輪8。傳遞給位移傳動軸6的動力又通過同步帶輪5傳遞給送絲傳動軸7。123456789圖1 電容器引線焊接機傳動機構簡圖 1-

7、電機，2-三角帶輪，3-齒輪副，4-主軸，5-同步帶輪，6-位移傳動軸，7-送絲傳動軸，8-凸輪，9-同步帶輪在圖2中，位移傳動軸6把動力傳遞給壓線凸輪16、剪切凸輪17 、位移凸輪18，其中壓線凸輪16通過壓線擺桿13壓緊經(jīng)擺桿22和滑塊20送出的CP線（一種鍍錫鍍銅鋼絲線），剪切凸輪17通過剪切擺桿15和V形滑塊14驅動剪切裝置12完成CP線的剪切，位移凸輪18實現(xiàn)移動平臺19的滑動。送絲傳動軸7把動力傳遞給凸輪25、凸輪23、凸輪29和凸輪27，凸輪25通過擺桿24驅動送鋁絲滑塊21實現(xiàn)鋁線送料；凸輪23通過擺桿22驅動滑塊20，實現(xiàn)CP線的送料；土倫27通過擺桿26驅動切刀28實現(xiàn)鋁線

8、的切斷。切斷后的鋁線棒與切斷后的CP線對焊后由CP線剪切裝置12剪斷，落在送料桿11的V形槽上，送料桿由凸輪29通過擺桿30和滑塊31驅動，把焊接并切斷的引線棒送到轉手10的夾頭內，完成引線生產(chǎn)的送絲、切斷、焊接和輸送等工序。10111213141516171819202122232425262728313029圖2，多凸輪傳動機構三維圖3 凸輪曲線圖譜分析法根據(jù)以上工藝流程和結構分析，對凸輪的時序和凸輪運動規(guī)律進行分析。首先以位移凸輪的運動曲線為基礎、結合工藝流程進行其余凸輪的設計。以凸輪的轉角作X軸，以凸輪的行程作Y軸（每個凸輪都有一個位移零點行程起始點）在Y軸方向展開。下面以上圖為例，說

9、明如何進行凸輪曲線的圖譜分析法。以位移凸輪為基準進行分析。根據(jù)工藝要求，在位移凸輪升程階段，其他凸輪必須滿足以下條件：a、 鋁線（AL線）送料凸輪25運動副應處在遠休止角階段（送料凸輪運動時不能送料）；b、 鋁線（AL線）剪切凸輪27必須處在遠休止角上（即位移凸輪在升程起始位置前，鋁線切刀必須靠近鋁線，即鋁線剪切凸輪必須工作在遠休止角內）c、 CP線剪切凸輪17必須在近休止角處，以使CP線切刀在張開位置；d、 CP線輔助切刀凸輪16必須在近休止角處，以使輔助切刀處在打開位置；e、 CP線送料凸輪在位移凸輪運動時不能送料，運動副處在遠休止角位置；f、 焊后引線送料凸輪在CP線切斷后即可送料，因此，在位移凸輪升程期間允許焊后引線送料凸輪送料；依此類推，位移凸輪分別處在遠休止角階段、降程階段和近休止角階段時，分析各凸輪所處的不同階段，畫出如圖4所示的多凸輪曲線圖譜。對于每個凸輪的行程計算，要根據(jù)凸輪從動件行程的實際需要來確定。圖4 多凸輪曲線圖譜4 結論基于工藝流程和傳動機構分析的多凸輪圖譜分析法是一種有效的多凸輪機構的設計方法，避免了設計中的錯誤和降低了設計反復次數(shù)，同時大大提高設計效率。方法是：以一個主凸輪為基準，根據(jù)各個凸輪運動相互關系和時序要求，以凸輪的轉角為X軸、以凸輪的行程為Y軸、以每個