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凸轮式转平台的凸轮轮廓曲线设计并非随意为之,而是依据一系列严格标准,这些标准综合考虑了运动学、动力学、材料特性等多方面因素,以确保转平台有效、稳定且准确地运行。
从运动学角度出发,凸轮轮廓曲线首先要满足转平台预期的运动规律。常见的运动规律包括等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动等。若要求转平台实现快速且平稳的启动与停止,余弦加速度运动规律就较为合适,因为其能有效避免刚性冲击与柔性冲击。设计时,需根据转平台具体的工作流程,如在多工位自动化生产中,各工位间的停留时间、运动时间以及角度变化等要求,准确计算并确定凸轮轮廓曲线,使从动件(与转平台相连部分)按照设定的运动轨迹运动,达成转平台准确的角度定位。
动力学因素在凸轮轮廓曲线设计中也至关重要。需考虑凸轮与从动件之间的作用力分布。若轮廓曲线设计不合理,会导致接触应力过大,加速零件磨损,降低转平台使用寿命。根据赫兹接触理论,设计时要保证凸轮与从动件在接触点处的应力在材料许用范围内。同时,要对凸轮在运动过程中的惯性力进行分析,通过合理设计轮廓曲线,平衡惯性力,防止因惯性力过大引发振动,确保转平台在高速运转时的稳定性和可靠性。
材料特性同样影响着凸轮轮廓曲线的设计。不同材料的硬度、耐磨性、疲劳强度各异。对于采用高强度合金钢制造的凸轮,因其良好的综合性能,在设计轮廓曲线时可适当提高运动速度和负载能力;而若使用工程塑料等材料,由于其强度相对较低,设计时则要更加注重减小接触应力,轮廓曲线的曲率半径等参数就要相应调整,以适应材料特性,避免过早出现磨损、变形等失效现象。
此外,实际制造工艺的可行性也是重要标准。设计出的凸轮轮廓曲线应便于加工制造,过于复杂、难以加工的曲线会大幅增加制造成本与加工难度。在满足性能要求的前提下,尽量简化轮廓曲线形状,采用常见的加工工艺如数控铣削、磨削等就能完成加工,同时要考虑加工精度保证的难易程度,确保蕞终制造出的凸轮能达到设计预期的精度标准。