单驱动多凸轮机构的时序分析

1、 单驱动多凸轮副机构的时序分析蒋金法 鲁怀敏 严 锋（沙洲职业工学院）摘要：单驱动多凸轮副机构广泛应用于机电一体化设备中。通过多凸轮机构把单个运动分解成多个不同的运动，从而实现各种相互关联的复杂运动。为了设计出这些具有确定逻辑关系的复杂运动，必须对各个凸轮副进行时序分析。本文采用凸轮曲线图谱分析法实现了对单驱动多凸轮副机构的时序分析，为进行复杂传动机构的设计提供了一种有效方法。关键词：单驱动多凸轮副机构，机械设计，时序分析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 引言单驱动多凸轮副机构广泛应用于各种机电一体化设备中。这种机构尤其在电子元器件自动化生产设备、包装和印刷机械设备中被大量采用，譬如在电容器引线焊接机上有17个凸轮副，在电容器组套机、食品包装机、多功能印刷机上最多也有10个以上凸轮副。传统的设计和装配方法123是：根据单个凸轮的运动规律结合其它相关联的凸轮运动规律，设计出凸轮的轮廓曲线，在装配和调试时采用多次试装、多次修改的方法完成各凸轮参数的最终确定。这种方式往往费时费力，容易产生设计错误。随着凸轮数的增加，这种传统方法将更难以实现，一次设计出错率更高。2 单驱动多凸轮副机构作者简介：蒋金法，1970年1月

5、，男，工程师，机械制造；鲁怀敏，1968年11月，男，高工/副教授，机械设计及理论研究；严锋，1979年4月，男，助教，机电一体化方向。本文涉及的单驱动多凸轮副机构是指整个运动机构采用一台动力源，如电机或液压马达等，动力在传递给多凸轮副机构时允许有变速机构，如减速机、皮带传动等，经变速机构传递出的动力再传递给多凸轮副机构。多凸轮副机构内部各传动链之间的速比为1，这样保证多个凸轮的运动曲线可以画在一幅以转角为x坐标轴、以升降程为y轴的凸轮曲线图谱上。对于多凸轮副机构内部有变速的传动机构不在本文讨论之内。对于多凸轮副机构，为了设计和装配的方便以及满足生产不同规格产品的需求，需要调整凸轮之间相对转动

6、角度，所以凸轮与轴之间的联接不能采用键联接，而是采用紧钉螺钉联接，这样可以方便地调整凸轮的相对转动角度。凸轮一般安装在轴上，轴与轴之间的传动可以采用齿轮传动、同步带轮传动、也可以采用链传动；一般不采用三角带传动，因为有打滑现象存在，不能保证传动关系的准确性。下面以电容器引线焊接机的传动机构为例说明单驱动多凸轮副机构的特点，以便说明如何应用凸轮曲线图谱分析法。如图1，电机1把动力通过三角带轮2传递给主轴4，主轴4通过齿轮副3和同步带轮9把运动和动力分别传递给位移传动轴6和凸轮8。传递给位移传动轴6的动力又通过同步带轮5传递给送丝传动轴7。123456789图1 电容器引线焊接机传动机构简图 1-

7、电机，2-三角带轮，3-齿轮副，4-主轴，5-同步带轮，6-位移传动轴，7-送丝传动轴，8-凸轮，9-同步带轮在图2中，位移传动轴6把动力传递给压线凸轮16、剪切凸轮17 、位移凸轮18，其中压线凸轮16通过压线摆杆13压紧经摆杆22和滑块20送出的CP线（一种镀锡镀铜钢丝线），剪切凸轮17通过剪切摆杆15和V形滑块14驱动剪切装置12完成CP线的剪切，位移凸轮18实现移动平台19的滑动。送丝传动轴7把动力传递给凸轮25、凸轮23、凸轮29和凸轮27，凸轮25通过摆杆24驱动送铝丝滑块21实现铝线送料；凸轮23通过摆杆22驱动滑块20，实现CP线的送料；土伦27通过摆杆26驱动切刀28实现铝线

8、的切断。切断后的铝线棒与切断后的CP线对焊后由CP线剪切装置12剪断，落在送料杆11的V形槽上，送料杆由凸轮29通过摆杆30和滑块31驱动，把焊接并切断的引线棒送到转手10的夹头内，完成引线生产的送丝、切断、焊接和输送等工序。10111213141516171819202122232425262728313029图2，多凸轮传动机构三维图3 凸轮曲线图谱分析法根据以上工艺流程和结构分析，对凸轮的时序和凸轮运动规律进行分析。首先以位移凸轮的运动曲线为基础、结合工艺流程进行其余凸轮的设计。以凸轮的转角作X轴，以凸轮的行程作Y轴（每个凸轮都有一个位移零点行程起始点）在Y轴方向展开。下面以上图为例，说

9、明如何进行凸轮曲线的图谱分析法。以位移凸轮为基准进行分析。根据工艺要求，在位移凸轮升程阶段，其他凸轮必须满足以下条件：a、 铝线（AL线）送料凸轮25运动副应处在远休止角阶段（送料凸轮运动时不能送料）；b、 铝线（AL线）剪切凸轮27必须处在远休止角上（即位移凸轮在升程起始位置前，铝线切刀必须靠近铝线，即铝线剪切凸轮必须工作在远休止角内）c、 CP线剪切凸轮17必须在近休止角处，以使CP线切刀在张开位置；d、 CP线辅助切刀凸轮16必须在近休止角处，以使辅助切刀处在打开位置；e、 CP线送料凸轮在位移凸轮运动时不能送料，运动副处在远休止角位置；f、 焊后引线送料凸轮在CP线切断后即可送料，因此，在位移凸轮升程期间允许焊后引线送料凸轮送料；依此类推，位移凸轮分别处在远休止角阶段、降程阶段和近休止角阶段时，分析各凸轮所处的不同阶段，画出如图4所示的多凸轮曲线图谱。对于每个凸轮的行程计算，要根据凸轮从动件行程的实际需要来确定。图4 多凸轮曲线图谱4 结论基于工艺流程和传动机构分析的多凸轮图谱分析法是一种有效的多凸轮机构的设计方法，避免了设计中的错误和降低了设计反复次数，同时大大提高设计效率。方法是：以一个主凸轮为基准，根据各个凸轮运动相互关系和时序要求，以凸轮的转角为X轴、以凸轮的行程为Y轴、以每个