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——适用低速粗精度要求或排插类型
第一式
重点
凸轮机构设计的重点不在凸轮本身,而在于凸轮之外的执行机构
对凸轮机构来说,从动件运动规律是我们要掌握的,而凸轮只是用来实现这一运动和功能的载体.换言之,前者需要了解和熟悉常用机构及其运动,是我们要设计的重点内容;后者其实已经是很死的一部分,甚至可以让一个熟悉凸轮绘制的人来完成,或直接提供相关信息,让专业厂商帮忙制作.(有个时序图和凸轮大致形状及基本尺寸,告诉人家,自己要的什么样的运动规律,凸轮问题大都可迎刃而解)
以简单的送料--裁切机构为例,如果做成气动机,通常会是两个气缸,一个送料,一个裁切.这时候,机构的运动依赖于程序控制,哪个气缸先动,延迟多久,周期多长,是否协调,在机构没BUG前提下,几乎是靠程序来保证.再进而分析,我们发现,其实这样的机构,是由两个简单的"小机构"通过程序(叫软程序吧)结合而成的.
如果做成凸轮机呢,基本动作还是”送料---裁切”,但相互运动关系及规律(什么时候该进行哪个动作),都已被凸轮确定下来.但需要注意的是,不是先有凸轮后有运动,这和先有气缸后有程序一样,首先要确定什么样的运动规律和要求,然后才会用什么样的凸轮(姑且叫硬程序)来实现.
凸轮机构的运动,从经验看,大致有以下几个特性:
1.完整性 这会涉及到一个叫周期时间的概念T,可理解为完成一个完整运动所需的时间,如何将T减少到最小,并将所有的动作压缩在T内,是一门高深的学问,不同凸轮设计者的水平主要体现在这个参数上.
2.连贯性 在凸轮回转过程,从动件的运动具有连贯的运动特征,即每个动作单元都有
先后之别并环环相扣,中途可以有时间不等的停顿等待,但绝对不是毫无意义的,否则设计者其实没有理解到这个特性的特性:)
3.制约性 所有和凸轮连接的机构,在运动上都从属于该凸轮制约,凸轮的轨迹决定了
机构的运动是否协调和稳定,正如程序可以控制气缸一样。设计者其实可以在脑里模拟出机构的运动,然后再设想用什么程序来实现,进而用凸轮这个“程序”表达出来。
4.可调性 凸轮做出来后,其程序就是死的,与其连接的随动器运动规律也就确定下来,但不表示机构就没有调节空间,恰相反,应该强调机构的可调性,在某些场合,能否将机构调到最佳状态也反映一个设计者的实践能力。一般来说,原点位置及此时的机构状态,会是发挥可调性关键所在。
5.单向性 除了个别很对称的运动外,凸轮机构的旋转都具有单向性,也就是说,设计的运动是不可逆的,否则可能会蹩死或破坏薄弱工件(指凸轮机构和其他机构)。同时在某个动作出现问题时,凸轮理论上仍会不听话继续往前冲,因此足够的感应器和高速驱动器以及反应迅速的马达,能很好的减缓这样的故障。
下面举个简单的例子:
如果我们拿到一个产品,是别人做过或自己过的,很类似

那么我接下来的设计过程可能是——
1.确定大致
我们可以借鉴这样一个机构:

2.从产品图开始,根据经验和要求,把关键动作机构设计好
(1)设计的习惯,各人不同,但从产品开始,是一个主流方式,也是个人推荐方式
(2)脑海里要有很清晰的思路:这样的装配,用什么样的机构来完成?如果不清晰,暂时不要动

3.完成执行机构,注意下,这时动作已基本确定---设计重点(所谓凸轮,只是来实现这个动作的硬程序)
(1)怎么切/怎么插/怎么落料/行程/周期/...可以借鉴常用机构,当然也可有所创新,但不要太离普
(2)要动态地想象机构的运动和动作,并作些适度的模拟和画出一些辅助曲线,以帮助后续凸轮绘制

4.设计凸轮机构(在凸轮形状未定前,可暂用圆盘替代)
(1)如果物料不太一样,这部分需要适当的计算和校核,尤其是马达和轴的校核
(2)如果物料差不多,把凸轮外形尺寸稍微修改下就可以了,不要做大动作

5.再次调整和修正机构,并将标准件一一添上,调整下长宽高,scale要协调
(1)不能认为标准件标准就省略处理,否则经常会发生有拧不了螺丝或接头无空间状况
(2)对于整个机构,注重功能同时,要努力做到比例协调/扎实平稳/外观漂亮.

从以上凸轮机构的大致设计流程看,很多时候,我们都在进行着经验设计和借鉴方式,
因此重点不在凸轮本身,在于凸轮之外的部分,当然,会有大量反复调整/修正工作量,
设计也不是件轻而易举的事,但绝对不是件高不可即的事!
(读完,有不同意见请提出,提倡和谐讨论,如果大家没反应,其他的招式,俺只好自己收藏啦!虽然本人的招式不见得是正确的或是经得起理论推敲的,但都是工作中磨出来和逼出来甚至是锤炼出来的,大家不要浪费哦,网上目前是找不到第二个人愿意不保留地给初学者花时间整理和撰写原创文章的哦)
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