圓柱凸輪分度裝置是自動(dòng)機(jī)、半自動(dòng)機(jī)，以及自動(dòng)線、半自動(dòng)線中最常見的中低速間歇傳動(dòng)裝置。在闡述其工作原理、設(shè)計(jì)方法、運(yùn)動(dòng)形式以及結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，以Pro/E為三維建模工具，討論了利用Pro/E對(duì)裝置中各個(gè)零件進(jìn)行三維建模的基本原理和方法;以圓柱凸輪分度裝置的中心距和分度滾子數(shù)為已知條件，定義了與其他所有尺寸的參數(shù)關(guān)系，以二次開發(fā)工具PROGRAM為基礎(chǔ)，舉例闡述了一系列參數(shù)化設(shè)計(jì)的程序和方法，實(shí)現(xiàn)了圓柱凸輪分度裝置的參數(shù)化設(shè)計(jì)。此參數(shù)化設(shè)計(jì)思路與方法不僅可用于圓柱凸輪分度裝置的參數(shù)化設(shè)計(jì)，亦可用于其他凸輪分度裝置。

　　引言

　　圓柱凸輪分度裝置是一種間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的從動(dòng)盤的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以任意選取。因此可以得到良好的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性，振動(dòng)、沖擊、噪聲比較小。特別是當(dāng)滾子為錐形時(shí)，可消除滾子與凸輪廓面接觸時(shí)的側(cè)隙，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。且與弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)相比其分度數(shù)大，最大可選100，而弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的分度數(shù)一般不超過12。由于這些特點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用在輕工、電子、醫(yī)藥等自動(dòng)化設(shè)備中。傳統(tǒng)的圓柱凸輪分度裝置設(shè)計(jì)周期長、成本高，已有許多的學(xué)者對(duì)圓柱凸輪參數(shù)化進(jìn)行了大量的研究，實(shí)現(xiàn)了基于各種造型軟件圓柱凸輪的參數(shù)，這些研究大都集中在擺或直動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)，其凸輪的參數(shù)化方法和思路具有一定的參考價(jià)值，但對(duì)于圓柱分度凸輪的參數(shù)化和圓柱凸輪分度裝置整體的參數(shù)化研究的較少。我們基于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，利用Pro/E實(shí)現(xiàn)了裝置的參數(shù)化，有利于圓柱凸分度裝置設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。

1、裝置的基本原理

　　圓柱凸輪分度裝置的作用是將圓柱凸輪的連續(xù)或周期性的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閺膭?dòng)件的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1為圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，凸輪呈圓柱狀，凸輪軸線與分度盤軸線垂直交錯(cuò)，滾子軸線與分度盤軸線平行。圓柱分度凸輪是由凸輪廓面與滾子嚙合實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)的，凸輪作為主動(dòng)軸，分度盤作為從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。由于凸輪曲線是由曲線部分和直線部分組成，因而形成了分度盤的間歇運(yùn)動(dòng)。

2、裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　2.1、確定圓柱凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)

圖1 圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)的示意圖

　　設(shè)計(jì)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)者需根據(jù)工作要求確定該機(jī)構(gòu)的一系列基本參數(shù)。圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)包括圓柱凸輪的節(jié)圓半徑、動(dòng)程角、分度盤直徑及中心距、分度數(shù)以及動(dòng)靜比等。

　　由于這些參數(shù)之間有著互相聯(lián)系的各種復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，不能同時(shí)都為優(yōu)先數(shù)(優(yōu)先數(shù)由公比分別為10的5、10、20、40、80次方根，且項(xiàng)值中含有10的整數(shù)冪的理論等比數(shù)列導(dǎo)出的一組近似等比的數(shù)列)，所以在這種情況下，首先應(yīng)將在經(jīng)濟(jì)性和配套互換上有重要影響的參數(shù)為優(yōu)先數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)選取了中心距作為系列設(shè)計(jì)時(shí)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)先數(shù)系(優(yōu)先數(shù)系是國際上統(tǒng)一的數(shù)值分級(jí)制度，優(yōu)先數(shù)系中有任一個(gè)相值均稱為優(yōu)先數(shù)，優(yōu)先數(shù)系運(yùn)用的主要目的在于通用化，標(biāo)準(zhǔn)化和系列化)的自變量，同時(shí)，其他參數(shù)也盡量采用優(yōu)先數(shù)，這樣可以達(dá)到制造、使用的最佳經(jīng)濟(jì)效果。

　　2.2、確定圓柱凸輪在軸上的固定方式

　　圓柱凸輪在軸上的固定方式如圖2所示，即凸輪在軸上周向用平鍵連接，軸向一端用軸肩定位另一端用套筒定位，整個(gè)軸系用一對(duì)圓錐滾子軸承支撐。

圖2 圓柱凸輪在軸上的固定

　　2.3、裝置總體設(shè)計(jì)結(jié)果

　　軸輸出圓柱凸輪分度裝置的最終裝配示意圖如圖3所示。

圖3 軸輸出圓柱凸輪分度裝置

5、總結(jié)

　　針對(duì)圓柱凸輪分度裝置應(yīng)用的廣泛性，設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，從參數(shù)化和可視化的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)出發(fā)，基于Pro/E大型CAD軟件，利用Program實(shí)現(xiàn)了圓柱凸輪分度裝置的參數(shù)化設(shè)計(jì)，提高了圓柱凸輪分度裝置設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、數(shù)字化和自動(dòng)化的程度，從而為圓柱凸輪分度裝置的性能研究和企業(yè)的系列化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提供了強(qiáng)有力的保證。同時(shí)，也對(duì)開發(fā)專用的工程設(shè)計(jì)軟件，提供了有價(jià)值的設(shè)計(jì)思想和方法。