一種凸輪恒力機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種凸輪恒力機(jī)構(gòu)，該恒力機(jī)構(gòu)包括基座和凸輪機(jī)構(gòu)；所述基座由蓋板、外殼和底盤組成；蓋板、外殼和底盤依次固連；凸輪機(jī)構(gòu)由螺釘、彈簧、推桿、滾子、凸輪軸和凸輪組成；所述螺釘、彈簧和推桿依次連接，所述螺釘通過(guò)螺紋與外殼的底部旋合，所述凸輪與凸輪軸固連并安裝在外殼的內(nèi)部，所述滾子安裝在推桿的頂部并且與凸輪接觸；所述凸輪的輪廓線滿足滾子對(duì)凸輪中心產(chǎn)生的力矩在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持恒定的條件。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、可靠性高，不受安裝位置限制等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種凸輪恒力機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種恒力加載機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種凸輪恒力機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 恒力機(jī)構(gòu)是一種在載荷產(chǎn)生位移時(shí)仍輸出基本恒定作用力的裝置，因其不滿足胡 克定理，與傳統(tǒng)的圓柱彈簧或其他彈性體有著本質(zhì)的區(qū)別，現(xiàn)已廣泛用于機(jī)械、核工業(yè)、國(guó) 防軍事、儀器儀表等諸多需要恒力輸出的領(lǐng)域，如機(jī)械加持機(jī)構(gòu)、核電站管道、火炮自動(dòng)機(jī)、 印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)等，對(duì)設(shè)備的安全性和可靠性有重要影響。而目前能夠獲得的恒力的方法 有:機(jī)電一體化控制，重力平衡等方法。機(jī)電一體化控制通過(guò)反饋?zhàn)饔每梢詫?shí)現(xiàn)力的精確控 制，但是一般情況下該結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、體積較大、可靠性不高。重力平衡法通過(guò)重物受到的 重力作為恒力的輸入，可以獲得很高的精度，但是這種裝置對(duì)安裝位置要求較高，難以滿足 實(shí)際應(yīng)用條件。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有恒力機(jī)構(gòu)存在的上述不足，提供一種體積小、結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高的凸輪恒力機(jī)構(gòu)。
[0004] 本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案。
[0005] 本實(shí)用新型的凸輪恒力機(jī)構(gòu)，包括基座和凸輪機(jī)構(gòu)：基座由蓋板、外殼和底盤組 成;蓋板、外殼和底盤依次固連；凸輪機(jī)構(gòu)由螺釘、彈簧、推桿、滾子和凸輪組成;所述螺釘、 彈簧、和推桿依次連接，螺釘通過(guò)螺紋與外殼的底部旋合，凸輪與凸輪軸固連并安裝在外殼 的內(nèi)部，滾子安裝在推桿的頂部并且與凸輪接觸；凸輪的輪廓線滿足滾子凸輪中心產(chǎn)生的 力矩在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持恒定的條件。
[0006] 上述方案中，該凸輪恒力機(jī)構(gòu)還包括轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤與凸輪軸固連并安裝在外殼的外 部。
[0007] 上述方案中，轉(zhuǎn)盤上纏繞有用于對(duì)外輸出恒力的鋼絲繩。
[0008] 上述方案中，外殼的內(nèi)部還安裝有軸承，軸承以推桿為中心在凸輪的工作平面上 對(duì)稱布置，并且軸承與推桿接觸。
[0009] 本實(shí)用新型所述的凸輪恒力機(jī)構(gòu)的工作原理為：凸輪位于初始位置時(shí)，調(diào)節(jié)螺釘 對(duì)彈簧施加一定的預(yù)緊力(預(yù)緊力的大小根據(jù)凸輪初始位置確定），彈簧通過(guò)推桿和滾子對(duì) 凸輪施加壓力，而壓力作用線不經(jīng)過(guò)凸輪中心，壓力便會(huì)對(duì)凸輪中心產(chǎn)生力矩。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，彈簧的彈力隨壓縮量變化而變化，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的凸輪輪廓線，讓凸輪中心到壓力作用 線的力臂相應(yīng)發(fā)生變化，使力與力臂的乘積保持恒定，從而獲得恒力矩，恒定的力矩通過(guò)凸 輪軸-轉(zhuǎn)盤-鋼絲繩對(duì)外輸出恒定拉力。
[0010] 本實(shí)用新型的有益效果是：1.本實(shí)用新型采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，可靠性高2.采用凸輪 力矩恒定原理，原理與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小3 ·不是通過(guò)重力產(chǎn)生恒力，不受安裝位 置的限制。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本實(shí)用新型所述的凸輪恒力機(jī)構(gòu)的橫截面剖視圖。
[0012] 圖2為本實(shí)用新型所述的凸輪恒力機(jī)構(gòu)的外部結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3為本實(shí)用新型所述的凸輪恒力機(jī)構(gòu)的工作原理圖。
[0014]圖4為本發(fā)明所述的凸輪式恒力機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓線圖。
[0015] 圖中，1蓋板;2外殼;3凸輪軸;4凸輪;5滾子;6推桿;7軸承;8彈簧;9螺釘；10底盤； 11轉(zhuǎn)盤;12鋼絲繩。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0017] 如圖1所示，本實(shí)施例所述的凸輪恒力機(jī)構(gòu)，包括基座和凸輪機(jī)構(gòu):基座由蓋板1、 外殼2和底盤10組成;蓋板1、外殼2和底盤10依次固連；凸輪機(jī)構(gòu)由螺釘9、彈簧8、推桿6、滾 子5和凸輪4組成;所述螺釘9、彈簧8、和推桿6依次連接，螺釘9與外殼2的底部螺紋旋合，凸 輪4與凸輪軸3固連并安裝在外殼2的內(nèi)部，滾子5安裝在推桿6的頂部并且與凸輪4接觸;外 殼2的內(nèi)部還安裝有軸承7,軸承7以推桿6為中心在凸輪4的工作平面上對(duì)稱布置，并且軸承 7與推桿6接觸起到支撐的作用。
[0018] 如圖2所示，本實(shí)施例所述的凸輪恒力機(jī)構(gòu)，還包括一個(gè)與凸輪軸3固連的轉(zhuǎn)盤11， 轉(zhuǎn)盤11安裝在外殼2的外部，外緣纏繞著鋼絲繩12,用于對(duì)外輸出恒定的拉力。
[0019]如圖3(a)所示，彈簧8對(duì)推桿6產(chǎn)生彈力由于彈力的作用，與推桿6連接的滾子5 會(huì)對(duì)凸輪4施加壓力鮮，壓力作用線教一魏并不經(jīng)過(guò)凸輪4的中心點(diǎn)0,因此該壓力F會(huì)對(duì)凸 輪4的中心產(chǎn)生一個(gè)力矩復(fù)通過(guò)合理設(shè)計(jì)該凸輪4的輪廓線，可以使得該力矩Γ在 凸輪4受到外力而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)仍保持恒定，經(jīng)計(jì)算可以得出該凸輪的輪廓線為螺旋線形式。如圖 3(b)所示，恒定的力矩蒙通過(guò)半徑為，r的轉(zhuǎn)盤，對(duì)外輸出恒力灰。當(dāng)恒力矩了 一定時(shí)，變換 轉(zhuǎn)盤的半徑Γ，便可得到不同的恒力值_。
[0020] 如圖4所示，經(jīng)計(jì)算，得到該凸輪恒力機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓線為螺旋線形式，對(duì)于輪廓 線上的任一點(diǎn)A，均滿足極坐標(biāo)方程:戶，其中：舞為極徑；#為極角;I"為凸輪受到 的外力矩，也是該恒力機(jī)構(gòu)的輸出力矩;k為彈簧的剛度系數(shù);Π )為凸輪的基圓半徑。由于螺 旋線隨著極角?的增大而從里到外延伸，為了能加工出凸輪，需要截取其中一段，這里選擇 角度從20°到360°的一段。
[0021] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種凸輪恒力機(jī)構(gòu)，其特征在于:其包括基座和凸輪機(jī)構(gòu)； 所述基座由蓋板、外殼和底盤組成;蓋板、外殼和底盤依次固連； 所述凸輪機(jī)構(gòu)由螺釘、彈簧、推桿、滾子、凸輪軸和凸輪組成;所述螺釘、彈簧和推桿依 次連接，所述螺釘通過(guò)螺紋與外殼的底部旋合，所述凸輪與凸輪軸固連并安裝在外殼的內(nèi) 部，所述滾子安裝在推桿的頂部并且與凸輪接觸;所述凸輪的輪廓線滿足滾子對(duì)凸輪中心 產(chǎn)生的力矩在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持恒定的條件。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪恒力機(jī)構(gòu)，其特征在于：其還包括轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤與凸輪 軸固連并安裝在外殼的外部。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的凸輪恒力機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)盤上纏繞有用于對(duì)外輸出 恒力的鋼絲繩。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪恒力機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述的外殼的內(nèi)部還安裝有軸 承，所述軸承以推桿為中心在凸輪的工作平面上對(duì)稱布置，并且軸承與推桿接觸。
【文檔編號(hào)】F16H25/10GK205479200SQ201620218384
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月22日
【發(fā)明人】黃春強(qiáng), 唐旭, 劉洋, 姚進(jìn)
【申請(qǐng)人】四川大學(xué)