一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构

摘要

本发明属于凸轮技术领域，尤其涉及一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构，它包括第一凸轮、滑片、第二凸轮、第二转轴、第一转轴、第一轴套复位弹簧、底座、推力弹簧、锥体、平键，第一凸轮与滑片配合，第一凸轮的转轴与第二凸轮配合，第二凸轮的转动带动第一凸轮转轴空间移动，同时第一凸轮转动，滑片的运动是第一凸轮，第一凸轮转轴和第二凸轮配合决定的；对于大行程凸轮机构的设计，使用两个凸轮组合运动比单个凸轮机构所需的体积有所减小，能够增加凸轮机构使用范围；另外使用简单的两个锥体摩擦传动机构，来保证两个相对间距变化的凸轮转轴保持一定的复杂运动关系，从而设计出简单的符合要求行程的凸轮机构。

权利要求

1.一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构，其特征在于：它包括第一凸轮、第一滚动机构、滑片、轴传动机构、第二滚动机构、第二凸轮、第二轴套、第二转轴、第一轴套、第一轴套导块、第一转轴、导块导轨、第一轴套复位弹簧、底座、第二转轴支撑、第一轴套弹簧卡端、固定块卡端、固定块，其中第一凸轮安装固定在第一转轴末端，滑片末端固定有第一滚动机构，第一滚动机构与第一凸轮曲面滚动配合，第一轴套套于第一转轴一端；第二凸轮安装固定在第二转轴末端，第二滚动机构固定在第一轴套圆柱面上端，第二滚动机构与第二凸轮曲面滚动配合，第二轴套套于第二转轴一端且安装在第二转轴支撑上，第二转轴支撑安装在底座上；第一轴套导块安装在第一轴套侧面，导块导轨安装在底座上，第一轴套导块中间方孔与导块导轨滑动配合；第一轴套弹簧卡端固定在第一轴套下侧，固定块卡端安装在固定在底座上的固定块上表面，第一轴套复位弹簧一端安装在第一轴套弹簧卡端上，另一端安装在固定块卡端上；

所述轴传动机构包括两组机构，两组机构相互完全相同，且分别安装在第一转轴和第二转轴中间位置上，两组机构对称且方向相反配合；对于其中任意一组，它包括推力弹簧第一安装套、推力弹簧第一卡端、推力弹簧、锥体、平键、第一安装套轴承、推力弹簧第二卡端、推力弹簧第二安装套、第二安装套轴承、键槽、第二安装套卡端、第二安装套内套，其中推力弹簧第一安装套通过第一安装套轴承安装在第一转轴一端，推力弹簧第一卡端安装固定在推力弹簧第一安装套中间位置，第一转轴中间位置开有键槽，平键安装在键槽中，锥体通过自身中孔上的键槽与平键的配合安装在第一转轴上，且锥体较大圆形面面向推力弹簧第一安装套安装；第二安装套内套固定在锥体较大圆形面中心，且第二安装套内套内圈径向长度需保证内圈在锥体中孔键槽的外侧，第二安装套卡端固定在第二安装套内套偏向锥体一端，推力弹簧第二安装套通过第二安装套轴承安装在第二安装套内套上，推力弹簧第二卡端安装在推力弹簧第二安装套偏向锥体一侧；推力弹簧套于第一转轴上，且一端安装在推力弹簧第一卡端上，另一端安装在推力弹簧第二卡端上。

2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构，其特征在于：所述第一滚动机构包括第一滚轮支架、第一滚轮转轴、第一滚轮、第一滑片轴，其中第一滚轮支架为中间一侧有凸起圆弧的板型件，第一滑片轴安装在两个第一滚轮支架中间凸起结构之间，滑片通过滑片下端的圆孔安装在第一滑片轴上，两个第一滚轮转轴分别安装在两个第一滚轮支架两侧之间，两个第一滚轮安装在第一滚轮支架两侧的第一滚轮转轴上。

3.根据权利要求1所述的一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构，其特征在于：所述第二滚动机构包括第二滚轮支架、第二滚轮转轴、第二滚轮、第一轴套轴，其中第二滚轮支架为中间一侧有凸起圆弧的板型件，第一轴套轴安装在两个第二滚轮支架中间凸起结构之间，第一轴套通过轴套上端的圆孔安装在第一轴套轴上，两个第二滚轮转轴分别安装在两个第二滚轮支架两侧之间，两个第二滚轮安装在第二滚轮支架两侧的第二滚轮转轴上。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构，其特征在于：所述的滚轮与滚轮转轴之间加有润滑油滑动摩擦。

5.根据权利要求2或3所述的一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构，其特征在于：所述的滚轮还可以通过轴承安装在滚轮转轴上。

6.根据权利要求1所述的一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构，其特征在于：第一轴套与第一转轴之间加润滑油滑动或者第一轴套通过轴承套于第一转轴上。

7.根据权利要求1所述的一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构，其特征在于：第二轴套与第二转轴之间加润滑油滑动或者第二轴套通过轴承套于第二转轴上。

说明书

一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构

所属技术领域

[0001] 本发明属于凸轮技术领域，尤其涉及一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构。

背景技术

[0002] 目前凸轮机构的传动特点是结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动。因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用，但也存在一定的缺点，凸轮机构传动的行程不能很大，如果设计很大，很容易增加凸轮机构的体积与重量。很多设计中因为所需的工况所要求凸轮体积过大，使设计者放弃了凸轮机构，而改用复杂的替代传动机构，增加了成本和减低了可靠性。所以设计一种大行程小体积的凸轮传动机构是很有需求的。

发明内容

[0003] 为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构，它是采用以下技术方案来实现的。

[0004] 一种基于摩擦传动的大行程的凸轮机构，其特征在于：它包括第一凸轮、第一滚动机构、滑片、轴传动机构、第二滚动机构、第二凸轮、第二轴套、第二转轴、第一轴套、第一轴套导块、第一转轴、导块导轨、第一轴套复位弹簧、底座、第二转轴支撑、第一轴套弹簧卡端、固定块卡端、固定块，其中第一凸轮安装固定在第一转轴末端，第一转轴与第一凸轮固定，第一凸轮随第一转轴转动，滑片末端固定有第一滚动机构，第一滚动机构与凸轮曲面滚动配合，滚动机构与第一凸轮为滚动接触，大大减小了摩擦损耗；第一轴套套于第一转轴一端，转轴在轴套内自由转动；第二凸轮安装固定在第二转轴末端，第二凸轮随第二转轴转动，第二滚动机构固定在第一轴套圆柱面上端，第二滚动机构与第二凸轮曲面滚动配合，第二轴套套于第二转轴一端且安装在第二转轴支撑上，第二凸轮机构的转轴空间位置不变，其在转轴支撑上的轴套内自由旋转，第二转轴支撑安装在底座上；第一轴套导块安装在第一轴套侧面，导块导轨安装在底座上，第一轴套导块中间方孔与导块导轨滑动配合，在两组凸轮传动中，因为第一转轴与第二凸轮曲面配合，第二凸轮旋转过程中，第一凸轮转轴会空间移动，第一凸轮随着第一转轴的空间位置变化而整体变化，设计导轨机构，在于限定第一凸轮机构的运动轨迹；第一轴套弹簧卡端固定在第一轴套下侧，固定块卡端安装在固定在底座上的固定块上表面，第一轴套复位弹簧一端安装在第一轴套弹簧卡端上，另一端安装在固定块卡端上，滑片依靠自身重力与第一凸轮保持较大的压力接触，避免了跳跃间断接触，而第一转轴与第二凸轮机构的接触并不存在重力来保持压力接触，所以设计中，加入复位弹簧为第一转轴与第二凸轮机构接触点增加一个预紧力；

[0005] 本发明的凸轮组合设计，是为了尽可能较小的体积实现所设计的大行程运动，最终机械行为表现为滑片的运动，滑片的运动决定于第一凸轮与第二凸轮的配合，所以第一转轴和第二转轴之间的转速和角度变化必须一致，这就要求第一转轴与第二转轴转速必须相同，另外，第一转轴与第二转轴之间的距离因为第二凸轮曲面径向距离不同而时刻变化着。所以设计一种可以在两间距变化的转轴等速传动的传动机构是需要的。为解决此问题，设计了一种传动机构；所述轴传动机构包括两组机构，两组机构相互完全相同，且分别安装在第一转轴和第二转轴中间位置上，两组机构对称且方向相反配合；对于其中任意一组，它包括推力弹簧第一安装套、推力弹簧第一卡端、推力弹簧、锥体、平键、第一安装套轴承、推力弹簧第二卡端、推力弹簧第二安装套、第二安装套轴承、键槽、第二安装套卡端、第二安装套内套，其中推力弹簧第一安装套通过第一安装套轴承安装在第一转轴(第二转轴上)一端，推力弹簧第一卡端安装固定在推力弹簧第一安装套中间位置，第一转轴(第二转轴)中间位置开有键槽，平键安装在键槽中，锥体通过自身中孔上的键槽与平键的配合安装在第一转轴(第二转轴)上，且锥体较大圆形面面向推力弹簧第一安装套安装；第二安装套内套固定在锥体较大圆形面中心，且第二安装套内套内圈径向长度需保证内圈在锥体中孔键槽的外侧，第二安装套卡端固定在第二安装套内套偏向锥体一端，推力弹簧第二安装套通过第二安装套轴承安装在第二安装套内套上，推力弹簧第二卡端安装在推力弹簧第二安装套偏向锥体一侧；推力弹簧套于第一转轴(第二转轴)上，且一端安装在推力弹簧第一卡端上，另一端安装在推力弹簧第二卡端上；推力弹簧第一卡端和推力弹簧第二卡端将弹簧限制在两者之间，推力弹簧对锥体产生一个压力，从而两组机构中的锥体的锥面在两者各自的推力弹簧预紧的作用下，保持一定的压力接触，即使两轴之间的间距发生变化，两个锥体也会横向移动保持摩擦接触；锥体一方面需要能够沿着平键左右移动，另一方面需要随着转轴转动，锥体在转动同时需要受到左右驱动的压力，锥体上的第二安装套因为通过了轴承安装在了随着锥体转动的第二安装套内套上，锥体转动时，第二安装套是不随锥体转动的，通过弹簧推动第二安装套，就能推动锥体的左右移动又不影响锥体的转动；第一安装套的设计也是同理，转轴的转动不会带动第一安装套的转动。

[0006] 作为本技术的进一步改进，所述第一滚动机构包括第一滚轮支架、第一滚轮转轴、第一滚轮、第一滑片轴，其中第一滚轮支架为中间一侧有凸起圆弧的板型件，第一滑片轴安装在两个第一滚轮支架中间凸起结构之间，滑片通过滑片下端的圆孔安装在第一滑片轴上，两个第一滚轮转轴分别安装在两个第一滚轮支架两侧之间，两个第一滚轮安装在第一滚轮支架两侧的第一滚轮转轴上，凸轮机构与滑片间使用滚动机构接触为了减小摩擦损耗，但是滚动摩擦在一定的压力下也会存在一定的损耗，所以设计中设计了两个滚轮，平均了压力，减小了滚动摩擦损耗，延长了寿命。

[0007] 作为本技术的进一步改进，所述第二滚动机构包括第二滚轮支架、第二滚轮转轴、第二滚轮、第一轴套轴，其中第二滚轮支架为中间一侧有凸起圆弧的板型件，第一轴套轴安装在两个第二滚轮支架中间凸起结构之间，第一轴套通过轴套上端的圆孔安装在第一轴套轴上，两个第二滚轮转轴分别安装在两个第二滚轮支架两侧之间，两个第二滚轮安装在第二滚轮支架两侧的第二滚轮转轴上。

[0008] 作为本技术的进一步改进，所述的滚轮与滚轮转轴之间加有润滑油滑动摩擦，直接加入润滑油润滑，大大简化了机构，但是适用于凸轮与滑片压力不大的环境。

[0009] 作为本技术的进一步改进，所述的滚轮还可以通过轴承安装在滚轮转轴上，通过轴承减小摩擦，会造成一定的机构复杂，但是适用范围更广。

[0010] 作为本技术的进一步改进，第一轴套与第一转轴之间加润滑油滑动或者轴套通过轴承套于转轴上。

[0011] 作为本技术的进一步改进，第二轴套与第二转轴之间加润滑油滑动或者轴套通过轴承套于转轴上。

[0012] 相对于传统凸轮机构，本发明第一凸轮与滑片配合，第一凸轮的转轴与第二凸轮配合，第二凸轮的转动带动第一凸轮转轴空间移动，同时第一凸轮转动，滑片的运动是第一凸轮，第一凸轮转轴和第二凸轮配合决定的；对于大行程凸轮机构的设计，使用两个凸轮组合运动比单个凸轮机构所需的体积有所减小，能够增加凸轮机构使用范围，凸轮机构与滑片间使用滚动机构接触为了减小摩擦损耗，但是滚动摩擦在一定的压力下也会存在一定的损耗，所以设计中设计了两个滚轮，平均了凸轮与滑片间的预紧压力，减小了滚动摩擦损耗，延长了寿命；另外使用简单的两个锥体摩擦传动机构，来保证两个相对间距变化的凸轮转轴保持一定的复杂运动关系，从而设计出简单的符合要求行程的凸轮机构。

附图说明

[0013] 图1是整体结构图。

[0014] 图2是不带轴传动机构的整体结构图。

[0015] 图3是凸轮传动机构侧视图。

[0016] 图4是第一凸轮与滑片机构安装示意图。

[0017] 图5是第二凸轮与第一轴套安装侧视图。

[0018] 图6是第二凸轮与第一轴套安装透视图。

[0019] 图7是第二凸轮与第一轴套安装示意图。

[0020] 图8是轴传动机构安装示意图。

[0021] 图9是轴传动机构安装俯视图。

[0022] 图10是推力弹簧卡端安装示意图。

[0023] 图11是第一安装套轴承安装示意图。

[0024] 图12是平键安装示意图。

[0025] 图13是锥体示意图。

[0026] 图14是第二安装套内套安装示意图。

[0027] 图15是第二安装套安装示意图。

[0028] 图16是第二安装套及推力弹簧卡端安装示意图。

[0029] 图17是轴距变化时传动机构运动实例。

[0030] 图中标号名称：1、第一凸轮，2、第一滚动机构，3、滑片，4、轴传动机构，5、第二滚动机构，6、第二凸轮，7、第二轴套，8、第二转轴，9、第一轴套，10、第一轴套导块，11、第一转轴，12、导块导轨，13、第一轴套复位弹簧，14、底座，15、第一滚轮支架，16、第一滚轮转轴，17、第一滚轮，18、第一滑片轴，19、第二转轴支撑，20、第二滚轮，21、第二滚轮支架，22、第二滚轮转轴，23、第一轴套轴，24、第一轴套弹簧卡端，25、固定块卡端，26、固定块，27、推力弹簧第一安装套，28、推力弹簧第一卡端，29、推力弹簧，30、锥体，31、平键，32、第一安装套轴承，
33、推力弹簧第二卡端，34、推力弹簧第二安装套，35、第二安装套轴承，36、键槽，37、第二安装套卡端，38、第二安装套内套。

具体实施方式

[0031] 如图1、2、3所示，本发明包括第一凸轮、第一滚动机构、滑片、轴传动机构、第二滚动机构、第二凸轮、第二轴套、第二转轴、第一轴套、第一轴套导块、第一转轴、导块导轨、第一轴套复位弹簧、底座、第二转轴支撑、第一轴套弹簧卡端、固定块卡端、固定块，其中如图2所示，第一凸轮安装固定在第一转轴末端，第一转轴与第一凸轮固定，第一凸轮随第一转轴转动，滑片末端固定有第一滚动机构，第一滚动机构与凸轮曲面滚动配合，滚动机构与凸轮为滚动接触，大大减小了摩擦损耗；第一轴套套于第一转轴一端，转轴在轴套内自由转动；第二凸轮安装固定在第二转轴末端，第二凸轮随第二转轴转动，第二滚动机构固定在第一轴套圆柱面上端，第二滚动机构与第二凸轮曲面滚动配合，第二轴套套于第二转轴一端且安装在第二转轴支撑上，第二凸轮机构的转轴空间位置不变，其在转轴支撑上的轴套内自由旋转，第二转轴支撑安装在底座上；第一轴套导块安装在第一轴套侧面，导块导轨安装在底座上，第一轴套导块中间方孔与导块导轨滑动配合，在两组凸轮传动中，因为第一转轴与第二凸轮曲面配合，第二凸轮旋转过程中，第一凸轮转轴会空间移动，第一凸轮随着第一转轴的空间位置变化而整体变化，设计导轨机构，在于限定第一凸轮机构的运动轨迹；如图5、
7所示，第一轴套弹簧卡端固定在第一轴套下侧，固定块卡端安装在固定在底座上的固定块上表面，第一轴套复位弹簧一端安装在第一轴套弹簧卡端上，另一端安装在固定块卡端上，滑片依靠自身重力与第一凸轮保持较大的压力接触，避免了跳跃间断接触，而第一转轴与第二凸轮机构的接触并不存在重力来保持压力接触，所以设计中，加入复位弹簧为第一转轴与第二凸轮机构接触点增加一个预紧力；

[0032] 本发明的凸轮组合设计，是为了尽可能较小的体积实现所设计的大行程运动，最终机械行为表现为滑片的运动，滑片的运动决定于第一凸轮与第二凸轮的配合，所以第一转轴和第二转轴之间的转速和角度变化必须一致，这就要求第一转轴与第二转轴转速必须相同，另外，第一转轴与第二转轴之间的距离因为第二凸轮曲面径向距离不同而时刻变化着。所以设计一种可以在两间距变化的转轴等速传动的传动机构是需要的。为解决此问题，设计了一种传动机构；如图8、9、所示，所述轴传动机构包括两组机构，两组机构相互完全相同，且分别安装在第一转轴和第二转轴中间位置上，两组机构对称且方向相反配合；对于其中任意一组，它包括推力弹簧第一安装套、推力弹簧第一卡端、推力弹簧、锥体、平键、第一安装套轴承、推力弹簧第二卡端、推力弹簧第二安装套、第二安装套轴承、键槽、第二安装套卡端、第二安装套内套；如图11所示，推力弹簧第一安装套通过第一安装套轴承安装在第一转轴(第二转轴上)一端；如图12所示，推力弹簧第一卡端安装固定在推力弹簧第一安装套中间位置，第一转轴(第二转轴)中间位置开有键槽，平键安装在键槽中；如图13所示，锥体通过自身中孔上的键槽与平键的配合安装在第一转轴(第二转轴)上，且锥体较大圆形面面向推力弹簧第一安装套安装；如图14所示，第二安装套内套固定在锥体较大圆形面中心，且第二安装套内套内圈径向长度需保证内圈在锥体中孔键槽的外侧，第二安装套卡端固定在第二安装套内套偏向锥体一端；如图15、16所示，推力弹簧第二安装套通过第二安装套轴承安装在第二安装套内套上，推力弹簧第二卡端安装在推力弹簧第二安装套偏向锥体一侧；推力弹簧套于第一转轴(第二转轴)上，且一端安装在推力弹簧第一卡端上，另一端安装在推力弹簧第二卡端上；如图17所示，推力弹簧第一卡端和推力弹簧第二卡端将弹簧限制在两者之间，推力弹簧对锥体产生一个压力，从而两组机构中的锥体的锥面在两者各自的推力弹簧预紧的作用下，保持一定的压力接触，即使两轴之间的间距发生变化，两个锥体也会横向移动保持摩擦接触；锥体一方面需要能够沿着平键左右移动，另一方面需要随着转轴转动，锥体在转动同时需要受到左右驱动的压力，锥体上的第二安装套因为通过了轴承安装在了随着锥体转动的第二安装套内套上，锥体转动时，第二安装套是不随锥体转动的，通过弹簧推动第二安装套，就能推动锥体的左右移动又不影响锥体的转动；第一安装套的设计也是同理，转轴的转动不会带动第一安装套的转动。

[0033] 如图4所示，所述第一滚动机构包括第一滚轮支架、第一滚轮转轴、第一滚轮、第一滑片轴，其中第一滚轮支架为中间一侧有凸起圆弧的板型件，第一滑片轴安装在两个第一滚轮支架中间凸起结构之间，滑片通过滑片下端的圆孔安装在第一滑片轴上，两个第一滚轮转轴分别安装在两个第一滚轮支架两侧之间，两个第一滚轮安装在第一滚轮支架两侧的第一滚轮转轴上，凸轮机构与滑片间使用滚动机构接触为了减小摩擦损耗，但是滚动摩擦在一定的压力下也会存在一定的损耗，所以设计中设计了两个滚轮，平均了压力，减小了滚动摩擦损耗，延长了寿命。

[0034] 如图5、6所示，所述第二滚动机构包括第二滚轮支架、第二滚轮转轴、第二滚轮、第一轴套轴，其中第二滚轮支架为中间一侧有凸起圆弧的板型件，第一轴套轴安装在两个第二滚轮支架中间凸起结构之间，第一轴套通过轴套上端的圆孔安装在第一轴套轴上，两个第二滚轮转轴分别安装在两个第二滚轮支架两侧之间，两个第二滚轮安装在第二滚轮支架两侧的第二滚轮转轴上。

[0035] 所述的滚轮与滚轮转轴之间加有润滑油滑动摩擦，直接加入润滑油润滑，大大简化了机构，但是适用于凸轮与滑片压力不大的环境。

[0036] 所述的滚轮还可以通过轴承安装在滚轮转轴上，通过轴承减小摩擦，会造成一定的机构复杂，但是适用范围更广。

[0037] 第一轴套与第一转轴之间加润滑油滑动或者轴套通过轴承套于转轴上。

[0038] 第二轴套与第二转轴之间加润滑油滑动或者轴套通过轴承套于转轴上。

[0039] 如图1所示，本发明第一凸轮与滑片配合，第一凸轮的转轴与第二凸轮配合，第二凸轮的转动带动第一凸轮转轴空间移动，同时第一凸轮转动，滑片的运动是第一凸轮，第一凸轮转轴和第二凸轮配合决定的；对于大行程凸轮机构的设计，使用两个凸轮组合运动比单个凸轮机构所需的体积有所减小，能够增加凸轮机构使用范围，凸轮机构与滑片间使用滚动机构接触为了减小摩擦损耗，但是滚动摩擦在一定的压力下也会存在一定的损耗，所以设计中设计了两个滚轮，平均了凸轮与滑片间的预紧压力，减小了滚动摩擦损耗，延长了寿命；另外使用简单的两个锥体摩擦传动机构，来保证两个相对间距变化的凸轮转轴保持一定的复杂运动关系，从而设计出简单的符合要求行程的凸轮机构。