圆柱端面沟槽式空间传动凸轮结构

　　这类带螺旋沟槽的圆柱凸轮，在轻工包装、自动送料、纺织机械的间歇分度工位应用十分广泛，和盘形凸轮不同，它的从动件运动轨迹完全由圆柱面上的空间沟槽轮廓约束，不需要额外设置回程弹簧就能实现双向的运动控制，在高速运转工况下的从动件跟随性比盘形凸轮更稳定，不会出现弹簧失效导致的从动件跳脱问题。做这类凸轮的三维建模时，首先要明确从动件的运动规律，是等速运动、等加速等减速还是简谐运动，不同的运动规律直接决定沟槽的导程变化曲线，建模时不能直接用简单螺旋扫描生成沟槽，需要先把从动件的位移-转角曲线转换成柱坐标下的三维路径，再沿着路径扫描切除出沟槽，沟槽的宽度要和配套的滚子直径留0.02到0.05毫米的间隙，间隙太小会出现滚子卡滞，

　　间隙太大则会导致传动冲击和定位误差。从结构边界来看，这类圆柱凸轮的安装基准是两端的中心轴孔，轴孔的公差一般选H7，和传动轴采用过渡配合，端面要设置定位销孔来固定周向位置，避免运转过程中凸轮和轴出现相对转动，圆柱本体的外径尺寸要根据从动件的总行程来确定，要保证沟槽的升程段全程都落在圆柱面上，不能出现沟槽切到端面或者轴孔的情况，沟槽的深度要匹配滚子的伸入长度，一般滚子伸入沟槽的深度是滚子直径的三分之二左右，太浅容易脱槽，太深则会增加不必要的加工量。实际应用中，这类凸轮常和摆杆式从动件配合，实现工位的间歇转位，比如在全自动装盒机的进盒工位，就是用这类圆柱凸轮带动摆杆做定角度的往复摆动，把纸盒从料仓里逐个推送到输送线上，相比槽轮机构，

　　它的传动冲击更小，运转噪音更低，在每分钟120次以上的高速工位上优势更明显。设计的时候还要注意沟槽的始末位置要设置足够的过渡圆角，避免滚子在进入和退出沟槽升程段的时候出现刚性撞击，凸轮的材质一般选40Cr调质处理，表面沟槽部分做高频淬火，硬度达到HRC45到50，就能满足长期高速运转的耐磨要求，要是用在有腐蚀的工况下，也可以选不锈钢材质做表面氮化处理。建模过程中要反复校验沟槽的曲率变化，不能出现曲率半径小于滚子半径的位置，否则会出现运动干涉，导致实际加工出来的凸轮无法正常装配运转，还要校核凸轮的动平衡，因为圆柱类零件高速转动时如果质心偏移，会产生很大的振动，影响整套设备的运行精度，所以建模完成后要在三维软件里做质心分析，

　　必要时在端面设置平衡孔来调整质心位置。这类凸轮的安装空间比较紧凑，因为整个运动轨迹都集成在圆柱本体上，不需要额外的导向结构，在小型自动化设备里能有效节省安装空间，相比连杆机构，它的运动轨迹完全由沟槽轮廓保证，调试的时候只需要调整凸轮的初始安装角度，就能改变从动件的动作时序，不需要调整多个连杆的长度，现场调试的效率更高。