梳形凸轮传动结构三维设计

　　在自动化装配、轻工包装、纺织机械这类需要实现周期性间歇动作的设备里，梳形凸轮是很常见的核心传动执行件，和普通盘形凸轮相比，它的从动件接触行程更长，输出的运动轨迹更平缓，能在高速运转工况下降低从动件的冲击载荷，减少接触应力集中带来的磨损问题。做这个结构设计的时候，首先要匹配设备的动作节拍，先确定凸轮的基圆尺寸，基圆太小会让推程压力角超过许用值，直接导致从动件卡滞甚至传动失效，基圆过大又会占用过多安装空间，拉高整套机构的整体重量，所以要结合安装腔的边界尺寸反复核算，把推程压力角控制在30度以内，回程压力角不超过70度，兼顾传动效率和空间利用率。这个梳形凸轮的主体采用对称式的矩形安装基座，基座两侧的平面是安装定位基准，

　　加工的时候要保证两个平面的平面度公差在0.02mm以内，和中间凸轮工作段的同轴度公差控制在0.015mm，避免安装后出现偏心运转，导致从动件运动轨迹偏移。中间的工作段采用阶梯式的轮廓结构，中心设置带内螺纹的安装孔，用来和传动轴做周向固定，安装的时候要注意螺纹孔的轴线和凸轮基圆轴线的同轴度，不然锁紧后会出现动平衡问题，设备转速超过120rpm的时候就会产生明显振动。梳形的轮廓曲线是整个零件的设计核心，这里没有采用简单的等速运动曲线，而是选用了修正正弦加速度曲线，能在推程起始和终止位置把加速度突变降到最低，适合中高速的间歇传动场景，比如在纸盒成型设备里，这个凸轮可以带动拨叉完成纸盒的折边工位推送，

　　每个节拍的动作停顿时间可以通过轮廓的近休止角调整，近休止角设置为45度的时候，就能给折边执行件预留足够的动作完成时间，不会出现动作干涉。安装边界方面，矩形基座的两个侧边距离中心孔轴线的尺寸要和设备安装支架的卡槽尺寸匹配，单边预留0.1mm的安装间隙，方便装配的时候调整位置，同时基座的厚度要满足传动轴的轴向定位要求，不能过薄导致锁紧后凸轮轴向窜动，也不能过厚占用相邻传动件的安装空间。实际应用里，这个凸轮和滚子从动件配合使用的时候，要注意凸轮轮廓的表面粗糙度要达到Ra1.6以下，降低和滚子接触时的摩擦阻力，长时间运转的工况下可以在轮廓表面做硬化处理，提升耐磨性能，延长零件的更换周期。设计过程中还要考虑从动件的回程可靠性，

　　因为梳形结构的轮廓是开放式接触，不像槽形凸轮有强制回程的结构，所以要搭配合适刚度的复位弹簧，弹簧的预紧力要能克服从动件的运动惯性，避免高速运转时从动件和凸轮轮廓脱离接触，出现动作丢步的问题。另外在三维建模阶段，要把凸轮轮廓的所有曲线做连续相切处理，不能出现尖角或者曲率突变的位置，不然实际加工出来的零件在尖角位置会出现应力集中，承受交变载荷的时候很容易出现崩边损坏，同时建模的时候要把安装孔的倒角、基座的锐边倒钝这些工艺特征都做出来，给后续的加工生产提供完整的参考，避免工艺人员二次补全特征的时候出现尺寸偏差。