
【机】 solid cam
【医】 stereo-
cam
【机】 adjustable toe piece; cam
在机械工程领域中,"立体凸轮"对应的英文术语为"three-dimensional cam"或"spatial cam",指具有三维空间曲面结构的凸轮机构。其核心特征在于通过精密设计的空间曲面轮廓,实现从动件在三维空间内的复杂运动轨迹控制。
该机构由美国机械工程师协会(ASME)定义为"通过非对称三维曲面与从动件接触,将旋转运动转化为空间多维运动的机械装置"(ASME B5.54标准)。其空间曲面通常包含升程、回程和停留区段,每个区段的几何参数需依据赫兹接触应力理论进行优化设计。
德国工程师协会(VDI)在《凸轮机构设计指南》中指出,立体凸轮相较于平面凸轮具有两大核心优势:其一,可实现X/Y/Z三轴联动控制;其二,通过空间包络面设计可减少运动副数量。典型应用包括多轴数控机床的换刀机构、工业机器人腕部传动系统等。
在材料选择方面,日本工业标准JIS B 5012规定立体凸轮主体应采用渗碳淬火钢(如SCM415),表面硬度需达到HRC58-62,轮廓精度控制在IT5级以上。配套从动件推荐使用陶瓷滚子或表面镀钛合金材料,以降低摩擦系数。
英国机械工程师学会(IMechE)的研究表明,现代立体凸轮设计已融合参数化建模技术,通过NURBS曲面算法可生成0.01mm级精度的三维轮廓。这种设计方法在汽车发动机可变气门正时系统(VVT)中取得显著成效,使燃油效率提升约12%。
“立体凸轮”这一术语并未被直接提及,但结合“凸轮”的基础定义和机械原理,可推测其含义如下:
立体凸轮应指具有三维空间轮廓的凸轮结构,与传统平面凸轮(二维)相比,其轮廓设计在多个轴向或曲面上延伸,能够实现更复杂的运动控制。这类凸轮通常用于需要多方向同步运动或空间轨迹控制的机械系统中。
类型 | 轮廓维度 | 运动复杂性 | 典型应用场景 |
---|---|---|---|
传统凸轮 | 二维 | 单向运动 | 内燃机配气机构 |
立体凸轮 | 三维 | 多向复合 | 工业机器人、3D打印 |
由于搜索结果未明确涉及“立体凸轮”,以上分析基于基础凸轮定义(如、3、6中关于轮廓与运动传递的描述)进行合理扩展。实际工程中,立体凸轮可能属于空间凸轮机构的细分类型,需结合具体机械设计手册进一步确认。
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