
【機】 barrel cam
桶形凸輪(Barrel Cam)是機械傳動領域中的一種三維凸輪機構,其名稱來源于圓柱形或部分圓柱形的幾何輪廓。根據機械設計原理,其核心功能是通過旋轉運動控制從動件的特定軌迹,在自動化設備、精密儀器及工業機械中具有不可替代性。
一、術語定義與結構特征 漢英對照術語為:桶形凸輪 / Barrel Cam(或 Cylindrical Cam)。區别于平面凸輪,其工作面呈圓柱曲面,可分為兩類典型結構:
二、運動學特性 根據清華大學機械工程系教材,其運動方程可表示為: $$ Delta z = frac{h}{2pi}theta $$ 其中$Delta z$為從動件位移,$h$為導程,$theta$為凸輪轉角。實際應用中需配合多項式運動規律設計,以降低沖擊振動。
三、工業應用場景 中國機械工程學會2018年技術報告指出,該部件在以下領域發揮關鍵作用:
四、材料與制造标準 國家機械行業标準JB/T 10416-2015規定,高精度桶形凸輪應采用20CrMnTi合金鋼,經滲碳淬火使表面硬度達HRC58-62。精密磨削後的輪廓誤差需控制在0.01mm以内,符合ISO 1328-1:2013齒輪精度标準。
桶形凸輪是凸輪機構的一種特殊類型,主要應用于機械傳動領域,其核心特點和工作原理如下:
一、基本定義 桶形凸輪屬于空間凸輪機構,主體結構為圓柱體或桶狀幾何體,通過周向凹槽或曲面輪廓的特殊設計,将主動件的旋轉運動轉化為從動件的特定規律運動。這類凸輪相較于平面凸輪,具有三維空間軌迹控制能力。
二、結構特點
三、工作原理 主動軸帶動桶形凸輪勻速旋轉時,凹槽的特殊軌迹會迫使從動件産生往複移動或擺動,這種運動規律完全由凹槽的幾何形狀決定,能實現複雜的間歇運動或變速運動。
四、典型應用 • 自動化裝配線的物料分度機構 • 紡織機械的紗線導引裝置 • 包裝設備的間歇送料系統 • 機床的自動換刀裝置
相關類型補充: 同類空間凸輪還包括圓柱凸輪、弧面凸輪、平行凸輪等,這些變體通過不同曲面設計滿足特定運動需求。凸輪機構整體可通過改變輪廓曲線實現從動件任意預定運動,在自動化設備中具有不可替代性。
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