
【機】 solid cam
【醫】 stereo-
cam
【機】 adjustable toe piece; cam
在機械工程領域中,"立體凸輪"對應的英文術語為"three-dimensional cam"或"spatial cam",指具有三維空間曲面結構的凸輪機構。其核心特征在于通過精密設計的空間曲面輪廓,實現從動件在三維空間内的複雜運動軌迹控制。
該機構由美國機械工程師協會(ASME)定義為"通過非對稱三維曲面與從動件接觸,将旋轉運動轉化為空間多維運動的機械裝置"(ASME B5.54标準)。其空間曲面通常包含升程、回程和停留區段,每個區段的幾何參數需依據赫茲接觸應力理論進行優化設計。
德國工程師協會(VDI)在《凸輪機構設計指南》中指出,立體凸輪相較于平面凸輪具有兩大核心優勢:其一,可實現X/Y/Z三軸聯動控制;其二,通過空間包絡面設計可減少運動副數量。典型應用包括多軸數控機床的換刀機構、工業機器人腕部傳動系統等。
在材料選擇方面,日本工業标準JIS B 5012規定立體凸輪主體應采用滲碳淬火鋼(如SCM415),表面硬度需達到HRC58-62,輪廓精度控制在IT5級以上。配套從動件推薦使用陶瓷滾子或表面鍍钛合金材料,以降低摩擦系數。
英國機械工程師學會(IMechE)的研究表明,現代立體凸輪設計已融合參數化建模技術,通過NURBS曲面算法可生成0.01mm級精度的三維輪廓。這種設計方法在汽車發動機可變氣門正時系統(VVT)中取得顯著成效,使燃油效率提升約12%。
“立體凸輪”這一術語并未被直接提及,但結合“凸輪”的基礎定義和機械原理,可推測其含義如下:
立體凸輪應指具有三維空間輪廓的凸輪結構,與傳統平面凸輪(二維)相比,其輪廓設計在多個軸向或曲面上延伸,能夠實現更複雜的運動控制。這類凸輪通常用于需要多方向同步運動或空間軌迹控制的機械系統中。
類型 | 輪廓維度 | 運動複雜性 | 典型應用場景 |
---|---|---|---|
傳統凸輪 | 二維 | 單向運動 | 内燃機配氣機構 |
立體凸輪 | 三維 | 多向複合 | 工業機器人、3D打印 |
由于搜索結果未明确涉及“立體凸輪”,以上分析基于基礎凸輪定義(如、3、6中關于輪廓與運動傳遞的描述)進行合理擴展。實際工程中,立體凸輪可能屬于空間凸輪機構的細分類型,需結合具體機械設計手冊進一步确認。
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