一種凸輪恒力機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種恒力加載機構(gòu)，尤其設(shè)及一種凸輪恒力機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 恒力機構(gòu)是一種在載荷產(chǎn)生位移時仍輸出基本恒定作用力的裝置，因其不滿足胡 克定理，與傳統(tǒng)的圓柱彈黃或其他彈性體有著本質(zhì)的區(qū)別，現(xiàn)已廣泛用于機械、核工業(yè)、國 防軍事、儀器儀表等諸多需要恒力輸出的領(lǐng)域，如機械加持機構(gòu)、核電站管道、火炮自動機、 印刷機遞紙機構(gòu)等，對設(shè)備的安全性和可靠性有重要影響。而目前能夠獲得的恒力的方法 有:機電一體化控制，重力平衡等方法。機電一體化控制通過反饋作用可W實現(xiàn)力的精確控 審IJ，但是一般情況下該結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、體積較大、可靠性不高。重力平衡法通過重物受到的 重力作為恒力的輸入，可W獲得很高的精度，但是運種裝置對安裝位置要求較高，難W滿足 實際應(yīng)用條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有恒力機構(gòu)存在的上述不足，提供一種體積小、結(jié)構(gòu)簡 單、可靠性高的凸輪恒力機構(gòu)。
[0004] 本發(fā)明采用W下技術(shù)方案。
[0005] 本發(fā)明的凸輪恒力機構(gòu)，包括基座和凸輪機構(gòu):基座由蓋板、外殼和底盤組成;蓋 板、外殼和底盤依次固連；凸輪機構(gòu)由螺釘、彈黃、推桿、滾子和凸輪組成;所述螺釘、彈黃、 和推桿依次連接，螺釘通過螺紋與外殼的底部旋合，凸輪與凸輪軸固連并安裝在外殼的內(nèi) 部，滾子安裝在推桿的頂部并且與凸輪接觸；凸輪的輪廓線滿足滾子凸輪中屯、產(chǎn)生的力矩 在凸輪轉(zhuǎn)動時保持恒定的條件。
[0006] 上述方案中，該凸輪恒力機構(gòu)還包括轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤與凸輪軸固連并安裝在外殼的外 部。
[0007] 上述方案中，轉(zhuǎn)盤上纏繞有用于對外輸出恒力的鋼絲繩。
[000引上述方案中，外殼的內(nèi)部還安裝有軸承，軸承W推桿為中屯、在凸輪的工作平面上 對稱布置，并且軸承與推桿接觸。
[0009] 本發(fā)明所述的凸輪恒力機構(gòu)的工作原理為：凸輪位于初始位置時，調(diào)節(jié)螺釘對彈 黃施加一定的預(yù)緊力(預(yù)緊力的大小根據(jù)凸輪初始位置確定），彈黃通過推桿和滾子對凸輪 施加壓力，而壓力作用線不經(jīng)過凸輪中屯、，壓力便會對凸輪中屯、產(chǎn)生力矩。凸輪轉(zhuǎn)動時，彈 黃的彈力隨壓縮量變化而變化，通過設(shè)計合理的凸輪輪廓線，讓凸輪中屯、到壓力作用線的 力臂相應(yīng)發(fā)生變化，使力與力臂的乘積保持恒定，從而獲得恒力矩，恒定的力矩通過凸輪 軸-轉(zhuǎn)盤-鋼絲繩對外輸出恒定拉力。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是：1.本發(fā)明采用純機械結(jié)構(gòu)，可靠性高2.采用凸輪力矩恒定 原理，原理與結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小3.不是通過重力產(chǎn)生恒力，不受安裝位置的限 制。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明所述的凸輪恒力機構(gòu)的橫截面剖視圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明所述的凸輪恒力機構(gòu)的外部結(jié)構(gòu)圖。
[0013] 圖3為本發(fā)明所述的凸輪恒力機構(gòu)的工作原理圖。
[0014] 圖4為本發(fā)明所述的凸輪式恒力機構(gòu)的凸輪輪廓線圖。
[001引圖中，1蓋板;2外殼;3凸輪軸;4凸輪;5滾子;6推桿;7軸承;8彈黃;9螺釘；10底盤； 11轉(zhuǎn)盤;12鋼絲繩。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0017] 如圖1所示，本實施例所述的凸輪恒力機構(gòu)，包括基座和凸輪機構(gòu):基座由蓋板1、 外殼2和底盤10組成;蓋板1、外殼2和底盤10依次固連；凸輪機構(gòu)由螺釘9、彈黃8、推桿6、滾 子5和凸輪4組成;所述螺釘9、彈黃8、和推桿6依次連接，螺釘9與外殼2的底部螺紋旋合，凸 輪4與凸輪軸3固連并安裝在外殼2的內(nèi)部，滾子5安裝在推桿6的頂部并且與凸輪4接觸;外 殼2的內(nèi)部還安裝有軸承7,軸承7W推桿6為中屯、在凸輪4的工作平面上對稱布置，并且軸承 7與推桿6接觸起到支撐的作用。
[0018] 如圖2所示，本實施例所述的凸輪恒力機構(gòu)，還包括一個與凸輪軸3固連的轉(zhuǎn)盤11， 轉(zhuǎn)盤11安裝在外殼2的外部，外緣纏繞著鋼絲繩12,用于對外輸出恒定的拉力。
[0019] 如圖3(a)所示，彈黃8對推桿6產(chǎn)生彈力/;，由于彈力的作用，與推桿6連接的滾子 5會對凸輪4施加壓力F，壓力作用線辨-群并不經(jīng)過凸輪4的中必點0,因此該壓力鍛會對 凸輪4的中必產(chǎn)生一個力矩求=取進，通過合理設(shè)計該凸輪4的輪廓線，可W使得該力矩辣 在凸輪4受到外力而轉(zhuǎn)動時仍保持恒定，經(jīng)計算可W得出該凸輪的輪廓線為螺旋線形式。如 圖3(b)所示，恒定的力矩爹通過半徑為巧r的轉(zhuǎn)盤，對外輸出恒力漿。當恒力矩乘一定時，變 換轉(zhuǎn)盤的半徑r，便可得到不同的恒力值載。
[0020] 如圖4所示，經(jīng)計算，得到該凸輪恒力機構(gòu)的凸輪輪廓線為螺旋線形式，對于輪廓 線上的任一點A，均滿足極坐標方程：
，其中：捧為極徑；谷為極角;子為凸輪受 到的外力矩，也是該恒力機構(gòu)的輸出力矩;k為彈黃的剛度系數(shù);ro為凸輪的基圓半徑。由于 螺旋線隨著極角穿的增大而從里到外延伸，為了能加工出凸輪，需要截取其中一段，運里選 擇角度從20°到360°的一段。
[0021] W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種凸輪恒力機構(gòu)，其特征在于:其包括基座和凸輪機構(gòu)； 所述基座由蓋板、外殼和底盤組成;蓋板、外殼和底盤依次固連； 所述凸輪機構(gòu)由螺釘、彈簧、推桿、滾子、凸輪軸和凸輪組成;所述螺釘、彈簧和推桿依 次連接，所述螺釘通過螺紋與外殼的底部旋合，所述凸輪與凸輪軸固連并安裝在外殼的內(nèi) 部，所述滾子安裝在推桿的頂部并且與凸輪接觸;所述凸輪的輪廓線滿足滾子對凸輪中心 產(chǎn)生的力矩在凸輪轉(zhuǎn)動時保持恒定的條件。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪恒力機構(gòu)，其特征在于：其還包括轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤與凸輪 軸固連并安裝在外殼的外部。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的凸輪恒力機構(gòu)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)盤上纏繞有 用于對外輸出恒力的鋼絲繩。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪恒力機構(gòu)，其特征在于：所述的外殼的內(nèi)部還安裝有軸 承，所述軸承以推桿為中心在凸輪的工作平面上對稱布置，并且軸承與推桿接觸。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種凸輪恒力機構(gòu)，該恒力機構(gòu)包括基座和凸輪機構(gòu)；所述基座由蓋板、外殼和底盤組成；蓋板、外殼和底盤依次固連；凸輪機構(gòu)由螺釘、彈簧、推桿、滾子、凸輪軸和凸輪組成；所述螺釘、彈簧和推桿依次連接，所述螺釘通過螺紋與外殼的底部旋合，所述凸輪與凸輪軸固連并安裝在外殼的內(nèi)部，所述滾子安裝在推桿的頂部并且與凸輪接觸；所述凸輪的輪廓線滿足滾子對凸輪中心產(chǎn)生的力矩在凸輪轉(zhuǎn)動時保持恒定的條件。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、可靠性高，不受安裝位置限制等優(yōu)點。
【IPC分類】F16H25/10, F16H25/14
【公開號】CN105650221
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】黃春強, 李斌, 葉北發(fā), 姚進
【申請人】四川大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月22日