弧面凸輪分度機構是由輸入軸上的弧面凸輪與輸出軸分度輪上的滾動軸承無間隙垂直嚙合，從而實現間歇輸出的新型傳動機構。
基本介紹
- 中文名：弧面凸輪分度機構
- 外文名：Roller—gear Indexing Cam Mechanism
- 運動特點：間歇運動機構
- 套用：精密驅動
工作原理,特點,尺寸參數確定,結構設計,套用,
工作原理
弧面凸輪分度機構也稱為蝸形凸輪分度機構或滾子齒式凸輪分度機構，是美國菲固森(Ferguson)凸輪公司的專利產品，因此又被稱為菲固森機構(Ferguson Drive for Indexing Mechanism)。它是一種適用於中、高速機械設備中的空間間歇運動機構。在各種分度凸輪機構中，弧面凸輪分度機構性能最好，屬高速精密分度裝置，有非常廣闊的套用前景。已廣泛套用在高速沖床、矽鋼片高速沖槽機、洗衣粉自動計量包裝機、電池自動生產線、點焊機轉位、印刷機、加工中心換刀裝置等機械中。如下圖所示為弧面凸輪分度機構簡圖。弧面凸輪1如一個變螺旋角的弧面蝸桿，滾子4在從動盤3上沿徑向呈輻射狀均勻排列。當輸入運動使凸輪軸5帶動凸輪做勻速轉動時，從動滾子4與凸輪凸脊的側面嚙合。在凸輪凸脊的螺旋角為0的曲面段與滾子嚙合時，僅帶動滾子自轉，從動盤3處於靜止狀態，沒有運動輸出。當凸輪凸脊的螺旋角不為0時，凸輪工作曲面與滾子嚙合，驅動滾子帶動從動盤3繞軸2的軸線轉動，軸2輸出運動，這樣，從動盤上的滾子依次與凸輪嚙合，就實現了輸出運動的間歇轉位運動。
弧面凸輪分度機構特點
（1）結構簡單，剛性好，承載能力在凸輪機構中最大。
（2）設計限制少，分度範圍寬：n=(1～24)，特殊的，可以做到n=0.5（從動盤每轉兩圈停歇一次），在小分度數時，比圓柱分度凸輪機構顯示明顯的優越性。
（3）該機構中心距可作微調，即可加預緊，消除間隙，使得該機構可獲得較好的動力特性和運動特性，運轉平穩，因此，它可用於高、中、低速各種場合。
（4）精度高，分度精度可達±15''～30''。
（5）凸輪工作曲面複雜，加工難度大，成本高。從動盤的加工也較前兩種凸輪機構困難；
（6）若分度數超過24，預緊易卡死，該機構優勢變得不明顯。
尺寸參數確定
弧面凸輪分度機構主要參數包括運動參數和幾何參數，其中有許多與圓柱分度凸輪機構基本參數的定義和計算是完全一樣的，它們是分度數n，動靜比
，分度角
，動程角
，凸輪頭數
，滾子數m，中心距C。
此外，弧面凸輪分度機構還有一些反映自身特點的結構幾何尺寸，如下圖所示：
弧面凸輪機構幾何尺寸關係（1）滾子尺寸
滾子寬度
和滾子半徑
。可根據接觸剛度確定，也常用類比法設計，選用標準件。
（2）從動盤尺寸
從動盤基圓半徑
和從動盤最大外徑
也是常用到的兩個尺寸，由上圖可知：
（3）徑距比
是指從動盤節圓半徑與中心距C之比，它是影響壓力角及曲 面的曲率等的重要參數，分度數越大，徑距比可以取得較大。
（4）凸輪尺寸
凸輪最大外圓直徑
為：
凸輪寬度
為：
結構設計
弧面分度凸輪機構與圓柱分度凸輪機構一樣，它也有脊型和槽型兩種基本形式，如下圖所示：
弧面分度凸輪機構的兩種形式脊型：輸出運動靜止時，由兩個相鄰的滾子騎在凸輪的凸脊上，使從動盤保持確定的位置。
槽型：輸出運動靜止時，一個滾子處於凸輪的溝槽內，兩相鄰的滾子騎在兩邊的凸脊上使從動盤定位。
在分度數較少時，多採用脊型形式，這樣凸輪加工較簡單些。而在分度數較多時，脊型形式在預緊時易卡死，因而多採用槽型形式。
弧面凸輪的槽形有直槽與斜槽兩種，如下圖所示。直槽在槽的長度方向上各點的線速度和滾子上相應各點的線速度不一致，故磨損不均勻；斜槽的磨損較均勻，但加工量大。斜槽的斜角β根據滾子和斜槽在相接觸的長度方向上各點的線速度對應相等的條件而定，可由下式計算：
弧面凸輪槽形從動滾子的形狀有圓柱形、鼓形和圓錐形。圓柱形滾子可用適當直徑的滾動軸承代替。鼓形滾子對其軸線的偏斜誤差不太敏感。各種滾子形式及其與工作盤的連線方式如下圖所示。
滾子形式及其固定方式套用
採用弧面凸輪分度機構的弧面凸輪分度箱，它已成為當今世界上精密驅動的主流裝置。它具有高速性能好，運轉平穩，傳遞扭矩大，定位時自鎖，結構緊湊、體積小，噪音低、壽命長等顯著優點，是代替槽輪機構、棘輪機構、不完全齒輪機構等傳統間歇機構的理想產品，產品廣泛套用配套於各種組合機械、工具機加工中心、菸草機械、化工灌裝機械，印刷機械、電器製造裝配自動生產線等需把連續運轉轉化為步進動作的各種自動化機械上的必備的理想功能部件。
