具三弧面中間桿的搖擺式從動件之盤形凸輪機構的設計

The Design of Disk Cam Mechanisms with an Oscillating Follower Having an Added Triple-arc-faced Intermediate Link

王竹豪(Wang, Chu Hao)

指導教授 ： 吳隆庸

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2015年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2015.00039

摘要

本文提出一種嶄新的具有中間桿的搖擺式從動件之盤形凸輪構造，該中間桿件包含有三弧面並以軸樞與端接器相聯接。該凸輪機構具有兩組相對應的輪廓曲線，且凸輪輪廓可以為溝槽式或是凸緣式的設計。此新穎的搖擺式從動件構造首次可隨時與凸輪保持接觸的三個接觸點，從而得以相對降低凸輪與中間桿件間的正向接觸力。因此，相較於習用的單點接觸之搖擺式從動件，使用加入三弧面中間桿之從動件可降低作用於凸輪與中間桿件間的接觸應力。本研究提出一套解析法來設計額外加入三弧面中間桿的搖擺式從動件之盤形凸輪機構。鑑於實務上的考量，本文建議在凸輪與中間桿件間施加預壓負荷以避免產生間隙。根據本研究的內容與其所獲的結果顯示，相對於使用滾子從動件，若採用新式的從動件，最大接觸應力之降幅約59.9% ~ 81.5%；相對於使用平板式從動件，最大接觸應力之降幅約23.6% ~ 64.7%；相對於使用凹面從動件，最大接觸應力之降幅約6.9% ~ 57.1%。

關鍵字

三弧面 ； 確動 ； 有槽凸輪 ； 帶肋凸輪 ； 凸輪輪廓 ； 接觸應力

並列摘要

This research proposes a novel configuration of disk cam mechanism with an intermediate link mounted between cam and oscillating follower. The intermediate link is made triple-arc-faced and pivoted on end-effector. The driving cam has two sets of profiles, which can be either grooved or ribbed form to guarantee the positive-drive motion. Such a configuration of cam mechanism is able, for the first time, to theoretically realize the triple-point contact between cam and oscillating follower. Having multiple contact points yields much lower contact forces exerted between the mating cam and intermediate link. Therefore, the contact stress on cam contour can be correspondingly diminished by a certain amount in comparison with using common oscillating follower in contact with cam at one point. An analytical approach is addressed to illustrate how to synthesize such cam mechanism. For the sake of practicality, the preload is suggested for the elimination of internal clearances between the triple-arc-faced intermediate link and the cam. The results of this research indicates that using the triple-arc-faced follower yields a reduction of the contact stress by 59.9% ~ 81.5% in comparison with using the oscillating roller follower; 23.6% ~ 64.7% in comparison with using the oscillating flat-faced follower; 6.9% ~ 57.1% in comparison with using the oscillating concave-faced follower.

並列關鍵字

Triple-arc-faced ； Positive-drive ； Grooved cam ； Ribbed cam ； Cam profile ； Contact stress

參考文獻

[7] 陳寶生，2014，具三弧面中間桿的平移式從動件之盤形凸輪機構的設計，碩士論文，國立清華大學動力機械工程學系，新竹市。

[6] 許家榮，2013，加入具雙凹面中間桿的平移式從動件之盤形凸輪機構的設計，碩士論文，國立清華大學動力機械工程學系，新竹市。

[4] 周孫良，2007，平移式雙滾子從動件之盤形凸輪機構設計與分析，碩士論文，國立清華大學動力機械工程學系，新竹市。

[5] 劉俊賢，2011，盤形凸輪機構之新類型從動件的設計，博士論文，國立清華大學動力機械工程學系，新竹市。

[8] 劉俊宏，2009，搖擺式凹面從動件之盤形凸輪機構之設計，碩士論文，國立清華大學動力機械工程學系，新竹市。