2013年6月21日 星期五

利用油壓改善凸輪往復機構

一、此機構的設計思維:
這個機構主要可以分解成兩個部分,其一是油管與油缸的部分,利用油的來回壓力產生往復運動,而這油量的控制,要透過兩個Sensor 來量測是否已經達到兩邊的死點,進而改變幫浦的作用方向,產生周而復始的運動。
圖一 利用凸輪之搖動機構
    而另外一個部分,是凸輪與齒條,把往復運動變成輪型的往復轉動機構,前端用圓形的齒輪與齒條接觸,另外一端藉由不同半徑的變化,配合對應的凸輪,使得槓桿有放大出力的效果。

二、此機構的優點與缺點:
優點分析:
1.當從動件作相對運動時,往復都有傳遞機械運動。
2.利用sensor感應位移量,避免位移過頭。
3.往復運動都受到迴轉控制,兩方向機械利益相同。
4.這個機構接觸的部分設計得很緊密,不易產生磨損。
5.汽缸的出力可以放大

缺點分析:
1.凸輪與槓桿的部分摩擦的情形比較嚴重,容易耗損。
2.零件使用了太多,維護上不易。

三、缺點討論與尋求改進:


1.針對磨損問題,可以利用增加一個滑輪來改善。
 圖二  滑輪示意圖一


圖三  滑輪示意圖二

2.如果要得到較大的力量輸出,可以使用帕斯卡原理Pascal's principle

根據帕斯卡定律,在液壓系統中的一個活塞上施加一定的壓力,必將在另一個活塞上產生相同的壓力增量。倘第二個活塞的面積是第一個活塞面積的10倍,那麼作用於第二個活塞上的力,將增大為原來的10倍,而兩個活塞上的壓強仍然相等;而這個設計也廣泛應用在各種車輛的煞車裝置之中。
圖四  帕斯卡原理增壓示意圖


 
圖五  整體結構圖



四、設計心得與再檢討:
  這個設計是針對需要產生較大的力量為用途,使得整個構造部分變得比較簡單,經過修改之後,放大力量的機構可以跟油壓裝置整合再一起,不僅減少機構也可以減少相關的耗損,然而製造上卻未必容易,因為這樣的設計,還要考量到相關的油封片,甚至在高溫下的耗損,並且也需要定期更換油建議建議。