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與墊片，甚至在高溫下的耗損，並且也需要定期更換油建議建議。