凸輪機(jī)構(gòu)是典型的常用機(jī)構(gòu)之一，在工程中，一般用于重復(fù)性機(jī)械動(dòng)作，例如，內(nèi)燃機(jī)中氣門的啟閉、縫紉機(jī)中縫料的間斷送進(jìn)控制等機(jī)械動(dòng)作傳動(dòng)，在紡織、印刷、輕工等中小型機(jī)械上應(yīng)用廣泛。而凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用于重型機(jī)械的冶金設(shè)備連續(xù)式拉拔機(jī)上，作為大噸位動(dòng)力傳動(dòng)卻并不多見。因此對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)在重型機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)是很有意義的。
1.拉拔機(jī)(拖板式)連續(xù)拉拔動(dòng)作原理
拖板式拉拔機(jī)的拉拔運(yùn)動(dòng)和拉拔力的傳遞是由兩個(gè)凸輪(裝在同一根主軸上，相位差為180度)來完成的。兩個(gè)凸輪各自推動(dòng)一副拖板，拖板上裝有拉拔鉗口。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩副拖板在凸輪的推動(dòng)下，形成了交替的前后運(yùn)動(dòng)即前拖板拉拔時(shí)，后拖板鉗口松開返回。前后拖板在工作上有一段重合段，在重合工作段內(nèi)，前后拖板拉拔鉗口均處于夾緊狀態(tài)，重合交替后，一拖板繼續(xù)拉拔，另一拖板拉拔鉗口松開返回，機(jī)構(gòu)連續(xù)地完成拉拔運(yùn)動(dòng)。
2.連續(xù)式拉拔機(jī)凸輪設(shè)計(jì)要求
在拉拔過程中，拉拔速度經(jīng)歷了由額定值—減速—反向—回程加速—減速—反向加速—額定值的變化。合理的凸輪曲線設(shè)計(jì)是保證拉拔機(jī)高速、穩(wěn)定、高效工作的關(guān)鍵之一。由拉拔運(yùn)動(dòng)的規(guī)律確定了對(duì)凸輪曲線的基本要求：
(1)等速拉拔，快速返回；
(2)兩個(gè)拖板在確定位置交接并嚴(yán)格按規(guī)定的位置運(yùn)動(dòng)：
(3)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的凸輪動(dòng)態(tài)特性要好，以避免過大的振動(dòng)和沖擊。
因此要求整個(gè)凸輪的曲線位移、速度、加速度連續(xù)光滑。即在0—360度范圍內(nèi)，在各聯(lián)結(jié)點(diǎn)應(yīng)連續(xù)。為滿足上述要求，凸輪理論廓線應(yīng)由四段曲線組成，即起始過渡曲線，工作段曲線，終止過渡段曲線，回程段曲線。為了選擇較好的動(dòng)力特性，對(duì)于曲線類型的確定，則主要考慮控制最大速度，最大加速度，加速度的變化率等方面。
為了防止沖擊，減少噪音，必須控制拖板的動(dòng)量，凸輪要適當(dāng)。為了避免拉拔拖板激振力過大，減少拖板滾輪與傳動(dòng)凸輪接觸處的法向力與拉拔拖板的平衡力，降低電機(jī)功率，要求相關(guān)參數(shù)盡可能小。由典型運(yùn)動(dòng)特性分析可知，在傳遞同一運(yùn)動(dòng)時(shí)，三角函數(shù)低于多項(xiàng)式傳遞函數(shù)(高次多項(xiàng)式除外)，而且階躍量是有限值。因此，三角傳遞函數(shù)優(yōu)于多項(xiàng)式傳遞函數(shù)。從制造加工角度講，凸輪對(duì)加工誤差的敏感性很大，當(dāng)升程誤差達(dá)到0.2mm時(shí)，就可以使高級(jí)升降傳動(dòng)規(guī)律的選擇成為無意義。而各類傳遞函數(shù)反映基本相似。因此，在分析國(guó)外引進(jìn)設(shè)備的曲線基礎(chǔ)上，從運(yùn)動(dòng)規(guī)律的動(dòng)力特性和凸輪制造加工達(dá)到的精度可能性等方面予以綜合考慮。將各段曲線分別確定為：工作段為直線方程，保證穩(wěn)定拉拔；回程段為擺線方程，保證拖板快速返回：由于工作段的兩端與回程段的曲線存在加速度突變，將采用半正弦方程消除剛性沖擊。
由于凸輪的動(dòng)靜態(tài)特性，它們除了對(duì)最大速度、加速度、加速度變化率有直接影響外，還對(duì)以下幾個(gè)方面有影響。
(1)凸輪曲線各段最大加速度峰值波動(dòng)要求小，以使運(yùn)動(dòng)中各段加速度峰值趨向一致；工作行程與理論升程的差值要小，即提高升程精度，有利于提高后道剪切工序時(shí)的剪切精度；
(2)凸輪曲線重合段角度影響整個(gè)曲線的比例分配，它又受拉拔拖板鉗口換向時(shí)間的約束；
(3)凸輪工作行程確定后，凸輪直徑和工作段升程相互制約。增加直徑可減小升角，使回程段曲線趨于平緩，但會(huì)引起拉拔機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸增大等問題；
(4)滾輪直徑具有一定的要求，以滿足拖板對(duì)凸輪作用力符合應(yīng)力指標(biāo)，因此，凸輪曲線的最小曲率半徑還受到滾輪直徑的限制。
3.總結(jié)
(1)連續(xù)拉拔機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定了對(duì)凸輪曲線的基本要求，其中最主要是對(duì)凸輪位移、速度、加速度的要求；
(2)凸輪曲線各段性質(zhì)是影響拉拔機(jī)動(dòng)態(tài)特性的重要因素，傳動(dòng)凸輪的拉拔工作段為一次線性方程，其它各段應(yīng)優(yōu)選三角傳遞函數(shù)；
(3)凸輪曲線各段性質(zhì)確定之后，凸輪的變量參數(shù)選擇對(duì)于凸輪設(shè)計(jì)至關(guān)重要；
(4)可采用優(yōu)化方法確定凸輪的變量參數(shù)。