間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 Z S T U Zhejiang Sci-Tech University 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) Bachelor S THESIS 論文題目： 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 專業(yè)班級(jí)： 09 機(jī)械四班 姓名學(xué)號(hào)： 黃陸楊 B09300411 指導(dǎo)教師： 唐浙東 遞交日期： 2013 年 5 月 20 號(hào) 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 浙 江 理 工 大 學(xué) 機(jī)械與自動(dòng)控制學(xué)院 畢業(yè)論文誠信聲明 我謹(jǐn)在此保證：本人所寫的畢業(yè)論文，凡引用他人的研究成果均已在參考文獻(xiàn)或注釋中列出。論文主體均由本人獨(dú)立完成，沒有抄襲、剽竊他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的研究成果行為。如出現(xiàn)以上違反知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況，本人愿意承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。 聲明人（簽名）： 年 月 日 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 摘要 在許多機(jī)械設(shè)備中，尤其是自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)中 ，由于生產(chǎn)工藝的需求，往往需要機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)位、分度以及作帶有瞬間停歇或有停歇區(qū)的斷續(xù)性運(yùn)動(dòng)。 總的來說，間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)其不同的結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)動(dòng)原理，可以分為兩大類：一類是實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)等；另一類是實(shí)現(xiàn)瞬間停歇或停歇區(qū)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如凸輪 -連桿組合機(jī)構(gòu)以及差動(dòng)鏈輪機(jī)構(gòu)。 由于間歇機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的間歇特性以及設(shè)計(jì)難度較大，所以現(xiàn)實(shí)生活中，對(duì)于間歇機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的試驗(yàn)平臺(tái)還是比較少見的，本文著重對(duì)常見的幾種可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的間歇機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 通過理論初設(shè)計(jì)時(shí)確定機(jī)構(gòu)的動(dòng)停比，在試驗(yàn)臺(tái)上安裝相應(yīng)傳感器，對(duì)運(yùn)動(dòng)的間歇機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，繪制出間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)曲線，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的分析，確定機(jī)構(gòu)在理想工況下的傳動(dòng)特性，從而對(duì)后期機(jī)構(gòu)的矯正與優(yōu)化提供一定的幫助。 關(guān)鍵字： 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；傳感器；步進(jìn)運(yùn)動(dòng)；試驗(yàn)臺(tái) Abstract In many machinery and equipment， Especially in automatic and semi-automatic machines , Due to the demand of the production process, Often requires agencies to achieve a cyclical translocation, indexing and with instantaneous stop or stop intermittent motion. Overall, Intermittent mechanism can be divided into two categories according to their different structural characteristics and movement principle, One is stepping movement intermittent motion mechanism, such as Ratchet mechanism, Geneva mechanism, incomplete gear mechanism, conjugated disc-shaped indexing cam mechanism and so on； The other is instantly stop or rest area intermittent motion mechanism, such as Cam - connecting rod combination mechanism and differential sprocket mechanism. Due to the intermittent transmission characteristics of intermittent institutions as well as design more difficult, in real life, the test platform for intermittent motion analysis is still relatively rare. This article focuses on several common stepper motion can be achieved intermittent do a parametric design. Determined by the theory of the early design agency of the Proportion of movement and rest. Sensor installed on the test stand, collect the data of the Intermittent movement mechanism, Measuring the angular displacement of its movement, the angular velocity, Analysis of the motion of the institutions, Determining mechanism in the transmission characteristics of the ideal conditions, Correction and optimization of the late institutions to provide some help. Key words:Intermittent mechanism；Sensor；stepper motion； Test bench 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 目 錄 摘 要 Abstract 第 1 章緒論 . 6 1.1 間歇機(jī)構(gòu)的背景 . 6 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 . 1 1.2.1 國內(nèi)外間歇機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀 . 1 1.2.2 國內(nèi)外間歇機(jī)構(gòu)研究趨勢 . 2 1.3 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義 . 3 第 2 章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 3 2.1 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 4 2.2 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 6 2.3 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 10 2.4 共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 15 第 3 章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái) .25 3.1 試驗(yàn)臺(tái)的簡介 . 25 3.2 電機(jī)的選擇 . 28 3.3 減速器的選擇 . 28 3.4 旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇 . 29 3.5 帶的設(shè)計(jì) . 30 3.6 軸的強(qiáng)度校核 . 31 第 4 章 間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 .32 4.1 槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 . 32 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 4.2 共軛凸輪運(yùn)動(dòng)分析 . 35 第 5 章總結(jié)與展望 .38 參考文獻(xiàn) .39 致 謝 .40 第 1 章緒論 1.1 間歇機(jī)構(gòu)的背景 科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展使各種生產(chǎn)機(jī)械的性能日益完善和復(fù)雜，機(jī)械化和自動(dòng)化控制水平日益提高。相應(yīng)的，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械中的各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輔助機(jī)構(gòu)的性能提出了越來越高的要求。尤其在輕工、食品、紡織、電子等行業(yè)廣泛使用的各種自動(dòng)機(jī)械、輸送裝置中，有許多包含步進(jìn)機(jī)構(gòu) 1 的機(jī)械系統(tǒng)。其特點(diǎn)是將系統(tǒng)輸入軸的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，從而使系統(tǒng)在其間歇期能完成預(yù)期的工藝動(dòng)作。為了適應(yīng)不同的工作要求，改善動(dòng)態(tài)性能， 提高定位精度，各種間歇機(jī)構(gòu)自發(fā)明伊始，人們不斷創(chuàng)造眾多結(jié)構(gòu)新穎、構(gòu)思巧妙、滿足各種工藝需要的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 2 。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.2.1 國內(nèi)外間歇機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀 在十八世紀(jì)后期，由于受當(dāng)時(shí)生產(chǎn)水平的限制，普遍采用槽輪機(jī)構(gòu) 3 、星輪機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)簡單的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，且只有簡單的運(yùn)動(dòng)分析方法。十九世紀(jì)中葉以后，生產(chǎn)水平不斷發(fā)展，開始出現(xiàn)機(jī) 構(gòu)的綜合方法。近年來，不少國內(nèi)外機(jī)構(gòu)學(xué)工作者致力于間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究，取得了一些成果，但從事間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)研究的人并不多，而間歇機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用卻越來越廣泛，因此，對(duì)間歇機(jī)構(gòu)試驗(yàn)臺(tái)的研制很有必要。 棘輪機(jī)構(gòu) 4 一般用于傳遞平行軸的運(yùn)動(dòng)，在機(jī)械中一般應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高和要求間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置中，如牛頭刨床工具機(jī)臺(tái)的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、自行車后軸的齒式棘輪超越機(jī)構(gòu)、手動(dòng)絞車中的防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、超越離合器和剎車器等機(jī)構(gòu)。由于 棘輪是在非對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)加 載下特有的一種非彈性循環(huán)受力 ,其結(jié)構(gòu)安全性和壽命評(píng)估是設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一個(gè)重要因素?？祰⒏邞c學(xué)者的課題組對(duì) 40Cr3MoV 貝氏體鋼、調(diào)質(zhì) 42CrMo 鋼等循環(huán)軟化材料的棘輪行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究 ,結(jié)果表明 :該類材料的棘輪行為具有明顯的三階段特征 ,即初始的棘輪應(yīng)變率衰減階段、中段的常棘輪應(yīng)變率階段和后期的加速棘輪應(yīng)變率階段 ,并且材料會(huì)很快因?yàn)檫^大的棘輪應(yīng)變而過早失效。由于棘輪行為的復(fù)雜性 ,很多因素的影響都還沒有得到合理的考慮 ,還需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)以及相應(yīng)的理論研究。 槽輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單 ,便于制造、安 裝方便等優(yōu)點(diǎn) ,但傳統(tǒng)普通槽輪機(jī)構(gòu)在每次驅(qū)動(dòng)曲柄進(jìn)人或脫離輪槽時(shí) ,槽輪的瞬時(shí)角加速度不為零且方向相反。以致發(fā)生方向相反的沖擊 ,引起動(dòng)載荷 ,使系統(tǒng)產(chǎn)生不必要的振動(dòng) ,盡管增多槽數(shù)等方法可以減緩加速度的峰值 ,但無法從根本上完全消除。現(xiàn)在有些學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)普通槽輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)變異 ,使新型槽輪機(jī)構(gòu)能夠在很大程度上克服以上缺點(diǎn)。 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 5 是由齒輪機(jī)構(gòu)演變而得的一種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。不完全齒輪機(jī)構(gòu)是一種頗具特色的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) , 特別是對(duì)于低速 、輕載、要求間歇?jiǎng)蛩賯鲃?dòng)的情況 , 尤為適宜。近年來 , 很多作者進(jìn)一步對(duì)不完全齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合過程幾何參數(shù)作了詳細(xì)的推證 , 但是 , 由于不完全齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù) 6 眾多 , 關(guān)系復(fù)雜 , 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 2 交錯(cuò)影響 , 給設(shè)計(jì)工作帶來很大困難?，F(xiàn)行的設(shè)計(jì)方法 , 一般都是以假想齒輪的齒數(shù) Z 、模數(shù) m或中心距 A為給定條件 , 再選定一些參數(shù) , 經(jīng)過相當(dāng)繁復(fù)的運(yùn)算 , 得出 K 值。如果 K 值不合要求 , 則需另選參數(shù) , 重新計(jì)算。由于這些參數(shù)并不標(biāo)志間歇運(yùn)動(dòng)的基本特征 , 因 此計(jì)算工作量很大 ,而所得結(jié)果往往不夠理想。 由于缺少有效的設(shè)計(jì)方法 , 在一定程度上也影響了推廣應(yīng)用。 凸輪型分度機(jī)構(gòu) 7 結(jié)構(gòu)簡單、能自動(dòng)定位、動(dòng)靜比可任意選擇，已廣泛應(yīng)用于印刷、食品包裝等自動(dòng)機(jī)械中，并成為間歇和步進(jìn)機(jī)構(gòu)的主要發(fā)展方向。凸輪機(jī)構(gòu)在發(fā)達(dá)國家已有數(shù)十年的發(fā)展歷史，其理論研究工作仍在深入，其生產(chǎn)已采用高精度加工設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量不斷完善。 Gonzalez Palacios 和 J Angeles 于1990 年提出了輸入、輸出軸相交成任意角度的球面分度凸輪機(jī)構(gòu)，但只是分析了輸入、輸出構(gòu)件的直接接觸的情況。此后，他們進(jìn)一步推導(dǎo)了含滾子的球面分度凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓的曲面方程，初步分析了輸入、輸出軸夾角對(duì)機(jī)構(gòu)壓力角的影響，給出了幾個(gè)擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 實(shí)例和一個(gè)球面空間分度凸輪機(jī)構(gòu)的原型機(jī)。目前對(duì)球面分度凸輪機(jī)構(gòu)的理論分析工作已取得一些成果，但是該機(jī)構(gòu)采用球面凸輪，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 加工制造難度很大，制造成本較高，與實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)?shù)囊欢尉嚯x。我國于 70 年代開始在某些工廠和高校著手研究這類機(jī)構(gòu)，在幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)方面均取得了一些成果，已具備設(shè)計(jì)開發(fā)能力。 1.2.2 國內(nèi)外間歇機(jī)構(gòu)研究趨勢 近年來， 一些學(xué)者和工程技術(shù)人員將間歇機(jī)構(gòu)與其他一些機(jī)構(gòu)進(jìn)行并聯(lián)組合，實(shí)現(xiàn)了較為復(fù)雜的工作循環(huán)。這類組合機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)靈活性較大，可以在不改變?cè)虚g歇機(jī)構(gòu)工作特點(diǎn)的情況下，打破原有機(jī)構(gòu)的局限性。此外，一些機(jī)構(gòu)學(xué)工作者提出了許多靈活多樣的變異設(shè)計(jì)，為間歇機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新提供了更為廣闊的思路。 機(jī)構(gòu)的組合 9 是發(fā)展新機(jī)構(gòu)的重要途徑之一。目前組合機(jī)構(gòu)已在各種自動(dòng)機(jī)械或自動(dòng)生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。人們嘗試將各種基本機(jī)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，使其既能發(fā)揮特長，又能避免本身固有的局限性，從而形成結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)方便、浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 性能優(yōu)良的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，以滿足生產(chǎn)中所提出的多種要求和提高生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。由于組合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，設(shè)計(jì)計(jì)算亦繁復(fù)，增加對(duì)它研究的困難。近年來，運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)和采用最優(yōu)化方法，極大地推進(jìn)了它的研究進(jìn)展，因此，今后一定會(huì)有更多 更新的組合機(jī)構(gòu)出現(xiàn)，適應(yīng)日趨現(xiàn)代化的生產(chǎn)需求。 1.3 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與形式層數(shù)不窮，并且復(fù)雜多變，本設(shè)計(jì)從簡入手，對(duì)幾種生活中常見并且廣泛運(yùn)用的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行一個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)先確定機(jī)構(gòu)的動(dòng)停比，再通過試驗(yàn)臺(tái)對(duì)機(jī)構(gòu)的角位移、角速度進(jìn)行測量， 從定性到定量的去研究間歇機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中各個(gè)物理量的變化情況，讓我們?cè)谡J(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，更加深層次的去了解各種間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)與工作原理。試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)以及推廣，可以彌補(bǔ)當(dāng)代高校學(xué)生重理論，輕實(shí)踐的缺陷，讓更多的學(xué)生去了解，認(rèn)識(shí)和創(chuàng)新各種 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，還能豐富學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力。 第 2 章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 步進(jìn)運(yùn)動(dòng)間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是其輸出構(gòu)件做單向的具有周期性停歇的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是單個(gè)方向的、有規(guī)律的、動(dòng)停交替的。如多工位組合機(jī)床中，工件裝在工作臺(tái)上，沿轉(zhuǎn)臺(tái)圓周方向按工藝要求裝有幾個(gè)動(dòng)力頭，轉(zhuǎn)臺(tái)在步進(jìn)運(yùn)動(dòng)間歇機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下做周期性的分度轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)，使工件經(jīng)過不同的工位時(shí)，各個(gè)動(dòng)力頭完成相應(yīng)的加工動(dòng)作，在加工頭進(jìn)行加工的時(shí)候，轉(zhuǎn)臺(tái)作為從動(dòng)件，處于停歇期，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)動(dòng)力頭完成加工時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過一定的分度角，使工件轉(zhuǎn)到下一個(gè)工 位，進(jìn)入下一個(gè)停歇期，讓下一個(gè)動(dòng)力頭再進(jìn)行加工。步進(jìn)運(yùn)動(dòng)間歇機(jī)構(gòu)應(yīng)用非常廣泛，在金屬切削機(jī)床、沖壓機(jī)械、包裝機(jī)械及輕工、紡織 10 等行業(yè)的許多機(jī)械設(shè)備中都有應(yīng)用，本論文主要針對(duì)棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)及共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)做一個(gè)簡單的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析。 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 4 2.1 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 棘輪機(jī)構(gòu)可分為齒式和摩擦式兩類，每類中又有幾種不同的結(jié)構(gòu)形式。齒式棘輪機(jī)構(gòu)主要由棘爪和齒式棘輪組成一般棘爪為主動(dòng)件，其運(yùn)動(dòng)可由連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、液 壓、氣動(dòng)或電磁鐵等實(shí)現(xiàn)。棘輪為從動(dòng)件，可實(shí)現(xiàn)單向間歇步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。由于電機(jī)做單向的旋轉(zhuǎn)，而棘輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件棘爪為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此不能直接將主動(dòng)軸與棘爪連接，需要一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)與主動(dòng)軸連接，將主動(dòng)軸的單向旋轉(zhuǎn)變成棘爪的往復(fù)擺動(dòng)。本文中主要是對(duì)棘輪 -連桿機(jī)構(gòu) 11 進(jìn)行設(shè)計(jì)。 圖 2-1由一個(gè)偏心圓、連桿、擺桿、棘爪和棘輪組成，偏心圓與主動(dòng)軸安裝在主動(dòng)軸上，帶動(dòng)連桿擺動(dòng)，連桿與裝在從動(dòng)軸上的擺桿連接，再由擺桿帶動(dòng)棘爪做往復(fù)擺動(dòng)，使棘輪做步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。 圖 2-1 棘輪機(jī)構(gòu)三維圖 由于直接從機(jī)構(gòu)上很難計(jì)算出各個(gè)部件的參數(shù)，所以可以將此機(jī)構(gòu)簡化成一個(gè) 四連桿的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。如圖 2-2 所示 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 圖 2-2 棘輪機(jī)構(gòu)簡化后的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖 AB桿為偏心圓軸到偏心圓孔的距離， AC 為偏心圓和棘輪的中心距， BD 為連桿兩圓孔距離， CD為棘輪軸到下端孔距離， AB 做勻速單向旋轉(zhuǎn)， CD做往復(fù)擺動(dòng)， CD的擺角作為棘輪每一次運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角。設(shè)計(jì)時(shí)先確定兩軸之間的中心距，再確定棘輪每一次運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過的角度，然后根據(jù)滿足四連桿形成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的條件，即各桿滿足： 1+4 =2+3 1+2 =3+4 1+3 =2+4 得出轉(zhuǎn)動(dòng)副 A為周轉(zhuǎn)副的條件是 1） 最短桿長度 +最長桿長度 =其余兩桿長度之和 2） 組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿 當(dāng)最短桿為連架桿時(shí)，機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，所以桿 1 為最短桿，且為連架桿。 棘輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)選擇 本文采用不對(duì)稱梯形齒，齒數(shù) z與棘輪最小轉(zhuǎn)角有關(guān)， =2 /z，試驗(yàn)臺(tái)用的棘輪載荷不大，故可以增加齒數(shù) z，避免空載時(shí)沖擊過大，確定棘輪模數(shù) m與齒數(shù) z，有棘輪頂圓直徑 Da=m*z （ 2-1） 齒距 P= *m （ 2-2） 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 6 圖 2-3 棘輪和棘爪的尺寸 齒根圓 Df=Da-2h （ 2-3） 式中 h-棘輪輪齒的齒高。 棘齒工作面傾角的大小通常為正值，棘輪的齒數(shù)和模數(shù)確定之后，棘輪和棘爪其余的尺寸均可查表確定。 棘爪位置的確定 過點(diǎn) A做 nn AB，（圖 2-3）并根據(jù)選定的角做棘爪方位線 AO1，并在其上截取 AO1=L為棘爪長， O1為即為棘爪軸心。在 BA線上從 B 點(diǎn)截取 h1棘爪工作面邊長。自 B 點(diǎn)引一直線與 BA 成 1在此直線上從 B 點(diǎn)起取 a1為棘爪非工作面邊長。在 O1點(diǎn)做棘爪軸轂 d1,最后光滑連接爪部與軸轂間的輪廓線，連接時(shí)要注意棘爪的非工作部分與棘輪輪齒避免干涉。 2.2 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 槽輪機(jī)構(gòu)主要由槽輪、裝有圓銷的轉(zhuǎn)臂或撥盤和機(jī)架構(gòu)成。撥盤一般與主動(dòng)軸連接，為主動(dòng)件，做等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)槽輪做間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。槽輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)形式可以分為外槽輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)，如圖（ 2-4）和（ 2-5） 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 圖 2-4 外槽輪機(jī)構(gòu) 圖 2-5 內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 外槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù) 和動(dòng)停比 k 設(shè)槽輪有 z 個(gè)均勻分布的徑向槽，槽輪每一次轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的轉(zhuǎn)角為 2，主動(dòng)件相應(yīng)的轉(zhuǎn)角為 2。轉(zhuǎn)臂上的圓銷是在槽輪中心線與圓銷中心的軌跡圓相切的條件下進(jìn)出槽輪的，由此可 得 2 =2 /z （ 2-4） 2 = -2 =（ z-2） /z （ 2-5） 設(shè)撥盤轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為 T，槽輪的轉(zhuǎn)位分度運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 tf，槽輪停歇的時(shí)間為 td，當(dāng)轉(zhuǎn)臂角速度 1為常數(shù)時(shí)，有 tf/T= /； td/T=1- / tf/T=0.5-1/z td/T=0.5+1/z tf/T 和 td/T 稱為槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)和靜止系數(shù) g12 ，它們說明撥盤回轉(zhuǎn)一周的時(shí)間 T內(nèi)，槽輪的轉(zhuǎn)位時(shí)間與靜止時(shí)間所占總時(shí)間的百分比，由式可知，外槽輪機(jī)構(gòu)中槽輪的靜止系數(shù) g 總是大于 0.5，也就是說，槽輪的靜止時(shí)間總是大于它的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。由此得出，外槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)停比 k 為槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與它停歇時(shí)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 8 間的比，即 k=tf/td=(z-2)/(z+2)=1-4/(z+2) 設(shè)計(jì)槽輪機(jī)構(gòu)，首先根據(jù)工作要求選定槽數(shù) z 與轉(zhuǎn)臂上圓銷數(shù)目 m，撥盤上鎖止弧所對(duì)應(yīng)的中心角（圖 4）應(yīng)與槽輪在停歇期撥盤所轉(zhuǎn)過的角度相等，即 =2 -2 本設(shè)計(jì)采用單圓銷的槽輪機(jī)構(gòu)，因此設(shè)計(jì)時(shí)滿足上式即可。撥盤上鎖止弧的半徑R0應(yīng)為 R0=R1-b-RT （ 2-6） 其中 R1-撥盤上圓 銷中心的軌跡半徑； b-槽輪在槽口處的厚度； RT-撥盤上圓銷的半徑。 槽輪的理論外圓半徑是指當(dāng)圓銷開始進(jìn)入槽輪時(shí)，槽輪軸心至圓銷中心之間的距離，但是由于圓銷并不是理想的一個(gè)點(diǎn)，而是有實(shí)際的半徑，因此如果槽輪的半徑按圓銷與槽剛相切時(shí)計(jì)算所得，在安裝與運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能圓銷無法很好的進(jìn)入槽內(nèi)，加劇沖擊，甚至造成圓銷無法進(jìn)入槽內(nèi)的現(xiàn)象。如圖（ 2-6）和（ 2-7）所示 圖（ 2-6）圓銷進(jìn)入輪槽時(shí)的情況 圖（ 2-7）圓銷與輪槽頂端有間隙的情況 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 因此，槽輪實(shí)際的外圓半徑應(yīng)該是槽輪軸軸心 O2至槽輪側(cè)邊頂 點(diǎn)與圓銷切點(diǎn) D之間的距離， R2=O2D=（ AD+O2A） =（ RT+（ C*cos） （ 2-7） 其中 RT-撥盤上的圓銷半徑 ； C-中心距 O1O2； -槽輪運(yùn)動(dòng)角的一半 當(dāng) RT較小時(shí)，可以近似的取 R2為 Ccos，本設(shè)計(jì)取上述計(jì)算的精確值，不取近似值。 由圖（ 6）和圖（ 7）可以算出槽輪機(jī)構(gòu)的其余尺寸： 圓銷中心軌跡半徑（即曲柄長）為 R1=C*sin （ 2-8） 槽輪的槽的深度為 h=R1+R2-C+RT+ （ 2-9） RT為圓銷半徑 為滾子與槽輪底部的徑向間隙 ，可根據(jù)結(jié)構(gòu)的大小決定，一般情況下取 3 6mm。 槽輪的角位移為 =arctan( sin /（ 1- cos） ) 其中為圓銷中心軌跡半徑 R1與中心距 C 的比 A。 槽輪的角速度為 2=（ cos -） /（ 1+ -2 cos） * 1 1為撥盤的角速度，為撥盤的轉(zhuǎn)角 槽輪的角加速度為 2=（ -1*sin） /（ 1+ -2 cos） * 1 槽輪在工作時(shí)，槽輪的角速度不是一個(gè)常數(shù)，在轉(zhuǎn)位的開始與終止時(shí)，均存在著角加速度，具有一定的沖擊，槽輪的轉(zhuǎn)速越快，槽輪的槽數(shù)越小，則槽輪在轉(zhuǎn)位時(shí)存在 的沖擊就越大，因此槽輪雖然工作可靠，機(jī)械效率較高，但是一般并不適宜用于高速場合。 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 10 2.3 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 不完全齒輪機(jī)構(gòu)是由普通漸開線齒輪演變而來的，其與普通漸開線齒輪13 的主要不同點(diǎn)是在主、從動(dòng)輪上都沒有布滿全部的齒輪，不完全齒輪的結(jié)構(gòu)形式，一般分為外嚙合式和內(nèi)嚙合式兩種，當(dāng)從動(dòng)輪的直徑變?yōu)闊o窮大的時(shí)候，就不再是不完全齒輪機(jī)構(gòu)，而變成了不完全齒輪 齒條機(jī)構(gòu)了。不完全齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式如圖（ 2-8）和（ 2-9）所示 當(dāng)主 動(dòng)輪 1 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪 2 做單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)輪轉(zhuǎn) 1/4 周，從動(dòng)輪在自身轉(zhuǎn)一周中停歇 4次，當(dāng)從動(dòng)輪處于停歇階段的時(shí)候，主動(dòng)輪上的鎖止弧與從動(dòng)輪上的鎖止弧相互配合止住，以保證從動(dòng)輪在停歇期間處于預(yù)定的位置而不隨著主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)被帶動(dòng)。由于不完全齒輪機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的假想齒數(shù)（即假設(shè)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的分度圓上布滿輪齒時(shí)的齒數(shù)）和主動(dòng)輪、從動(dòng)輪上鎖止弧的數(shù)目以及鎖止弧之間的實(shí)際齒數(shù)可在很大的范圍內(nèi)做自由調(diào)整，因此不完全齒輪機(jī)構(gòu)的一些運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如從動(dòng)輪每轉(zhuǎn)一周的停歇次數(shù)，每次停歇的時(shí)長，每次運(yùn)動(dòng)的 轉(zhuǎn)角等可以調(diào)整的參數(shù)比槽輪機(jī)構(gòu)要大的多，因此不完全齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加的靈活多變。但是由于不完全齒輪在嚙合的開始與終止時(shí)刻的沖擊比較大，因此動(dòng)力學(xué)特性比較差。如果附加瞬心機(jī)構(gòu)以調(diào)整不完全齒輪的動(dòng)力學(xué)特性，則會(huì)增加不完全齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，因此，不完全齒輪機(jī)構(gòu)一般也多用于低速、輕載的場合 14 。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 圖（ 2-8）外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu) 圖（ 2-9）內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu) 1-主動(dòng)輪 2-從動(dòng)輪 1-主動(dòng)輪 2-從 動(dòng)輪 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的齒廓曲線也采用漸開線，但是又與普通齒輪的嚙合過程有所不同。 一般的標(biāo)準(zhǔn)齒輪機(jī)構(gòu)在嚙合過程中重疊系數(shù)總是大于 1的，即當(dāng)前面一對(duì)齒輪沒有完全脫離的時(shí)候，后面一對(duì)齒輪已經(jīng)進(jìn)入嚙合狀態(tài)，所以每一對(duì)齒輪的嚙合點(diǎn)從頭至尾都在嚙合線 B2B1上，進(jìn)入時(shí)的嚙合點(diǎn)為 B2，分離時(shí)嚙合點(diǎn)為 B1。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合過程又分為 2種，單齒嚙合與多齒嚙合。 當(dāng)不完全齒輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪上只有一個(gè)齒的時(shí)候，嚙合過程分為三個(gè)段： 1）開始嚙合時(shí) 如圖 2-11 所示，主動(dòng)輪的輪齒與處于停歇的從動(dòng)輪輪齒接觸時(shí)，從動(dòng)輪才開始轉(zhuǎn) 動(dòng)，因此，起始嚙合點(diǎn)是由從動(dòng)輪的停歇位置確定的，可能處于 B2點(diǎn)，但是也有可能處于 A 處，（ A 是從動(dòng)輪處于停歇狀態(tài)時(shí)，主動(dòng)輪輪齒與從動(dòng)輪輪齒第一個(gè)接觸的從動(dòng)輪齒頂圓頂點(diǎn)），如果接觸點(diǎn)為 A，則齒輪的沿著圓弧 AB2運(yùn)動(dòng)到 B2點(diǎn)，如果接觸點(diǎn)為 B2，則無圓弧 AB2段的運(yùn)動(dòng)，直接進(jìn)入中間嚙合段。 2）中間嚙合段 主動(dòng)輪輪齒到達(dá) B2點(diǎn)后，繼續(xù)推動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過節(jié)點(diǎn)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 12 P運(yùn)動(dòng)到 B1點(diǎn)，這段軌跡與普通漸開線齒輪的軌跡相同。 3）最后嚙合段 主動(dòng)輪輪齒到達(dá) B1點(diǎn)后，因?yàn)槭菃锡X傳動(dòng)，所以后面沒有齒輪嚙合，主動(dòng)輪齒頂圓頂點(diǎn)沿著圓弧 BB1轉(zhuǎn)動(dòng)，最后在 B1點(diǎn)分離。 圖（ 2-10） 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的嚙合過程 圖（ 2-11）不完全齒輪的嚙合過程 當(dāng)不完全齒輪上有多個(gè)輪齒的時(shí)候，嚙合過程也可分為三段，如圖（ 2-12）所示 圖（ 2-12） z1 的不完全齒輪的嚙合過程 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 1)開始嚙合點(diǎn) A（ A）由從動(dòng)輪停歇位置所確定，與單齒傳動(dòng)相同，當(dāng)從動(dòng)輪輪齒轉(zhuǎn)動(dòng)到 B1點(diǎn)時(shí)，由于重疊系數(shù)大于 1，首齒還沒分離時(shí)，第二對(duì)齒輪已經(jīng)進(jìn)入嚙合狀態(tài)，所以第一對(duì)輪齒在 B1點(diǎn)分離。 2)第二至倒數(shù)第二隊(duì)齒輪由于是在前一對(duì)齒輪已經(jīng)嚙合時(shí)進(jìn)入嚙合狀態(tài)，所以這幾對(duì)齒輪的實(shí)際嚙 合線與普通漸開線齒輪的嚙合線相同，為 B2B1。 3)最后一對(duì)齒由于前一對(duì)齒已經(jīng)進(jìn)入嚙合，因此也從 B2點(diǎn)開始嚙合，但是因?yàn)槠浜笤贈(zèng)]有齒嚙合，因此最后一個(gè)齒直到兩齒頂圓交點(diǎn) B才分開。 假設(shè)從動(dòng)輪上布滿輪齒的數(shù)目為 z2，主動(dòng)輪上鎖止弧間實(shí)有齒數(shù)為 z1，則在單齒傳動(dòng)中 2=2 K/z2 2為從動(dòng)輪每次運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過的角度； K為 2中包含的齒數(shù) 。 在非單齒傳動(dòng)中 2=（ z1 -1+K） *2 /z2 Z2 =z1 -1+K 其中 2為從動(dòng)輪每次轉(zhuǎn)過的角度； Z2為從動(dòng)輪每次轉(zhuǎn)過的齒數(shù)； K 同上。 齒頂干涉問題的出現(xiàn)及解 決 如果不完全齒輪機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì) 14 不正確，就有可能發(fā)生主動(dòng)輪的輪齒被從動(dòng)輪的輪齒卡住而不能進(jìn)入嚙合的情況，發(fā)生干涉現(xiàn)象。若發(fā)生干涉現(xiàn)象，可以采取降低首齒和末齒齒頂高系數(shù)，使首齒可以進(jìn)入從動(dòng)輪齒間進(jìn)行傳動(dòng)，將末齒齒頂高系數(shù)也做相應(yīng)改變，可使從動(dòng)輪停在設(shè)計(jì)要求的位置。主動(dòng)輪首齒和末齒齒頂高系數(shù)可以查表獲得。 從動(dòng)輪鎖止弧的設(shè)計(jì) 為了保證不完全齒輪機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)與停歇，應(yīng)該在機(jī)構(gòu)上安裝定位裝置。通常通過鎖止弧來滿足這一要求。從動(dòng) 輪上鎖止弧之間應(yīng)占有 K 個(gè)齒的位置，且K個(gè)齒做成實(shí)體，沒有齒間，如圖（ 2-13） 為使齒頂不產(chǎn)生尖角，通常保留一定的頂圓齒厚，弧 EE，弧長為 0.5m，因此可得從動(dòng)輪鎖止弧半徑為 R=m/2*（ z2+2） +（ z1+z2） -2（ z2+2）（ z1+z2） cos( 2+ 2- 2) （ 2-10） 其中 2= /2z2-(inv a2-inv )； 2=（ K-1） /z2 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 14 圖（ 2-13）從動(dòng)輪鎖止弧的設(shè)計(jì) 圖（ 2-14）主動(dòng)輪鎖止弧上起點(diǎn) F的確定 1-主動(dòng)輪 2-從動(dòng)輪 1-主動(dòng)輪 2-從動(dòng)輪 當(dāng)主動(dòng)輪末齒到達(dá)嚙合點(diǎn) B 時(shí)，主動(dòng)輪鎖止弧起點(diǎn)應(yīng)處于連心線 O1O2上，如圖 14，經(jīng)計(jì)算可得，主動(dòng)輪末齒中心線與連心線 O1O2的夾角為 1 =arcsin(z2+2hz2*)sin(2- 2- 2)/（ z1+2hz1*） )- 1 （ 2-11） 1= /2z1-(inv a1-inv ) 由于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的鎖止弧互相配合，所以半徑 R相等。 F 為鎖止弧起點(diǎn)。 當(dāng)（ 2+ 2） ( a2- )時(shí)，可得 1=arcsin(z2+2)sin( 2+ 2)/（ z2+2） +（ z1+z2） -2（ z2+2） (z1+z2)cos( 2+ 2)+ /2z1-inv A+inv （ 2-12） 當(dāng)（ 2+ 2） ( a2- )時(shí) 1=K /z1 （ 2-13） 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 因而主動(dòng)輪鎖止弧所對(duì)中心角為 =2 -（ 1+ 1 +）。 圖（ 2-15）主動(dòng)輪鎖止弧終點(diǎn) G 的確定 2.4 共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)用于平行軸間的傳動(dòng)，主動(dòng)凸輪做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)轉(zhuǎn)盤作間歇步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。共軛盤形 分度凸輪由前后兩片凸輪構(gòu)成，在安裝的時(shí)候錯(cuò)開一定的角度，并呈對(duì)稱安裝。從動(dòng)盤前后兩面各有幾個(gè)均布的滾子，此機(jī)構(gòu)有以下幾種： 本文設(shè)計(jì)的是雙頭式共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)。從動(dòng)盤每次轉(zhuǎn)位，轉(zhuǎn)過 H個(gè)滾子圓心角，雙頭式機(jī)構(gòu)的參數(shù) H為 2，設(shè)計(jì)時(shí)選擇滾子數(shù)目為 8，即前后各均布4個(gè)滾子，則轉(zhuǎn)盤每次的轉(zhuǎn)位角為 2 H/z= /2。 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 16 圖（ 2-16）單頭式 圖（ 2-17）雙頭式 圖（ 2-18）四頭式 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一圈停歇的次數(shù)為分度數(shù)，用 I 表示。則雙頭式的分度數(shù) I=z/H=4，雙頭式機(jī)構(gòu)凸輪在分度期的轉(zhuǎn)角 d與停歇轉(zhuǎn)角 f有 d=2 - f （ 2-14） 因?yàn)橥馆唲蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為 1，凸輪和轉(zhuǎn)盤在分度期的時(shí)間 tf和停歇期的時(shí)間td為 tf= f/ 1 td= d/ 1 則雙頭式共軛凸輪的動(dòng)停比 k與運(yùn)動(dòng)系數(shù)為為 k=tf/td （ 2-15） = tf/(tf+td) （ 2-16） 雙頭式共軛盤形分度凸輪理論廓線和工作廓線的精確計(jì)算 輔助坐標(biāo)系的建立 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 圖（ 2-19）共軛盤形凸輪的坐標(biāo)系 輔助坐標(biāo)系的原點(diǎn)與凸輪軸心 O1重合，在圖（ 2-19）中，當(dāng)凸輪從基準(zhǔn)位置 10處順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過角度之后，轉(zhuǎn)盤上 的滾子從 10處轉(zhuǎn)過了 - 10的角度。為了求的凸輪理論廓線上的點(diǎn)與工作廓線上的點(diǎn)，可再建立一個(gè)輔助坐標(biāo)系，如圖（ 2-20）。 圖（ 2-20）共軛盤形凸輪廓線計(jì)算時(shí)的輔助坐標(biāo)系 其中 O2Y 沿 O2t，連接 O2F10，并作 OG O2Y， OE O2F10，則 x軸與 X 軸之間的夾角間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 18 隨著凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生變化，為 180+（ - + - 10）。由 x 軸起逆時(shí)針度量。 根據(jù)凸輪運(yùn)動(dòng)時(shí)坐標(biāo)系的變換可列出方程 02022221 1211 yxYXaa aayx t ttt由于 Xt=0,Yt=rp，可得 a11=cos(x,X)=-cos( - + - 10) a12=cos(x,Y)=sin( - + - 10) a21=cos(y,X)=-sin( - + - 10) a22=cos(y,Y)=-cos( - + - 10) 且 xO1O2=90 +（ 10-） 因此可得 X02=-Ccos( 10- ),y02=Ccos( 10- ) 將所得結(jié)果代入矩陣方程中，可得凸輪理論廓線上 t 點(diǎn)的方程為 )s in ()s in ( 1010 Crx pt （ 2-17） )co s ()co s ( 1010 Cry pt （ 2-18） 換算成極坐標(biāo)方程為 2/122 )( ttt yxR （ 2-19） )arctan(ttt xy（當(dāng) xt0,yt0 時(shí)） )arc tan(ttt xy （當(dāng) xt0,yt0,yk0 時(shí)） )arc tan(kkk xy 當(dāng)（ xk0,yk0 時(shí)） 上述式中 C 凸輪與轉(zhuǎn)盤的中心距； rp 轉(zhuǎn)盤的節(jié)圓半徑； 滾子半徑； 凸輪的轉(zhuǎn)角，由 ox 起逆時(shí)針度量； t和 k 凸輪理論廓線和工作廓線的向徑角，有 Ox 起逆時(shí)針度量； 10 轉(zhuǎn)盤上第一 個(gè)滾子的起始位置角， 10= /z，由 O2O1起逆時(shí)針度量； 轉(zhuǎn)盤上第一個(gè)滾子的位置角， = 10+ t 計(jì)算用的輔助角 )c osc osa r c ta n(1010 C rC p （ 2-23） 值按 arctan 的分子和分母的取值來判斷，即根據(jù)分子與分母的正負(fù)來判斷所在的象限，從而決定的角度的大小。 壓力角的計(jì)算 壓力角 15 的定義為與凸輪理論輪廓線上的 t點(diǎn)接觸的滾子中心 F1處的速 度與公法線 nn 所夾銳角。在圖（ 20）中， nn 與連心線相交于點(diǎn) P， P即為凸輪與轉(zhuǎn)盤的相對(duì)速度瞬心。延長 O2F1，由 O1作其垂直線 O1G，由 P 點(diǎn)作其垂線 PH， HPF1=。 s inc o sta n22 PO rPO p 根據(jù) P是相對(duì)瞬心速度的關(guān)系可知 121122 )( POCPOPO 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 20 因此 1221 CPO可求得 )s in)1(co sar ct an ( 12 CrC p （ 2-24） 由此可知，壓力角的大小與 z和 rp/z有關(guān)，而與頭數(shù) H及運(yùn)動(dòng)規(guī)律無關(guān)。 與第三個(gè)滾子接觸的凸輪理論廓線與工作廓線方程 輔助坐標(biāo)系的建立 圖（ 2-21）凸輪輪廓方程式的坐標(biāo)變換 O1xy為與第三個(gè)滾子接觸的凸輪廓線與工作廓線的輔助坐標(biāo)系， O1x與跟滾子 3起始位置 30處相接觸的凸輪理論廓線向徑 R30重合，計(jì)算方式與滾子 1類似，需要將公式中的 10替換為 30。再將所得結(jié)果轉(zhuǎn)換為在坐標(biāo) O1xy 中的坐標(biāo) )s in ()c o s ( 30103010 yxx （ 2-25） )c o s ()s in ( 30103010 yxy （ 2-26） 10 滾子 1在其起始位置 10時(shí)，滾子中心 F10與凸輪軸心 O1的連心 F10O1與 O2O1間的夾角，即 R10與 O2O1間夾角； 30 滾子 3在其起始位置 30時(shí)，滾子中心 F30與凸輪軸心 O1的連心 F30O1與 O2O1間的夾角，即 R30與 O2O1間夾角； 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 21102210 )c o s2( CrCrR pp )s ina r c s in( 101010 Rr p （ 2-27） 由于 10恒為正值，因此 10也恒取正值 21302230 )c o s2( CrCrR pp )s ina r c s in( 303030 Rr p （ 2-28） 本設(shè)計(jì)為雙頭式 8 滾子的盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)，選取中心距為 100mm，根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)要求的不產(chǎn)生自交現(xiàn)象及最大壓力角和能形成凸輪理論廓線的 rp/C 的曲線圖。 最后取得 rp/C=0.46 為合適的參數(shù) 滾子半徑（ 0.4 0.6） rpsin( z/2),取 10mm，計(jì)算時(shí)，由于凸輪分度期轉(zhuǎn)位角為 180，為精確計(jì)算凸輪輪廓曲線，取 =0.05，即每一個(gè)步長的無量綱時(shí)間為 T=0.05/180，則轉(zhuǎn)盤的分度期角位移分成三個(gè)階段，即： 圖（ 2-22）按最大壓力角 max 選用 rp/C 的曲線圖 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 22 圖（ 2-23）能形成凸輪理論廓線的 rp/C 最大允許值曲線圖 圖（ 2-24）不產(chǎn)生自交現(xiàn)象的曲線圖 )4s in (41()4(2 TTi 當(dāng) 0 T 1/8 （ 2-29） )34s in (492()4(2 TTi 當(dāng) 1/8 T 7/8 （ 2-30） 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 )4s in (414()4(2 TTi 當(dāng) 7/8 T 1 （ 2-31） 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角為 85.358時(shí)，該轉(zhuǎn)角所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為凸輪理論廓線的拐點(diǎn)，即與滾子 1接觸的末點(diǎn)，因?yàn)榇藭r(shí)與滾子 1 接觸的理論廓線與跟滾子 3接觸的理論廓線具有相同的 Rt和 t，但凸輪的工作廓線的轉(zhuǎn)角與理論廓線的轉(zhuǎn)角又不相同，經(jīng)計(jì)算，當(dāng) 凸輪轉(zhuǎn)角為 83.243時(shí)，此時(shí)與滾子 1接觸的實(shí)際工作廓線與跟滾子 3 接觸的實(shí)際工作廓線有相同的 RK和 k。將計(jì)算輪廓點(diǎn)的方程式輸入 EXCEL中，每隔 0.05取一個(gè)值，凸輪的實(shí)際工作廓線分為兩端，以 83.243為轉(zhuǎn)角，分度期轉(zhuǎn)角為 180，設(shè)計(jì)時(shí)總共取點(diǎn) 4707 個(gè)，停歇期轉(zhuǎn)角為半圓弧，將各個(gè)點(diǎn)導(dǎo)入 PROE 中，最后繪制出凸輪的輪廓曲線，如圖所示， 圖（ 2-25）實(shí)際繪得凸輪輪廓曲線圖 凸輪前后兩個(gè)凸輪片呈對(duì)稱安裝，且錯(cuò)開一定的相位角，安裝相位角為 p=2 - f-2 10=145.958 （ 2-32） 前后兩部分的滾子運(yùn)動(dòng)情況相同，只是有一個(gè)相位角之差而已。 凸輪的三維模型圖如圖（ 2-26）所示 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)試驗(yàn)平臺(tái)研制 24 圖（ 26）凸輪三維模型圖 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 第 3 章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái) 3.1 試驗(yàn)臺(tái)的簡介 以槽輪機(jī)構(gòu)為例，試驗(yàn)平臺(tái)如下圖所示 圖（ 3-1）試驗(yàn)臺(tái)簡圖 槽輪機(jī)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)如圖 27 所示，槽輪機(jī)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)主要由幾個(gè)部分組成，分別為套在減速器主軸上的撥盤，與撥盤配合做間歇運(yùn)動(dòng)的槽輪，槽輪被固定在軸上，軸由前后兩個(gè)軸承座進(jìn)行固定與定位，減速器前后各有一個(gè)軸，前軸與撥盤連接，在后面的軸上則與旋轉(zhuǎn)編 碼器連接，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過帶輪傳動(dòng)，與減速器連接時(shí)，減速器上的轉(zhuǎn)速就可以被旋轉(zhuǎn)編碼器所捕獲，測出我們所要的主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，撥盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)臂上的圓銷會(huì)進(jìn)入槽輪的槽內(nèi)，從而帶動(dòng)槽輪做分度運(yùn)動(dòng)，在槽輪軸的尾部，也被安置了一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，槽輪與軸通過過盈配合對(duì)槽輪進(jìn)行一個(gè)軸向定位，防止槽輪在運(yùn)動(dòng)過程中由于沖擊過大導(dǎo)致軸向竄動(dòng)，引起試驗(yàn)臺(tái)的測試誤