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編 號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923143 學(xué)生姓名： 惠杭浩 指導(dǎo)教師： 唐正寧 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 槽輪間歇回 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的 成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用， 表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、 集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 93 學(xué) 號(hào)： 0923143 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無(wú) 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專題： 1、題目 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 槽輪機(jī)構(gòu)是由槽輪和圓柱銷(xiāo)組成的單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，又稱馬爾 他機(jī)構(gòu)。它常被用來(lái)將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件的帶有停歇 的單向周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。槽輪機(jī)構(gòu)有外嚙合和內(nèi)嚙合以及球面槽輪等。 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪和轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)向相反,而內(nèi)嚙合則相同，球面槽輪 可在兩相交軸之間進(jìn)行間歇傳動(dòng)。 槽輪機(jī)構(gòu)是一種步進(jìn)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、 工作可靠,能準(zhǔn)確地控制轉(zhuǎn)角, 機(jī)械效率高 , 所以在自動(dòng)和半自動(dòng)生 產(chǎn)線中得到廣泛的應(yīng)用。但是其動(dòng)程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽 輪在起、停時(shí)的加速度大，有沖擊，并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪槽數(shù) 的減少而加劇，故不宜用于高速，多用來(lái)實(shí)現(xiàn)不需經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)位角 度的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 閱讀外文資料，翻譯與所學(xué)專業(yè)或課題相關(guān)的外文文獻(xiàn) 5000 字 II 左右，語(yǔ)句通順、流暢、準(zhǔn)確。 了解槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理。 根據(jù)加工產(chǎn)品具體結(jié)構(gòu)和加工要求，擬定分析設(shè)備設(shè)計(jì)方案。 繪制整套零件圖，裝配圖，各零件的精度配合。 用三維軟件進(jìn)行造型，畫(huà)出修正槽輪機(jī)構(gòu)的三維圖。 撰寫(xiě)論文，要求符合本科論文的格式要求，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、流暢、 層次分明。整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程的技術(shù)工作要嚴(yán)謹(jǐn)、靈活、工作要有 主動(dòng)性，計(jì)算方法、計(jì)算的程序、計(jì)算結(jié)果、結(jié)論要正確。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 93 班 姓名 惠杭浩 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所 所長(zhǎng)簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) III 摘 要 槽輪機(jī)構(gòu)是由槽輪和圓柱銷(xiāo)組成的單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，又稱馬爾他機(jī)構(gòu)。它常被用 來(lái)將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。槽輪機(jī)構(gòu)有外嚙合 和內(nèi)嚙合以及球面槽輪等。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪和轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)向相反,而內(nèi)嚙合則相同，球 面槽輪可在兩相交軸之間進(jìn)行間歇傳動(dòng)。 傳統(tǒng)的槽輪機(jī)構(gòu)在曲柄上的圓銷(xiāo)進(jìn)入或脫離槽輪嚙合瞬間，其角加速度較大。為使 槽輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，減少?zèng)_擊現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)采用采用一種修正槽輪機(jī)構(gòu)，它是利用圓銷(xiāo) 偏心的行星運(yùn)動(dòng)和槽輪嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)，使傳動(dòng)更趨平穩(wěn)。 本設(shè)計(jì)中的修正槽輪機(jī)構(gòu)是用于塑料顆粒物用塑料薄膜制袋充填封口后，將塑料袋 進(jìn)行堆集的簡(jiǎn)式集裝入庫(kù)裝置中回轉(zhuǎn)柵板部件里的一個(gè)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。它通過(guò)改變柱銷(xiāo)進(jìn)入 或退出嚙合時(shí)的撞擊現(xiàn)象，即使其進(jìn)入或退出嚙合時(shí)瞬時(shí)角加速度等于零，從而使槽輪 機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、能傳遞一定的動(dòng)力，擴(kuò)大其使用范圍。 在分析了槽輪機(jī)構(gòu)工作原理和設(shè)計(jì)中所存在的問(wèn)題基礎(chǔ)上,建立數(shù)學(xué)模型,并對(duì)參數(shù) 進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),能有效地解決了槽輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的不平穩(wěn)性,最大限度的降低沖 擊,為進(jìn)一步和 CAD 系統(tǒng)的連接提供了有效途徑。 關(guān)鍵詞：修正槽輪機(jī)構(gòu)；間歇；優(yōu)化設(shè)計(jì) IV Abstract The geneva mechanism is composed of sheaves and cylindrical pin unidirectional intermittent motion mechanism, also known as Malta institutions. It is often used to active continuously rotating parts to convert follower with a one-way stop periodic rotation. Sheave outer meshing with the ring and the spherical sheaves. The external mesh the Geneva mechanism sheave and turn turn in the opposite arm, internal meshing same spherical sheaves intermittent transmission between two intersecting axes. The round pin of the traditional geneva mechanism in the crank on the to enter the or the escape grooves round of meshing an instant, its angular acceleration a larger. In order to so that the groove wheel mechanism smooth transmission, to reduce the impact of the phenomenon, the This design uses to adopt a correction groove wheel mechanism, it is take advantage of to round pin and eccentric the planetary motion of and slot round of meshing to achieve, to make the transmission become more smooth. The correction geneva mechanism is used for filling and sealing of plastic particles with plastic film bag making, simple set of plastic bags piled an indexing mechanism mounted storage device rotary grid plate parts. It works by changing the dowel pin to enter or exit engagement impact phenomenon, even if it enters or exits the engagement instantaneous angular acceleration is equal to zero, the Geneva mechanism smooth rotation can pass a certain power to expand the scope of its application. After analyzed the theory of Geneva Mechanism ,established the mathematical model ,and optimized the parameters. This design can make the Geneva Mechanism run smoothly ,and show an effectivemethod of the link to CAD system. Key words: Corrected geneva mechanism;intermittent;optimization design 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) V 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 目 錄 ............................................................................................................................................V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 ...................................................................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 ...............................................................................................................1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 ...........................................................................................................2 2 槽輪機(jī)構(gòu)的概述 .........................................................................................................................3 2.1 槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 .......................................................................................................................3 2.1.1 分類 ................................................................................................................................3 2.1.2 工作過(guò)程 ........................................................................................................................5 2.1.3 組成 ................................................................................................................................5 2.1.4 作用 ................................................................................................................................5 2.1.5 特點(diǎn) ................................................................................................................................5 2.1.6 優(yōu)缺點(diǎn) ............................................................................................................................5 2.2 槽輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用和研究現(xiàn)狀 ...................................................................................................6 2.2.1 應(yīng)用和研究現(xiàn)狀 ............................................................................................................6 2.2.2 修正槽輪機(jī)構(gòu) ................................................................................................................7 3 槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理 ...............................................................................................................14 3.1 工作原理 .............................................................................................................................14 3.2 角速度和角加速度分析 .....................................................................................................16 4 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 ...............................................................................................................18 4.1 總設(shè)計(jì)方案 ..........................................................................................................................18 4.2 主要部件的設(shè)計(jì) .................................................................................................................18 4.2.1 槽輪 ..............................................................................................................................18 4.2.2 主動(dòng)輪臂 ......................................................................................................................19 4.2.3 滾動(dòng)軸 ..........................................................................................................................20 VI 4.2.4 槽輪軸 ......................................................................................................................21 4.2.5 主要標(biāo)準(zhǔn)件的選取 ..................................................................................................23 4.2.6 偏心軸 ......................................................................................................................24 4.3 裝配關(guān)系 .........................................................................................................................24 5 結(jié)論 ...........................................................................................................................................29 致 謝 ...........................................................................................................................................30 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................31 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 槽輪機(jī)構(gòu)是由槽輪和圓柱銷(xiāo)組成的單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，又稱馬爾他機(jī)構(gòu)。它常被用 來(lái)將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。槽輪機(jī)構(gòu)有外嚙合 和內(nèi)嚙合以及球面槽輪等。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪和轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)向相反,而內(nèi)嚙合則相同，球 面槽輪可在兩相交軸之間進(jìn)行間歇傳動(dòng)。 槽輪機(jī)構(gòu)是一種步進(jìn)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠,能準(zhǔn)確地 控制轉(zhuǎn)角, 機(jī)械效率高, 所以在自動(dòng)和半自動(dòng)生產(chǎn)線中得到廣泛的應(yīng)用。但是其動(dòng)程不 可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起、停時(shí)的加速度大，有沖擊，并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽 輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速，多用來(lái)實(shí)現(xiàn)不需經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)位角度的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)中的修正槽輪機(jī)構(gòu)是用于塑料顆粒物用塑料薄膜制袋充填封口后，將塑 料袋進(jìn)行堆集的簡(jiǎn)式集裝入庫(kù)裝置中回轉(zhuǎn)柵板部件里的一個(gè)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。它通過(guò)改變柱銷(xiāo) 進(jìn)入或退出嚙合時(shí)的撞擊現(xiàn)象，即使其進(jìn)入或退出嚙合時(shí)瞬時(shí)角加速度等于零，而使槽 輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、能傳遞一定的動(dòng)力，擴(kuò)大其使用范圍。 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 槽輪機(jī)構(gòu)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作較為可靠等特點(diǎn)，在自動(dòng)機(jī)械中被廣泛采用。但隨著現(xiàn) 代機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度和定位精度要求的不斷提高，傳統(tǒng)形式的直線槽輪機(jī)構(gòu)的固有缺陷日益 明顯。因此，對(duì)直線槽輪機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，引起了設(shè)計(jì)人員的關(guān)注和重視，出現(xiàn)了多種 改進(jìn)形式。國(guó)內(nèi)外很多研究人員對(duì)槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)，并對(duì)改進(jìn)后的機(jī)構(gòu)進(jìn) 行了相關(guān)工作性能分析與研究，為設(shè)計(jì)制造高速高精度間歇機(jī)構(gòu)提供了理論依據(jù)。 傳統(tǒng)的槽輪機(jī)構(gòu)存在有以下兩個(gè)缺點(diǎn):(1)動(dòng)力特性差。槽輪在進(jìn)入嚙合和退出嚙合瞬 間，撥銷(xiāo)的向心加速度使槽輪角加速度發(fā)生突變，從而出現(xiàn)柔性沖擊;在槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中 加速度變化的瞬間，由于間隙的存在，出現(xiàn)橫越間隙的沖擊;轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中最大角加速度也 較大。(2)分度數(shù)與動(dòng)停比有確定的關(guān)系，動(dòng)停比無(wú)選擇余地。 由于槽輪機(jī)構(gòu)的角速度曲線連續(xù)，因此，只要制造和裝配精度能夠保證，一般來(lái)說(shuō)， 基本不存在剛性沖擊。對(duì)槽輪機(jī)構(gòu)的研究主要集中在機(jī)構(gòu)的改進(jìn)方面，以槽輪機(jī)構(gòu)為基 本機(jī)構(gòu)( 除機(jī)架和原動(dòng)件外還具有零個(gè)或一個(gè)桿組的機(jī)構(gòu)稱為基本機(jī)構(gòu))，在此基礎(chǔ)上串聯(lián) 槽輪機(jī)構(gòu)或其它基本機(jī)構(gòu)以得到連續(xù)的角加速度曲線，從而避免柔性沖擊，改善機(jī)構(gòu)的 動(dòng)力性能。多年來(lái)，提出了一些槽輪機(jī)構(gòu)的改進(jìn)方案，如兩級(jí)串聯(lián)式槽輪機(jī)構(gòu)、行星輪 驅(qū)動(dòng)的槽輪機(jī)構(gòu)、完整齒輪和非完整齒輪驅(qū)動(dòng)的槽輪機(jī)構(gòu)、橢圓齒輪驅(qū)動(dòng)的槽輪機(jī)構(gòu)、 連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的槽輪機(jī)構(gòu)等組合式槽輪機(jī)構(gòu)。其中行星輪驅(qū)動(dòng)的槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì) 動(dòng)力特性有相當(dāng)?shù)母倪M(jìn)效果，也擴(kuò)大了動(dòng)停比的選擇范圍。但對(duì)這種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 和參數(shù)分析還有待深入，該機(jī)構(gòu)的潛力也未得到充分的發(fā)掘與認(rèn)識(shí)。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 閱讀外文資料，翻譯與所學(xué)專業(yè)或課題相關(guān)的外文文獻(xiàn) 5000 字左右，語(yǔ)句通順、 流暢、準(zhǔn)確。 了解槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理。 根據(jù)加工產(chǎn)品具體結(jié)構(gòu)和加工要求，擬定分析設(shè)備設(shè)計(jì)方案。 繪制整套零件圖，裝配圖，各零件的精度配合。 用三維軟件進(jìn)行造型，畫(huà)出修正槽輪機(jī)構(gòu)的三維圖。 撰寫(xiě)論文，要求符合本科論文的格式要求，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、流暢、層次分明。整個(gè)畢 業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程的技術(shù)工作要嚴(yán)謹(jǐn)、靈活、工作要有主動(dòng)性，計(jì)算方法、計(jì)算的程序、計(jì)算 結(jié)果、結(jié)論要正確。 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 2 槽輪機(jī)構(gòu)的概述 2.1 槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 2.1.1 分類 平面槽輪機(jī)構(gòu)有兩種型式：一種是外槽輪機(jī)構(gòu)，如圖 2.1 所示，其槽輪上徑向槽的開(kāi) 口是自圓心向外，主動(dòng)構(gòu)件與槽輪轉(zhuǎn)向相反；另一種是內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)，如圖 2.2 所示，其槽 輪上徑向槽的開(kāi)口是向著圓心的，主動(dòng)構(gòu)件與槽輪的轉(zhuǎn)向相同。這兩種槽輪機(jī)構(gòu)都用于 傳遞平行軸的運(yùn)動(dòng)。 圖 2.2 內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu) 圖 2.1 外槽輪機(jī)構(gòu) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 圖 2.3 所示為球面槽輪機(jī)構(gòu)，它是用于傳遞兩垂直相交軸的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，從動(dòng)槽輪 2 呈半球形，主動(dòng)構(gòu)件 1 的軸線與銷(xiāo) 3 的軸線都通過(guò)球心 O，當(dāng)主動(dòng)構(gòu)件 1 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 球面槽輪 2 得到間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 2.3 球面槽輪機(jī)構(gòu) 圖 2.4 修正槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5 2.1.2 工作過(guò)程 如圖 2.4 所示，修正槽輪機(jī)構(gòu)由具有徑向槽的槽輪 2 和具有偏心軸的主動(dòng)臂輪 1 以及 機(jī)架所組成。當(dāng)主動(dòng)臂輪 1 的偏心軸 G 未進(jìn)入槽輪 2 的徑向槽時(shí)，由于槽輪 2 的內(nèi)凹鎖 住弧 被主動(dòng)臂輪 1 的外凸圓弧 卡住，故槽輪 2 靜止不動(dòng)。圖 2.4 所示為偏心軸 G 開(kāi)2S1S 始進(jìn)入槽輪徑向槽的位置，這時(shí)鎖住弧 被松開(kāi)，因而偏心軸能驅(qū)使槽輪沿與主動(dòng)臂輪2 1 相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)偏心軸 G 開(kāi)始脫出槽輪的徑向槽時(shí)，槽輪的另一內(nèi)凹鎖住弧又被主 動(dòng)臂輪 1 的外凸圓弧卡住，致使槽輪 2 又靜止不動(dòng)，直至 1 的偏心軸 G 再進(jìn)入槽輪 2 的 另一徑向槽時(shí)，兩者又重復(fù)上述的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。這樣，當(dāng)主動(dòng)臂輪 1 作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，槽輪 2 便得到單向的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.1.3 組成 帶偏心軸（作用類似于圓銷(xiāo)）的撥盤(pán)、帶有徑向槽的槽輪。撥盤(pán)和槽輪上都有鎖止 ?。翰圯喩系陌紙A弧、撥盤(pán)上的凸圓弧，起鎖定作用。 2.1.4 作用 將連續(xù)回轉(zhuǎn)變換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 2.1.5 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠、機(jī)械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。因槽 輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中角速度有變化 ，不適合高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。 2.1.6 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，效率較高; (2)在進(jìn)入和脫離嚙合時(shí)運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度; (3)轉(zhuǎn)位迅速，從動(dòng)件能在較短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)較大的角度; (4)槽輪轉(zhuǎn)位時(shí)間與靜止時(shí)間之比為定值。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 缺點(diǎn) (1)槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié); (2)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的始、末位置加速度變化較大，從而產(chǎn)生沖擊； (3)在工作盤(pán)定位精度要求較高時(shí)，利用鎖緊弧面往往滿足不了要求，而需另加定位 裝置； (4)槽輪的制造與裝配精度要求較高。由于這些原因，槽輪機(jī)構(gòu)一般應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高 的裝置中。 2.2 槽輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用和研究現(xiàn)狀 2.2.1 應(yīng)用和研究現(xiàn)狀 槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，在進(jìn)入和脫離嚙合時(shí)運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動(dòng) 的角度。但槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)，而且在槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)的始、末位置加速度變化較大， 所以有沖擊。槽輪機(jī)構(gòu)一般應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高和要求間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置中。例如在電影放 映機(jī)中，用以間歇地移動(dòng)影片；在自動(dòng)機(jī)中，用以間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)或刀架。圖2.5所示 為自動(dòng)機(jī)中的自動(dòng)傳送鏈裝置。運(yùn)動(dòng)由主動(dòng)構(gòu)件1傳給槽輪2，再經(jīng)一對(duì)齒輪3、4使與齒 輪4固連的鏈輪5作間歇運(yùn)動(dòng)從而得到傳送鏈6的間歇移動(dòng)，傳送鏈上裝有裝配夾具的安裝 支架7，故可滿足自動(dòng)線上的流水裝配作業(yè)。 圖2.5 自動(dòng)傳送鏈裝置 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7 傳統(tǒng)的槽輪機(jī)構(gòu)存在有以下兩個(gè)缺點(diǎn):(1)動(dòng)力特性差。槽輪在進(jìn)入嚙合和退出嚙合瞬 間，撥銷(xiāo)的向心加速度使槽輪角加速度發(fā)生突變，從而出現(xiàn)柔性沖擊;在槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中 加速度變化的瞬間，由于間隙的存在，出現(xiàn)橫越間隙的沖擊;轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中最大角加速度也 較大。(2)分度數(shù)與動(dòng)停比有確定的關(guān)系，動(dòng)停比無(wú)選擇余地。 由于槽輪機(jī)構(gòu)的角速度曲線連續(xù)，因此，只要制造和裝配精度能夠保證，一般來(lái)說(shuō)， 基本不存在剛性沖擊。對(duì)槽輪機(jī)構(gòu)的研究主要集中在機(jī)構(gòu)的改進(jìn)方面，以槽輪機(jī)構(gòu)為基 本機(jī)構(gòu)( 除機(jī)架和原動(dòng)件外還具有零個(gè)或一個(gè)桿組的機(jī)構(gòu)稱為基本機(jī)構(gòu))，在此基礎(chǔ)上串聯(lián) 槽輪機(jī)構(gòu)或其它基本機(jī)構(gòu)以得到連續(xù)的角加速度曲線，從而避免柔性沖擊，改善機(jī)構(gòu)的 動(dòng)力性能。多年來(lái)，提出了一些槽輪機(jī)構(gòu)的改進(jìn)方案，如兩級(jí)串聯(lián)式槽輪機(jī)構(gòu)、行星輪 驅(qū)動(dòng)的槽輪機(jī)構(gòu)、完整齒輪和非完整齒輪驅(qū)動(dòng)的槽輪機(jī)構(gòu)、橢圓齒輪驅(qū)動(dòng)的槽輪機(jī)構(gòu)、 連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的槽輪機(jī)構(gòu)等組合式槽輪機(jī)構(gòu)。其中行星輪驅(qū)動(dòng)的槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì) 動(dòng)力特性有相當(dāng)?shù)母倪M(jìn)效果，也擴(kuò)大了動(dòng)停比的選擇范圍。但對(duì)這種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 和參數(shù)分析還有待深入，該機(jī)構(gòu)的潛力也未得到充分的發(fā)掘與認(rèn)識(shí)。 為適應(yīng)間歇運(yùn)動(dòng)高速化的要求，出現(xiàn)了各種分度凸輪機(jī)構(gòu)。但是這類機(jī)構(gòu)尚有兩個(gè) 缺點(diǎn):(1)它們是高副機(jī)構(gòu)，較易磨損; (2) 制造技術(shù)復(fù)雜。 2.2.2 修正槽輪機(jī)構(gòu) (1) 緊鎖槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)曲柄上有一驅(qū)動(dòng)滾子，當(dāng)它進(jìn)入一個(gè)槽時(shí)，輸出輪就會(huì)迅速地轉(zhuǎn)位。 如圖 2.6 所示，鎖止桿上的圓滾與槽相嚙合以防止槽輪不轉(zhuǎn)位的移動(dòng)。 圖2.6 緊鎖槽輪機(jī)構(gòu) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 (2) 行星齒槽輪機(jī)構(gòu) 當(dāng)驅(qū)動(dòng)齒輪用在鎖止盤(pán)上的一個(gè)單齒驅(qū)動(dòng)行星齒輪時(shí)，輸出桿保持靜止。鎖止盤(pán)是 行星齒輪的一部分，它與環(huán)行齒槽輪相嚙合，使輸出桿轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)位置，如圖 2.7 所示。 圖2.7 行星齒槽輪機(jī)構(gòu) (3) 雙槽輪驅(qū)動(dòng) 第一個(gè)槽輪的從動(dòng)部分是第二個(gè)槽輪的驅(qū)動(dòng)部分。這樣產(chǎn)生一個(gè)較寬輸出轉(zhuǎn)動(dòng)變化 范圍，這個(gè)輸出轉(zhuǎn)動(dòng)包括兩個(gè)快速轉(zhuǎn)位之間長(zhǎng)時(shí)間的暫停。如圖 2.8 所示。 圖2.8 雙槽輪驅(qū)動(dòng) 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 (4) 凸槽凹輪槽輪機(jī)構(gòu) 當(dāng)槽輪被均速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓滾驅(qū)動(dòng)時(shí)，它常常有很高的加速和減速特性。在這里的改進(jìn) 中，當(dāng)被槽凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，包括驅(qū)動(dòng)滾在內(nèi)的輸出桿可以沿徑向移動(dòng)。于是，當(dāng)驅(qū)動(dòng) 滾與槽輪嚙合時(shí)，連桿將沿徑向向內(nèi)移動(dòng)。這個(gè)動(dòng)作降低了槽輪的加速力。如圖 2.9 所示。 圖2.9 凸槽凹輪槽輪機(jī)構(gòu) (5) 四桿槽機(jī)構(gòu) 一個(gè)四連桿槽機(jī)構(gòu)能夠產(chǎn)生一個(gè)很長(zhǎng)的暫停時(shí)間，輸出一個(gè)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn) 動(dòng)能夠能夠使得驅(qū)動(dòng)滾在輸出桿上往復(fù)的進(jìn)出。在暫停期間，兩盤(pán)的表面能夠使輸出保 持在圖示的位置上。如圖 2.10 所示。 圖2.10 四桿槽機(jī)構(gòu) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 (6) 雙軌槽輪機(jī)構(gòu) 這種槽輪設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是必須使輸出滾子沿切線方向進(jìn)入和脫離槽輪（因?yàn)榍焖?的轉(zhuǎn)位輸出）。如圖 20 所示，一種新的具有雙軌道的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)已經(jīng)成功地研制出來(lái)了。 圓滾進(jìn)入一個(gè)軌道槽輪就轉(zhuǎn)位 90，然后自動(dòng)地沿滑出軌道脫離槽輪。當(dāng)非轉(zhuǎn)位時(shí)，相 聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)就會(huì)鎖住槽輪。在圖 2.11 所示的位置上，鎖緊滾好將要脫離槽輪。 圖2.11 雙軌槽輪機(jī)構(gòu) (7)鎖緊滑道槽輪機(jī)構(gòu) 一個(gè)銷(xiāo)鎖緊或松開(kāi)槽輪，另一個(gè)銷(xiāo)在槽輪未被鎖緊時(shí)驅(qū)動(dòng)槽輪。在圖所示的位置， 驅(qū)動(dòng)銷(xiāo)將與溝槽相嚙合，使槽輪進(jìn)行轉(zhuǎn)位。與此同時(shí)，鎖止銷(xiāo)恰好剛離開(kāi)溝槽。如圖 2.12 所示。 圖2.12 鎖緊滑道槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 (8)快速轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu) 在一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的連桿伸出部分上的點(diǎn)連接的軌跡曲線中，有大致成 90的兩條直 線。這為驅(qū)動(dòng)銷(xiāo)直接進(jìn)入溝槽提供了條件，因?yàn)楫?dāng)驅(qū)動(dòng)銷(xiāo)進(jìn)入溝槽很深時(shí)槽輪都不會(huì)運(yùn) 動(dòng)。然后，槽輪將產(chǎn)生一快速轉(zhuǎn)為。一個(gè)鎖緊凸輪通過(guò)齒輪與輸入軸相連接，它能防止 槽輪不轉(zhuǎn)位時(shí)移動(dòng)。如圖 2.13 所示。 圖2.13 快速轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu) (9)長(zhǎng)時(shí)間暫停槽輪機(jī)構(gòu) 這種槽輪機(jī)構(gòu)上有一條鏈，鏈上有與標(biāo)準(zhǔn)槽輪相結(jié)合的伸出銷(xiāo)。該機(jī)構(gòu)在槽輪每轉(zhuǎn) 動(dòng) 90時(shí)都可以有一個(gè)較長(zhǎng)的暫停時(shí)間。鏈輪間空間的大小決定了暫停時(shí)間的長(zhǎng)短。有 些鏈節(jié)具有特殊的延長(zhǎng)部分，能夠在暫停時(shí)鎖住槽輪。圖 2.14 所示 圖2.14 長(zhǎng)時(shí)間暫停槽輪機(jī)構(gòu) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 (10)改進(jìn)的槽輪機(jī)構(gòu) 普通槽輪機(jī)構(gòu)的輸入連桿以均速轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就限制了設(shè)計(jì)的靈活性。也就是說(shuō)，當(dāng) 尺寸和狀態(tài)數(shù)確定后，輸入軸的轉(zhuǎn)素決定了暫停時(shí)間的長(zhǎng)度。圖 2.15 中橢圓形齒輪產(chǎn)生 一個(gè)變化的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，它能夠延長(zhǎng)或縮短暫停時(shí)間。 圖2.15 改進(jìn)的槽輪機(jī)構(gòu) (11) 控制輸出桿槽輪機(jī)構(gòu) 在該簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)中的輸出部分不會(huì)向任何方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到輸入部分開(kāi)始驅(qū)動(dòng)它。在工 作過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)桿靠銷(xiāo)上的軸承使輸出盤(pán)轉(zhuǎn)位。轉(zhuǎn)位時(shí)因?yàn)檩斎氡P(pán)上的槽處于允許控制 桿尖進(jìn)入的位置，控制桿在凸輪的作用下離開(kāi)輸出輪。但是，當(dāng)桿離開(kāi)銷(xiāo)子時(shí)，輸入盤(pán) 使迫使控制桿尖離開(kāi)盤(pán)上的槽，而另一端進(jìn)入輸出盤(pán)上凹槽。這樣能夠鎖緊輸出部分， 使其在暫停時(shí)不向任何方向轉(zhuǎn)動(dòng)。圖 2.16 所示。 圖2.16 控制輸出桿槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 (12) 規(guī)則的槽輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 通過(guò)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)滾，使其相對(duì)輸入軸不對(duì)稱，暫停時(shí)間是可改變的。這樣不會(huì)影響運(yùn) 動(dòng)期間的持續(xù)時(shí)間。如果想要不均勻的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和暫停時(shí)間，圓滾的曲柄長(zhǎng)應(yīng)該不相等， 星形輪應(yīng)該作合適的改進(jìn)。該機(jī)構(gòu)稱為不規(guī)則的槽輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖 2.17 所示。 圖2.17 規(guī)則的槽輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 3 槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理 3.1 工作原理 (a) (b) (c) 圖 3.1 槽輪機(jī)構(gòu)工作原理簡(jiǎn)圖 如圖3.1所示，當(dāng)撥桿轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，撥動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)分度角，由圖(a)所示的位 置轉(zhuǎn)到圖(b)所示的位置時(shí)，撥銷(xiāo)退出輪槽，此后，撥桿空轉(zhuǎn)，直至撥銷(xiāo)進(jìn)入槽輪的下一 個(gè)槽內(nèi)，才又重復(fù)上述的循環(huán)。這樣，撥桿(主動(dòng)件)的等速(或變速)連續(xù)(或周期)運(yùn)動(dòng)， 就轉(zhuǎn)換為槽輪( 從動(dòng)件) 時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。 槽輪機(jī)構(gòu)常采用鎖緊弧定位，即利用撥桿上的外凸圓弧A 與槽輪上的內(nèi)凹圓弧B 的接 觸鎖住槽輪。圖(a)所示為撥銷(xiāo)開(kāi)始進(jìn)入輪槽時(shí)的位置關(guān)系，這時(shí)外凸圓弧面的F點(diǎn)離開(kāi)凹 面中點(diǎn)，槽輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。圖(b)所示為撥銷(xiāo)剛要離開(kāi)輪槽時(shí)的位置關(guān)系，這時(shí)外凸圓弧面 的另一端點(diǎn)E剛好轉(zhuǎn)到內(nèi)凹圓弧面如圖所示處，撥桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)， E點(diǎn)越過(guò)凹面，槽輪被鎖 住。圖(c)為撥銷(xiāo)退出輪槽以后的情況，這時(shí)，外凸圓弧面與內(nèi)凹圓弧面密切接觸，槽輪 被鎖住而不能向任何方向轉(zhuǎn)動(dòng).由上述工作過(guò)程的要求，撥桿上的外凸圓弧缺口應(yīng)對(duì)稱于 撥桿軸線。 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 如示意圖3.2(a)所示，2為偏心軸，10為軸承，4為與主動(dòng)輪同軸心的大齒輪，3為小齒 輪，當(dāng)主動(dòng)臂輪7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小齒輪3作行星轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)偏心軸運(yùn)動(dòng)。這樣偏心軸上部的 運(yùn)動(dòng)軌跡是一外擺線，以此代替一般槽輪機(jī)構(gòu)中的銷(xiāo)軸，則可獲得示意圖(b)所示的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律，以 為圓心的小圓的半徑上的一點(diǎn)C所形成的軌跡存在四段直線。1O 當(dāng) 時(shí)，曲線在C點(diǎn)處的加速度為零（圖示位置）；其中l(wèi)為 間距離 2rlR 1OC （ 即偏心軸的偏心距）；R為大齒輪分度圓半徑（以O(shè) 為圓心的大圓半徑OB ）；r為1 小齒輪分度圓半徑（以 為圓心的小圓半徑 ）。11OB (a) (b) 圖 3.2 槽輪機(jī)構(gòu)局部示意圖 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 3.2 角速度和角加速度分析 圖 3.3 所示的修正槽輪機(jī)構(gòu)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的任一瞬時(shí)，槽輪 2 的轉(zhuǎn)角 和構(gòu)件 1 的轉(zhuǎn)2 角 間的關(guān)系為1 圖 3.3 修正槽輪機(jī)構(gòu) 令 并代入上式得ra12sinarcto 槽輪的角速度 為 對(duì)時(shí)間的一次求導(dǎo)，即 （3.1） 2dt112(s)c 當(dāng)構(gòu)件 1 的角速度 為常數(shù)時(shí)，槽輪的角速度為1 12sincorPQOatan 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17 2221()sin1codt （3.2） 由圖 2.1 可得 ，所以從式2siiraz 3.1、3.2 中可以看出：當(dāng) 一定時(shí)，槽輪機(jī)構(gòu)的角1 速度和角加速度隨槽數(shù) z 而變化。圖 3.4 所示為槽 數(shù) z=4 的槽輪的角速度和角加速度曲線。由圖可見(jiàn)， 在槽輪運(yùn)動(dòng)的前半段， 是增加的，因此 為正；22 在槽輪運(yùn)動(dòng)的后半段， 是減少的，因此 為負(fù)。 表 3.1 列出了不同槽數(shù)的外槽輪的最大角速度 、2max 最大角加速度 和轉(zhuǎn)位始末的角加速度 （因2maxs 為構(gòu)件 1 進(jìn)槽和出槽位置是對(duì)稱于中心連線的，所 以槽輪轉(zhuǎn)位始末的角加速度數(shù)值相同）。由表可見(jiàn)： 當(dāng)槽數(shù)較少時(shí)，加速度變化較大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差； 當(dāng)槽數(shù)增多后，加速度變化較小，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)。因 此設(shè)計(jì)時(shí)，槽輪的槽數(shù)不應(yīng)選得太少，但槽數(shù)也不 宜太多，太多將使槽輪尺寸很大，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)槽輪的慣 性力矩也大。而且當(dāng) z 9 時(shí)，k 的改變很小，表明 槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間與靜止時(shí)間變化不大，因此一般選槽 數(shù) z=48。 圖 3.4 槽輪的角速度和角加速度曲線 表 3-1 外槽輪的角速度和角加速度 z 2max12ax121sm 3 6.46 31.44 1.73 4 2.41 5.41 1.00 5 1.43 2.30 0.73 6 1.00 1.35 0.58 8 1.62 0.70 0.41 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 4 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 4.1 總設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)中，由機(jī)構(gòu)確定中心距 a=201.13mm，槽輪槽數(shù) z=4，圓銷(xiāo)數(shù)目 K=3，動(dòng)停比 k= ，主動(dòng)圓銷(xiāo)半徑 r=18.5mm，槽寬 b=42mm。213z 4.2 主要部件的設(shè)計(jì) 4.2.1 槽輪 槽數(shù) z=4，槽輪外圓半徑 =289，槽寬 b=42mm，槽深 ，2R22(sincos1)har 其中 為槽輪運(yùn)動(dòng)角，見(jiàn)圖 3.3，此時(shí) =45，所以 102mm，取 h=109mm。22 如圖 4.1 所示，槽輪分兩層，別由輪轂、導(dǎo)向板、槽板焊接后去應(yīng)力整體加工而成， 材料采用 45 號(hào)鋼。導(dǎo)向板的 4 只圓弧面需淬火，槽板及導(dǎo)向板在焊接熱處理后翹曲不大 于 1mm。 圖 4.1 槽輪 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 4.2.2 主動(dòng)輪臂 如圖 4.2，主動(dòng)臂輪分三層，別由輪轂、導(dǎo)向板、上下人字板焊接后去應(yīng)力整體加工 而成，材料采用 45 號(hào)鋼。導(dǎo)向板及人字板在焊接熱處理后翹曲不大于 1mm。 與傳統(tǒng)槽輪機(jī)構(gòu)不同，本槽輪機(jī)構(gòu)沒(méi)有銷(xiāo)軸，而是用而是利用偏心軸產(chǎn)生一外擺線 運(yùn)動(dòng)軌跡，以此代替一般槽輪機(jī)構(gòu)中的銷(xiāo)軸。 主動(dòng)輪臂圓銷(xiāo)數(shù) K=3，圓銷(xiāo)半徑 r=18.5mm，圓銷(xiāo)中心軌跡半徑 R=144mm。 圖 4.2 主動(dòng)輪臂 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 4.2.3 滾動(dòng)軸 （1）初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。取3min0dPA =112，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸表令 =32mm。0Ad （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案 圖 4.3 滾動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)與裝配 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 已知-段安裝主動(dòng)臂輪，所以 =40mm，配合為 。因?yàn)橹鲃?dòng)輪臂輪轂部分d 7Hh 長(zhǎng) 88mm，所以取 =90mm。-、-段均需安裝軸承，所以參照軸承的內(nèi)徑及其l 他各段的直徑確定 =35mm、 =40mm，同時(shí)確定 =53mm， =22mm。-d l l 段裝鏈輪，根據(jù)鏈輪的寬度確定 =48mm。l 滾動(dòng)軸承的選擇 因軸承主要承受徑向載荷，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù) =35mm、d =40mm 分別選擇 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承 6207、6208。d 確定軸上圓角和倒角尺寸 參照零件倒角 C 與圓角半徑 R 的推薦值表，取軸端倒角分別為 、 ，各軸145 2 肩處圓角半徑為 R1.5。 4.2.4 槽輪軸 （1）初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。取 3min0dPA =112，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸表令 =32mm。0Ad （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 4.4 槽輪軸的結(jié)構(gòu)與裝配 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 已知-段安裝槽輪，所以 =40mm。因?yàn)椴圯嗇嗇灢糠珠L(zhǎng) 100mm，所以取d =102mm。-、-段均需安裝軸承，所以參照軸承的內(nèi)徑及其他各段的直徑確l 定 =35mm、 =40mm，同時(shí)確定 =56mm， =22mm。d d l l 滾動(dòng)軸承的選擇 因軸承主要承受徑向載荷，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù) =35mm、d =40mm 分別選擇 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承 6207、6208。d 確定軸上圓角和倒角尺寸 參照零件倒角 C 與圓角半徑 R 的推薦值表，取軸端倒角分別為 、 ，各軸145 2 肩處圓角半徑為 R1.5。 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23 4.2.5 主要標(biāo)準(zhǔn)件的選取 （1）鍵 查普通平鍵的尺寸表選取安裝在滾動(dòng)軸上的平鍵尺寸分別為 （d=32mm ）、1082 （d=40mm）；槽輪軸上的鍵尺寸為 。2860 1286 （2）軸承 根據(jù)偏心軸軸徑，查深溝球軸承尺寸表，自上而下分別選取軸承為 6201、61904、6201，數(shù)量分別為 1、2、1。 修正槽輪機(jī)構(gòu)上端軸套處，根據(jù)軸承所受形式及軸套直徑，選取軸承為圓錐滾子軸 承 30212，安裝形式為“背靠背”，如圖 4.5 所示。 圖 4.5 圓錐滾子軸承 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 4.2.6 偏心軸 圖 4.6 偏心軸 如圖 4.6,偏心軸偏心部分軸徑為 20mm，兩端軸徑為 12mm，偏心距離為 1.78mm，總 長(zhǎng)為 70mm。偏心軸端部需開(kāi) M5 的半螺紋孔，以用于和小齒輪連接。偏心軸加工完成后 需調(diào)質(zhì)處理：HB220-HB250，且要在裝配齒輪的軸段劃通過(guò)偏心位置的中心線并在偏心 位置打記號(hào)。 4.3 裝配關(guān)系 如圖 4.7 所示，發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力通過(guò)鏈輪將其傳遞給滾動(dòng)軸，從而滾動(dòng)軸帶動(dòng)主動(dòng)輪 臂作連續(xù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)輪臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小齒輪作行星轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)偏心軸運(yùn)動(dòng)，于是槽輪 便獲得周期性的間歇運(yùn)動(dòng)，最終使得槽輪軸以及與之連接的空心軸獲得間歇運(yùn)動(dòng)，達(dá)到 設(shè)計(jì)目的。 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25 圖 4.7 修正槽輪機(jī)構(gòu)裝配圖 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 圖 4.8 修正槽輪機(jī)構(gòu)的三維圖（部分） 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 27 從圖 4.8 可以看出，當(dāng)大齒輪隨著滾動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)與之嚙合的三個(gè)小齒輪轉(zhuǎn) 動(dòng)，從而帶動(dòng)偏心輪自轉(zhuǎn)，而同時(shí)偏心輪也繞著滾動(dòng)軸公轉(zhuǎn)，所以偏心輪作行星運(yùn)動(dòng)， 這種利用圓銷(xiāo)偏心的行星運(yùn)動(dòng)和槽輪嚙合的設(shè)計(jì)方案，會(huì)使傳動(dòng)更趨平穩(wěn)，這也是本設(shè) 計(jì)的核心所在。 圖 4.9 修正槽輪機(jī)構(gòu)的三維圖（局部） 如圖 4.9 所示，可以從局部放大圖中更加清楚的看到此修正槽輪機(jī)構(gòu)的裝配關(guān)系。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 圖 4.10 修正槽輪機(jī)構(gòu)的俯視圖 圖 4.11 修正槽輪機(jī)構(gòu)的仰視圖 從圖 4.10 與 4.11 中可以清楚的看出修正槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，即大齒輪如何帶動(dòng)小 齒輪運(yùn)動(dòng)，小齒輪又如何帶動(dòng)偏心軸運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而偏心軸獲得行星運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到槽輪機(jī) 構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)的設(shè)計(jì)目的。 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29 5 結(jié)論 傳統(tǒng)的槽輪機(jī)構(gòu)在曲柄上的圓銷(xiāo)進(jìn)入或脫離槽輪嚙合瞬間，槽輪機(jī)構(gòu)的速度為零， 但角加速度不為零，產(chǎn)生沖擊。為使槽輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，減少?zèng)_擊現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)采用一 種修正槽輪機(jī)構(gòu)，它是利用圓銷(xiāo)偏心的行星運(yùn)動(dòng)和槽輪嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)改變柱銷(xiāo)進(jìn)入 或退出嚙合時(shí)的撞擊現(xiàn)象，使其進(jìn)入或退出嚙合時(shí)瞬時(shí)角加速度等于零，而使槽輪機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、能傳遞一定的動(dòng)力，擴(kuò)大其使用范圍。 槽輪機(jī)構(gòu)的角速度和角加速度的變化取決于槽數(shù)z。在選擇槽數(shù)時(shí)，應(yīng)該綜合考慮多 種因素。對(duì)于槽輪機(jī)構(gòu)，槽數(shù)越少則工作效率越高，一方面，槽數(shù)越少角加速度變化越 大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性能差，槽輪機(jī)構(gòu)的振動(dòng)、沖擊和噪聲將隨之加大;另一方面，隨著槽數(shù)的 增加，槽輪的結(jié)構(gòu)尺寸將加大，從動(dòng)端的慣性力矩也隨著加大。同時(shí)當(dāng)槽數(shù)z大于9時(shí)，槽 輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)停比k變化趨于平穩(wěn)，動(dòng)力特性的改善也明顯減弱，但隨著槽數(shù)增加將給機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)帶來(lái)的困難將越大。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，槽輪機(jī)構(gòu)的槽數(shù)多在4到8范圍內(nèi)。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 致 謝 首先，我要感謝我的導(dǎo)師唐正寧教授，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、 學(xué)習(xí)中的榜樣，給了起到了燈塔的作用。他用循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我 無(wú)盡的啟迪，讓我很快就感受到了設(shè)計(jì)的快樂(lè)并融入其中。其次我要感謝同組同學(xué)對(duì)我 的幫助和指點(diǎn)，沒(méi)有他們的幫助和提供資料，沒(méi)有他們的鼓勵(lì)和加油，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)就 不會(huì)如此的順利進(jìn)行。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)學(xué)習(xí)中遇到過(guò)的時(shí)段最長(zhǎng)、涉及內(nèi)容最廣、工作量最大的一 次設(shè)計(jì)。用唐老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)相當(dāng)如是把以前的小課程設(shè)計(jì)綜合在 一起的過(guò)程，只要把握住每個(gè)小課設(shè)的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強(qiáng)邏輯，那么這次的任務(wù)也 就不難了。我此次的任務(wù)是做一個(gè)修正槽輪機(jī)構(gòu)。雖按老師的話來(lái)說(shuō)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)看起 來(lái)不是那么的可怕，但是當(dāng)我真的開(kāi)始著手時(shí)，還的確是困難重重。俗話說(shuō)的好， “磨刀不 誤砍柴工”，當(dāng)每次遇到不懂得問(wèn)題時(shí)，我都會(huì)第一時(shí)間記在本子上面，然后等答疑的時(shí) 候問(wèn)老師，老師對(duì)于我提出來(lái)的問(wèn)題都一一解答，一再的告誡我做設(shè)計(jì)該注意的地方， 從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，他們真 正起到了“傳道授業(yè)解惑疑” 的作用，讓人油然而生的敬佩。除此之外，我們組和老師還有 另外兩個(gè)交流途徑：打電話和上網(wǎng)，為此老師還特意建立一個(gè)群，以便大家第一時(shí)間接 收到畢業(yè)設(shè)計(jì)的最新消息和資料，每次大家都在群不亦樂(lè)乎的討論著畢業(yè)設(shè)計(jì)的事情。 在此謹(jǐn)向唐正寧老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。在論文即將完成之際，我的心 情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了 我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意! 最后我還要感謝我的母校無(wú)錫太湖學(xué)院四年 來(lái)對(duì)我的栽培。 槽輪間歇回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31 參考文獻(xiàn) 1 鄭文緯，吳克堅(jiān)機(jī)械原理M 北京：高等教育出版社， 1996：286-294 2 孫桓，陳作模，葛文杰機(jī)械原理M 北京：高等教育出版社， 2006：240-244 3 濮良貴，紀(jì)名剛機(jī)械設(shè)計(jì)M 北京：高等教育出版社， 2006：360-383 4 李育錫機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M 北京：高等教育出版社， 2008：101-212 ，63 5 龔溎義，嚴(yán)國(guó)良機(jī)械設(shè)計(jì)課程圖冊(cè)M 北京：高等教育出版社， 1989：16 ，42 6 何銘新，錢(qián)可強(qiáng)機(jī)械制圖M 北京：高等教育出版社， 2004：214-238 7 包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)參考圖冊(cè)編寫(xiě)組包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)參考圖冊(cè) M 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1981：342-343 8 殷鴻梁，朱邦賢間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)M 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1994 9 楊良渠，趙麗娟包機(jī)中外槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析J 包裝工程， 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