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L1为拨 销的轨迹半径
发布时间:2019-09-11 02:19

L1为拨 销的轨迹半径
 
   

  基于Predator SFC系统的槽轮机构CAD/CAM立异尝试 ---------------槽轮机构设想方案 1. 槽轮机构简介 正在图1中的外槽轮机构中,自动件拔盘以角速度w1匀速动弹,当拔盘上的圆 销转到图1所示的A时,拨盘上锁止弧S1的起使边达到核心连线,槽 轮起头动弹。当圆销转到A1时,拔销退出轮槽,拔盘继续动弹,槽轮却遏制动弹, 我们称此时的槽轮被锁住,槽轮上的内凹锁止弧和拨盘上的外凸锁止弧啮合正在一 起。如许,自动拨盘持续动弹就转换成槽轮的间歇动弹。为避免槽轮正在起动和停 歇时发生刚性冲击,拔销起头进入和分开轮槽时,轮槽的核心线应和圆销核心A 的活动圆周相切,即拔销转到图1所示时,O1A⊥O2A。 拨盘 圆销 ω1 o1 锁止弧 槽轮 o2 ω2 图 1 外槽轮机构 构成:带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁止弧:槽轮上的凹圆弧、拨盘 上的凸圆弧,起锁定感化。 工做过程:拨盘持续反转展转,当两锁止弧接触时,槽轮静止;反之槽轮活动。 感化:将持续回改变换为间歇动弹。 特点:布局简单、制制容易、工做靠得住、机械效率高,能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运 动过程中角速度有变化 ,不适合高速体育场合。 2.槽轮机构长处 (1)布局简单,工做靠得住,效率较高; (2)正在进入和离开啮应时活动较平稳,能精确节制动弹的角度; (3)转位敏捷,从动件能正在较短的时间内转过较大的角度; (4)槽位时间取静止时间之比为定值。 3.槽轮机构错误谬误 (1)槽轮的转角大小不克不及调理; (2)槽动的始、末加快度变化较大,从而发生冲击: (3)正在工做盘定位精度要求较高时,操纵锁紧弧面往往满脚不了要求,而需 另加定位安拆。 (4)槽轮的制制取拆卸精度要求较高。因为这些缘由,槽轮机构一般使用正在 转速不高的安拆中。 4.槽轮机构的工做道理 槽轮机构 ,又叫马尔他机构或机构,由具有径向槽的槽轮1和具有拨 销2的拨杆3构成,其工做道理如图2所示。 1 图2 槽轮机构工做道理简图 当拨杆转过必然的角度,拨动槽过一个分度角,由图(a)所示的转 到图(b)所示的时,拨销退出轮槽,此后,拨杆空转,曲至拨销进入槽轮的 下一个槽内,才又反复上述的轮回。如许,拨杆(自动件)的等速(或变速)持续(或 周期)活动,就转换为槽轮(从动件)时转时停的间歇活动。 槽轮机构常采用锁紧弧定位,即操纵拨杆上的外凸圆弧一锁紧弧A取槽轮上 的内凹圆弧必然位弧B的接触锁住槽轮。图(a)所示为拨销起头进入轮槽时的 关系,这时外凸圆弧面的端点F点分开凹面中点,槽轮起头动弹。图(b)所示为拨 销刚要分开轮槽时的关系,这时外凸圆弧面的另一端点E刚好转到内凹圆弧 面的中点,拨杆继续动弹,E点越过凹面中点,槽轮被锁住。图(c)为拨销退出轮 槽当前的环境,这时,外凸圆弧面取内凹圆弧面亲近接触,槽轮被锁住而不克不及向 任何标的目的动弹.由上述工做过程的要求,拨杆上的外凸圆弧缺口应对称于拨杆轴 线.次要几何尺寸的设想公式 图 3为槽轮机构次要尺寸关系图。图中O1为拔盘核心,O2为槽轮核心,L1为拨 销的轨迹半径;L2为槽轮半径;L3为核心距,h为槽轮槽深,rb为拨销半径,δ 为间 隙。 2 图3 槽轮机构次要几何尺寸关系图 设拔盘轴的曲径为d.为避免槽轮正在起动和停歇时发生刚性冲击,圆销起头进入 和分开轮槽时,轮槽的核心线应和圆销核心的活动圆周相切,从而决定了槽轮机 构次要尺寸之间的关系,按照图4所示槽轮机构的设想计较公式如下: 3 图4 槽轮机构次要几何尺寸计较关系图 (1) 已知参数: 槽轮槽数 z , 拨盘上圆销数目 m , 核心距C=O1O2 , 拨盘上圆销半径R T , 拨盘转速 n1 (2) 槽轮活动角: 2β =2л /z (3) 拨盘活动角: 2α =л -2β (4) 拨盘上圆销数目: m < 2z/(z-2) (5) 圆销核心轨迹半径: R1=C sin(β ) (6) 槽轮外径: R2=[(C sin(β ))2+R2T]? (7) 槽轮深度: h= R1+ R2- C + R T +δ (8) 拨盘反转展转轴曲径: d1 < 2(C- R2) (9) 槽轮轴曲径: d2 < 2(C - R1- R T - δ ) (10) 拨盘上锁止弧所对核心角:γ =2(л /m –α ) (11) 锁止弧半径:R0= R1- b - RT 4 (12) 槽轮每轮回活动时间:tf = [(z-2)/z] 30/n1 (13) 槽轮每轮回停歇时间: td = [(2z-m(z-2))/(mz)] 30/n1 (14) 槽轮机构的动停比k: k=(m(z-2))/(2z-m(z-2)) (15) 圆销核心轨迹半径R1取核心距C的比λ :λ =R1/C=sin(л /z) (16) 槽轮角位移: Ф =arc tg [γ sin(θ )/(1-γ cos(θ )) -α ≤θ ≤+ α (17) 槽轮角速度: ω 2=(λ cos(θ )-λ )ω 1/(1+λ 2-2λ cos(θ )) (18) 槽轮角加快度:ε 2=(λ (λ 2-1)sin(θ )ω 21/(1+λ 2-2λ cos(θ )2) (19) 槽轮最大角速度所正在:θ =00 一般δ 的取值范畴为3-6mm, 当槽轮槽数z较大时。 6.槽轮机构设想方案 6.1 方案1要求槽轮机构的动停比k=1/3 设: 槽轮槽数Z=4 拨销m=1 核心距C=70 销取槽底间隙δ =3 槽齿宽b=5 求解槽轮机构的尺寸参数: 拨销半径R T=2mm (1) 槽轮活动角: 2β =2л /z=2л /4=л /2 (2) 拨盘活动角: 2α =л -2β =л /2 (3) 拨盘上圆销数目: m=1 < 2z/(z-2)=8/2=4 (4) 圆销核心轨迹半径: R1=C sin(β )=70 × SIN(45)=49.5 (5) 槽轮外径: R2=[(C sin(β ))2+R2T]?=[49.52+4]1/2=49.54 (6) 槽轮深度: h= R1+ R2- C + R T +δ =49.5+49.54-70+2+3=34 (7) 拨盘反转展转轴曲径: d1=12 < 2(C- R2)=2(70-49.54)=40.9 (8) 槽轮轴曲径: d2=12 < 2(C - R1- R T - δ )=2(70-49.5-2-3)=31 (9) 拨盘上锁止弧所对核心角:γ =2(л /m –α )=3л /2 (10) 锁止弧半径:R0= R1- b - RT=49.5-5-2=42.5 (11) 槽轮机构的动停比k: k=(m(z-2))/(2z-m(z-2))=2/(8-2)=1/3 5 (12) 圆 销 中 心 轨 迹 半 径 R1 取 中 心 距 C 的 比 λ : λ =R1/C=sin( л /z)=SIN( л /4)=0.707 6.2 方案2要求槽轮机构的动停比k=1 设: 槽轮槽数Z=4 拨销m=2 核心距C=70 拨销半径R T=2mm 销取槽底间隙δ =3 槽齿宽b=5 求解槽轮机构的尺寸参数: (1) 槽轮活动角: 2β =2л /z=2л /4=л /2 (2) 拨盘活动角: 2α =л -2β =л /2 (3) 拨盘上圆销数目: m=2 < 2z/(z-2)=8/2=4 (4) 圆销核心轨迹半径: R1=C sin(β )=70 × SIN(45)=49.5 (5) 槽轮外径: R2=[(C sin(β ))2+R2T]?=[49.52+4]1/2=49.54 (6) 槽轮深度: h= R1+ R2- C + R T +δ =49.5+49.54-70+2+3=34 (7) 拨盘反转展转轴曲径: d1=12 < 2(C- R2)=2(70-49.54)=40.9 (8) 槽轮轴曲径: d2=12 < 2(C - R1- R T - δ )=2(70-49.5-2-3)=31 (9) 拨盘上锁止弧所对核心角:γ =2(л /m –α )=л /2 (10) 锁止弧半径:R0= R1- b - RT=49.5-5-2=42.5 (11) 槽轮机构的动停比k: k=(m(z-2))/(2z-m(z-2))=4/(8-4)=1 (12) 圆 销 中 心 轨 迹 半 径 R1 取 中 心 距 C 的 比 λ : λ =R1/C=sin( л /z)=SIN( л /4)=0.707 7. 方案1槽轮三维模子 6 7.1 方案1槽轮设想图纸 (1)槽轮 图5 槽轮三维模子 图6 槽轮部门 7 (2)拨盘 槽轮机构的拨盘部门起驱动感化。本机构的拨盘如图7所示,本布局分2层, 上层起驱动摆布,基层起毗连槽轮的感化。两层圈盘实为一体。 图7 拨盘部门 (3) 槽轮的拆卸 如图8所示,槽轮机构要拆正在一底板上并加以固定。图上销的感化为毗连机 构和底板。 8 图8 槽轮机构的拆卸图 8.槽轮机构的共同和概况粗拙度 (1) 参照刀尖圆角来设想工件圆角,未注倒角C0.2—0.8,未注圆角R0.2—0.8。 (2) 概况粗拙度共同面和滑动面Ra12.5,可见加工踪迹,一般用于没有相对活动 的共同面。其它概况Ra25,为达到一般容许公役而切削后天然获得的概况,接 触形态要求不变的面,常见用手接触的面。Ra6.3(微见加工踪迹)和Ra3.2 (不见加工踪迹)用于相对活动速度不高的接触面,要精车、精铰、精镗和精 铣。 (3) 拨盘和槽轮孔取轴低速扭转,拨销取槽低速相对活动,用间隙共同H8/f7。 (4) 没有相对活动的共同,因受力较小,用小的过盈共同H7/h6 (5) 槽轮外轮廓取拨盘凹弧的共同是H9/e9,大的间隙共同。 (6) 核心距公役是±0.02到±0.03。 9. 槽轮机构的活动阐发 9 9.1 外槽轮机构角速度和角加快度的阐发 假设槽轮机构正在工做的某一形态时的工做简图如图2-1的(a)所示,其对应的 形态矢量见图9的(b)所示,O1为槽轮核心,O2为拔盘核心,E1为槽轮起头进入运 动时的圆销核心的,E为槽轮正在活动中的任一,角速度和角加快度曲线槽轮机构工做简图以及矢量阐发图 图10 槽轮的角速度曲线图(a)和角加快度曲线)槽轮机构活动起来是做变加快活动,槽轮机构的最大角速度呈现正在θ 10 =0。 (2)正在拨销进入取离开轮槽的霎时,槽轮速度为零,但加快度不为零,所 以发生柔性冲击。 (3)槽轮机构的角速度和角加快度的变化取决于槽数z。 (4)正在选择槽数时,该当分析考虑多种要素。对于槽轮机构,槽数越少则工做 效率越高,一方面,槽数越少角加快度变化越大,活动平稳机能差,槽轮机构的 振动、冲击和噪声将随之加大;另一方面,跟着槽数的添加,槽轮的布局尺寸将 加大,从动端的惯性力矩也跟着加大。同时当槽数z大于9时,槽轮机构的动停比 K变化趋于平稳,动力特征的改善也较着削弱,但跟着槽数添加将给机构的设想 带来的坚苦将越大。因而,正在现实使用中,槽轮机构的槽数多正在4到8范畴内。 10.槽轮机构立异 10.1 槽轮机构的使用和研究现状 槽轮机构布局简单、工做靠得住、从动件的活动可以或许较精确地节制等长处,正在 工业出产中普遍地使用于较少工位的间歇转位机构和步进机构中。但保守的槽轮 机构存正在有以下两个错误谬误:(1)动力特征差。槽轮正在进入啮合和退出啮合霎时,拨 销的向心加快度使槽轮角加快度发生突变,从而呈现柔性冲击;正在槽动过程 中加快度变化的霎时,因为间隙的存正在,呈现横越间隙的冲击;动弹过程中最大 角加快度也较大。(2)分度数取动停比有确定的关系,动停比无选择余地。 因为槽轮机构的角速度曲线持续,因而,只需制制和拆卸精度可以或许,一 般来说,根基不存正在刚性冲击。对槽轮机构的研究次要集中正在机构的改良方面, 以槽轮机构为根基机构(除机架和原动件外还具有零个或一个杆组的机构称为基 本机构),正在此根本上槽轮机构或其它根基机构以获得持续的角加快度曲线, 从而避免柔性冲击,改善机构的动力机能。多年来,提出了一些槽轮机构的改良 方案,如两级式槽轮机构、轮驱动的槽轮机构、完整齿轮和非完整齿轮 驱动的槽轮机构、椭圆齿轮驱动的槽轮机构、连杆机构驱动的槽轮机构等组合式 11 槽轮机构。此中轮驱动的槽轮机构布局简单,对动力特征有相当的改良结果, 也扩大了动停比的选择范畴。但对这种机构的活动学阐发和参数阐发还有待深 入,该机构的潜力也未获得充实的挖掘取认识。 为顺应间歇活动高速化的要求,呈现了各类分度凸轮机构。可是这类机构尚 有两个错误谬误:(1)它们是高副机构,较易磨损; (2)制制手艺复杂。 10.2 立异机构 10.2.1 舒展槽轮机构 槽轮机构的扭转曲柄上有一驱动滚子,当它进入一个槽时,输出轮就会敏捷 地转位。如图11所示,锁止杆上的圆滚取槽相啮合以防止槽轮不转位的挪动。 图11 舒展槽轮机构 10.2.2 齿槽轮机构 当驱动齿轮用正在锁止盘上的一个单齿驱动齿轮时,输出杆连结静止。锁 止盘是齿轮的一部门,它取环行齿槽轮相啮合,使输出杆动弹一个,如 图12所示。 12 图12 齿槽轮机构 10.2.3双槽轮驱动 第一个槽轮的从动部门是第二个槽轮的驱动部门。如许发生一个较宽输出转 动变化范畴,这个输出动弹包罗两个快速转位之间长时间的暂停。如图13所示。 图13 双槽轮驱动 10.2.4凸槽凹轮槽轮机构 当槽轮被均速动弹的圆滚驱动时,它常常有很高的加快和减速特征。正在这里 的改良中,当被槽凸动驱动时,包罗驱动滚正在内的输出杆能够沿径向挪动。 于是,当驱动滚取槽轮啮应时,连杆将沿径向向内挪动。这个动做降低了槽轮的 加快力。如图14所示。 图14 凸槽凹轮槽轮机构 13 10.2.5一锁紧滑道槽轮机构 一个销锁紧或抓紧槽轮,另一个销正在槽轮未被锁紧时驱动槽轮。正在图所示的 ,驱动销将取沟槽相啮合,使槽轮进行转位。取此同时,锁止销刚好刚分开 沟槽。如图15所示。 图15 一锁紧滑道槽轮机构 10.2.6 四杆槽机构 一个四连杆槽机构可以或许发生一个很长的暂停时间,输出一个摆动活动。驱动 轮的动弹可以或许可以或许使得驱动滚正在输出杆上来去的进出。正在暂停期间,两盘的概况 可以或许使输出连结正在图示的上。如图16所示。 图16 四杆槽机构 10.2.7 快速动弹槽轮机构 正在一个四杆机构的连杆伸出部门上的点毗连的轨迹曲线°的 两条曲线。这为驱动销间接进入沟槽供给了前提,由于当驱动销进入沟槽很深时 槽轮都不会活动。然后,槽轮将发生一快速转为。一个锁紧凸轮通过齿轮取输入 轴相毗连,它能防止槽轮不转位时挪动。如图17所示。 14 图17 快速动弹槽轮机构 10.2.8 长时间暂停槽轮机构 这种槽轮机构上有一条链,链上有取尺度槽轮相连系的伸出销。该机构正在槽 轮每动弹90°时都能够有一个较长的暂停时间。链轮间空间的大小决定了暂停时 间的长短。有些链节具有特殊的耽误部门,可以或许正在暂停时锁住槽轮。图18所示 图18 长时间暂停槽轮机构 10.2.9 改良的槽轮机构 通俗槽轮机构的输入连杆以均速动弹,如许就了设想的矫捷性。也就是 说,当尺寸和形态数确定后,输入轴的转素决定了暂停时间的长度。图19中椭圆 形齿轮发生一个变化的曲柄动弹,它可以或许耽误或缩短暂停时间。 15 图19 改良的槽轮机构 10.2.10 双轨槽轮机构 这种槽轮设想的环节是必需使输出滚子沿切线标的目的进入和离开槽轮(由于曲 柄快速的转位输出)。如图20所示,一种新的具有双轨道的转位机构曾经成功地 研制出来了。圆滚进入一个轨道槽轮就转位90°,然后从动地沿滑出轨道离开槽 轮。当非转位时,相联的连杆机构就会锁住槽轮。正在图20所示的上,锁紧滚 好将要离开槽轮。 图20 双轨槽轮机构 10.2.11 节制输出杆 正在该简单机构中的输出部门不会向任何标的目的动弹,曲到输入部门起头驱动 它。正在工做过程中,驱动杆靠销上的轴承使输出盘转位。转位时由于输入盘上的 槽处于答应节制杆尖进入的,节制杆正在凸轮的感化下分开输出轮。可是,当 杆分开销子时,输入盘使节制杆尖分开盘上的槽,而另一端进入输出盘上凹 槽。如许可以或许锁紧输出部门,使其正在暂停时不向任何标的目的动弹。图21所示。 16 图21 节制输出杆 10.2.12 渐进摆动驱动 一个取轮相连的曲柄使点P的活动为两个环形曲线所示。 开有滑槽的输出曲柄正在竖曲标的目的有暂短地摆动。图22所示。 图22 渐进摆动驱动 10.2.13 平行导向机构 输入曲柄取两个轮相毗连。太阳轮的核心是固定的。使三个齿轮半径相 同,轮2为惰轮,正在驱动曲柄的动弹过程中,固定正在齿轮3上的任何部门将取它原 来的平行。图23所示 图23 平行导向机构 17 10.2.14 正旋来去活动机构 该来去活动机构将扭转活动为来去挪动,正在来去用动中摆动部门取输入 轴处于统一个平面上。输出部门包罗恋歌带者滚子的臂杆,且滚子取切去顶端的 球面相接触。球的动弹发生了摆动输出。图24所示。 图24 正旋来去活动机构 10.2.15 法则的槽轮驱动机构 通过设想驱动滚,使其相对输入轴不合错误称,暂停时间是可改变的。如许不会 影响活动期间的持续时间。若是想要不服均的活动时间和暂停时间,圆滚的曲柄 长该当不相等,星形轮该当做合适的改良。该机构称为犯警则的槽轮驱动机构。 图25所示。 18 图25 法则的槽轮驱动机构 10.2.16 歇活动机构 正在这个间歇活动机构中,两个圆滚驱动输出轴,并正在暂停时可以或许锁紧输出轴。 对于输入轴的每一转,输出轴城市有两个活动阶段。输出角φ 由齿轮的数目决定。 动弹角 正在无限的范畴内能够选择。齿轮a 被拆正在驱动b轮上的两个驱动滚间歇地驱动,轮b拆正在机架c上。正在暂停时间内, 圆滚沿齿顶动弹。正在活动的时间内,一个圆滚的径d是一条倾向输出轴的曲线, 且取从动轮相关。凸轮的轮廓和径d平行。齿顶是半径为R的圆弧,该弧取圆滚 的径类似。图26所示。 图26 歇活动机构 10.2.17 筒锁安拆的间歇传动机构 图27是带有一个圆筒锁安拆的间歇传动机构。正在暂停的末尾,带动销d和 两齿啮合前后的短时间内,内部的圆筒f不克不及使从动轮锁紧,因而添加了取筒f同 轴的辅帮筒e。只要具备两者才能获得很好的锁紧机能。他们的长度是由从动轮 的节圆决定的。图4-17所示。 19 图27 筒锁安拆的间歇传动机构 11. 结 论 (1)槽轮机构活动起来是做变加快活动,槽轮机构的最大角速度呈现正在θ =00位 置。 (2)正在拨销进入取离开轮槽的霎时,槽轮机构的速度为零,但角加快度不为零, 发生冲击。 (3)槽轮机构的角速度和角加快度的变化取决于槽数z。 (4)正在选择槽数时,该当分析考虑多种要素。对于槽轮机构,槽数越少则工做 效率越高,一方面,槽数越少角加快度变化越大,活动平稳机能差,槽轮机构的 振动、冲击和噪声将随之加大;另一方面,跟着槽数的添加,槽轮的布局尺寸将 加大,从动端的惯性力矩也跟着加大。同时当槽数z大于9时,槽轮机构的动停比 K变化趋于平稳,动力特征的改善也较着削弱,但跟着槽数添加将给机构的设想 带来的坚苦将越大。因而,正在现实使用中,槽轮机构的槽数多正在4到8范畴内。 6. 参考文献 [1] 殷鸿梁,朱邦贤.间歇活动机构设想[S].上海:上海科学手艺出书社,1994. 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