槽轮机构设计方案Word下载.docx

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的接触锁住槽轮。

图（仇丿所示为拨销开始进入轮槽时的位置关系，这时外凸圆弧而的端点尹点离开凹面中点，槽轮开始转动。

图⑹所示为拨销刚要离开轮槽时的位置关系，这时外凸圆弧而的另一端点邛I」好转到内凹圆弧面的中点，拨杆继续转动，三点越过凹面中点，槽轮被锁住。

图（刃为拨销退岀轮槽以后的情况，这时，外凸圆弧面与内凹圆弧面密切接触，槽轮被锁住而不能向任何方向转动•由上述工作过程的要求，拨杆上的外凸圆弧缺口应对称于拨杆轴线。

5.主要几何尺寸的设计公式

图3为槽轮机构主要尺寸关系图。

图中Q为拔盘中心，为槽轮中心，厶

为拨销的轨迹半径;

厶为槽轮半径;

厶为中心距，/I为槽轮槽深#0为拨销半径,6为

间隙。

图3槽轮机构主要几何尺寸关系图

设拔盘轴的直径为乳为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，圆销开始进

入和离开轮槽时，轮槽的中心线应和圆销中心的运动圆周相切，从而决定了槽轮

机构主要尺寸之间的关系，根据图4所示槽轮机构的设计计算公式如下：

图4槽轮机构主要几何尺寸计算关系图

（1）己知参数：

槽轮槽数z,拨盘上圆销数目m,中心距C=O.O2,

拨盘上圆销半径久厂拨盘转速比

（2）槽轮运动角:

2P=2Jl/z

（3）拨盘运动角：

20=JI-2P

（4）拨盘上圆销数目：

m<

2z/（z・2）

（5）圆销中心轨迹半径：

K=Csin（H）

⑹槽轮外径：

K=[（CsmfP丿）?

+氏』

（7）槽轮深度：

h=K+K・C+"

+&

⑻拨盘回转轴直径：

<

2（C-2t）

（9）槽轮轴直径：

d'

2<

25）

（10）拨盘上锁止弧所对中心角：

丫=2（Ji/m-a）

（11）锁止弧半径：

%=久"

・①

（12）槽轮每循环运动时间：

tf=l（z-2）/z]30/n.

（13）槽轮每循环停歇时间：

td=[（2z-m（z-2））/（mz）]30/n2

（14）槽轮机构的动停比©

：

k=（m（z-2））/（2z-m（z-2））

（15）圆销中心轨迹半径冗与中心距C的比入:

X=K/C=sin（n/z）

6丿槽轮角位移：

=arctg[ysin（0）/（i-ycos（0））・aW。

W

+a

（17）槽轮角速度：

（Xcos（0）■入）w/（1+X--2Xcos（0））

（18）槽轮角力口速度：

e2=（X（sin（0）$八l+xyxcos（0）J

（19）槽轮最大角速度所在位置：

（）=o。

一般6的取值范围为3-6mmf当槽轮槽数z较大时。

6・槽轮机构设计方案

6.1方案2要求槽轮机构的动停比心必

设：

槽轮槽数Z=4拨销加“中心距C=7。

拨销半径^2mm

销与槽底间隙6=3槽齿宽万=5

求解槽轮机构的尺寸参数：

丿槽轮运动角：

2B=2Jl/z=2Jl/4"

/2

（2）拨盘运动角：

2a=JI-2P=Jl/2

（3）拨盘上圆销数目：

m=i<

2z/（z-2）=8/2=4

（4）圆销中心轨迹半径：

K=csm（P）=70XSJJV（45）=49*5

（5丿槽轮外径：

K=[<

Csm（P丿）2+^J=[49*52+4]1/2=49^54

（6）槽轮深度：

h=凡+冬・C+只丁+6=49・5+49・54・7。

+2+3=34

（7）拨盘回转轴直径：

d；

=i2<

2（C-=2（70-49^54）=40.9

⑻槽轮轴直径：

cC2=12<

2（C・%只丁・6）=2（70-49.5-2-3）=31

（9）拨盘上锁止弧所对中心角：

Y=2（n/m-a）=3^/2

（10）锁止弧半径：

%=久・6・Rt=49・5・5・2=42・5

（11）槽轮机构的动停比0：

k=（m（z-2））/（2Z-m（z-2））=2/（8-2）=1/3

（12）圆销中心轨迹半径区与中心距Ctl勺比入：

X=/R1/C=sin（/z）=SIJ^（n

/4）=o./O7

6.2方案2要求槽轮机构的动停比

槽轮槽数Z=4拨销tn=2中心距<

7=7。

拨销半径久

^=2mm

销与槽底间隙§

=3

⑴槽轮运动角：

2P=2JI/Z=2JI/4=刃/2

m=2<

2z/（z・2）=8/2=4

K=csin（P）=70XSEV（45）=49・5

冬=[（Csin（B丿）2+^r]=[49*52+4]1/2=49^54

h=企+C+只丁+6=49・5+49・54・7。

（/）拨盘回转轴直径：

兀=12<

2（C-=2（/0-49^54）=40.9

（£

2=12<

2（C・g只厂§

）=2（7。

・49・5・2・3）=31

丫=2（Ji/m-a）=n/2

R°

=忆■6・只1=49・5・5・2=42・5

（11）槽轮机构的动停比6Q=（m（z・2））/（2z-m（z・2））=4/（8・4）=i

（12）圆销中心轨迹半径区与中心距6勺比入：

X=K/C=sin（n/z）=SI^（n

/4）=o・7°

7

7.方案丄槽轮三维模型

图5槽轮三维模型

7・1方案2槽轮设计图纸

⑴槽轮

±

i_n

图&

槽轮部分

（2；

拨盘

槽轮机构的拨盘部分起驱动作用。

本机构的拨盘如图7所示，木结构分2层,

上层起驱动左右，下层起连接槽轮的作用。

两层圈盘实为一体。

图7拨盘部分

（3）槽轮的装配

如图8所示，槽轮机构要装在一底板上并加以固定。

图上销的作用为连接机构和底板。

01?

-胸?

PJLH7M6

°

1働加J

G1?

H&

f7

◎4HH/f7

图8槽轮机构的装配图

&

槽轮机构的配合和表面粗糙度

仃丿参照刀尖圆角来设计工件圆角，未注倒角CO.2-0.8,未注圆角久0.2—0.8.

（2）表面粗糙度配合而和滑动面血2・5,可见加工痕迹，一般用于没有相对运动的配合面。

其它表面航25,为达到一般容许公差而切削后自然得到的表而，接触状态要求稳定的而，常见用手接触的而。

劝63（微见加工痕迹）和2^73.2（不见加工痕迹）用于相对运动速度不高的接触面，要精车、精较、精镇和精铳。

（3）拨盘和槽轮孔与轴低速旋转，拨销与槽低速相对运动，用间隙配合3-f8/f/o

（4）没有相对运动的配合，因受力较小，用小的过盈配合处7压6

（5）槽轮外轮廓与拨盘凹弧的配合是盹/。

9,大的间隙配合。

（6）中心距公差是±

0.02到土0.03。

9・槽轮机构的运动分析

9』外槽轮机构角速度和角加速度的分析

假设槽轮机构在工作的某一状态时的工作简图如图2•丄的（况丿所示，其对应的状态矢量见图9的（仞所示，为槽轮中心，02为拔盘中心，£

为槽轮开始进入运动时的圆销中心的位置，三为槽轮在运动中的任一位置，角速度和角加速度曲

线见图2所示。

图9槽轮机构工作简图以及矢量分析图

图2槽轮的角速度曲线图仏丿和角加速度曲线图（仞

r

（2）槽轮机构运动起来是做变加速运动，槽轮机构的最大角速度出现在（）=o位置。

r

（2）在拨销进入与脱离轮槽的瞬间，槽轮速度为零，但加速度不为零，所以产生柔性冲击。

r（3）槽轮机构的角速度和角加速度的变化取决于槽数z。

（4）在选择槽数时，应该综合考虑多种因素。

对于槽轮机构，槽数越少则工作效率越高，一方面，槽数越少角加速度变化越大，运动平稳性能差，槽轮机构的振动、冲击和噪声将随之加大;

另一方而，随着槽数的增加，槽轮的结构尺寸将加大，从动端的惯性力矩也随着加大。

同时当槽数z大于9时，槽轮机构的动停比久变化趋于平稳，动力特性的改善也明显减弱，但随着槽数增加将给机构的设计带来的困难将越大。

因此，在实际应用中，槽轮机构的槽数多在4到8范围内。

•槽轮机构创新

10-1槽轮机构的应用和研究现状

槽轮机构结构简单、工作可靠、从动件的运动能够较准确地控制等优点，在工业生产中广泛地应用于较少工位的间歇转位机构和步进机构中。

但传统的槽轮机构存在有以下两个缺点右励力特性差。

槽轮在进入啮合和退出啮合瞬间，拨销的向心加速度使槽轮角加速度发生突变，从而出现柔性冲击;

在槽轮转动过程中加速度变化的瞬间，由于间隙的存在，出现横越间隙的冲击;

转动过程中最大角加速度也较大。

（勾分度数与动停比有确定的关系，动停比无选择余地。

由于槽轮机构的角速度曲线连续，因此，只要制造和装配精度能够保证，一般来说，基本不存在刚性冲击。

对槽轮机构的研究主要集中在机构的改进方面，以槽轮机构为基木机构（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丿，在此基础上串联槽轮机构或其它基本机构以得到连续的角加速度曲线,从而避免柔性冲击，改善机构的动力性能。

多年来，提出了一些槽轮机构的改进方案，如两级串联式槽轮机构、行星轮驱动的槽轮机构、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槽轮机构。

其中行星轮驱动的槽轮机构结构简单，对动力特性有相当的改进效果,也扩大了动停比的选择范围。

但对这种机构的运动学分析和参数分析还有待深入，该机构的潜力也未得到充分的发掘与认识。

为适应间歇运动高速化的要求，出现了各种分度凸轮机构。

但是这类机构尚有两个缺点心丿它们是高副机构，较易磨损；

Q烯ij造技术复杂。

10.2创新机构

10.2.1紧锁槽轮机构

槽轮机构的旋转曲柄上有一驱动滚子，当它进入一个槽时，输出轮就会迅速地转位。

如图“所示，锁止杆上的圆滚与槽相啮合以防止槽轮不转位的移动。

I：

锁紧杆槽轮机构

J・

图门紧锁槽轮机构

10.2.2行星齿槽轮机构

当驱动齿轮用在锁止盘上的一个单齿驱动行星齿轮时，输出杆保持静止。

锁止盘是行星齿轮的一部分，它与环行齿槽轮相啮合，使输出杆转动一个位置，如图72所示。

行星齿槽轮机构

图坨行星齿槽轮机构

辺・2・3双槽轮驱动

第一个槽轮的从动部分是第二个槽轮的驱动部分。

这样产生一个较宽输岀转动变化范围，这个输出转动包括两个快速转位之间长时间的暂停。

如图巧所示。

双槽轮驱动

图与双槽轮驱动

10.2.4凸槽凹轮槽轮机构

当槽轮被均速转动的圆滚驱动时，它常常有很高的加速和减速特性。

在这里的改进中，当被槽凸轮转动驱动时，包括驱动滚在内的输出杆可以沿径向移动。

于是，当驱动滚与槽轮啮合时，连杆将沿径向向内移动。

这个动作降低了槽轮的加速力。

如图丄4所示。

-凸槽凹轮槽轮机构

图丄4凸槽凹轮槽轮机构

70.2.5—锁紧滑道槽轮机构

一个销锁紧或松开槽轮，另一个销在槽轮未被锁紧时驱动槽轮。

在图所示的位置，驱动销将与沟槽相啮合，使槽轮进行转位。

与此同时，锁止销恰好刚离开沟槽。

图巧一锁紧滑道槽轮机构

10.2.6四杆槽机构

一个四连杆槽机构能够产生一个很长的暂停时间，输出一个摆动运动。

驱动轮的转动能够能够使得驱动滚在输出杆上往复的进出。

在暂停期间，两盘的表面能够使输出保持在图示的位置上。

如图丄6所示。

图四杆槽机构

10.2.7快速转动槽轮机构

在一个四杆机构的连杆伸出部分上的点连接的轨迹曲线中，有大致成90°

的两条直线。

这为驱动销直接进入沟槽提供了条件，因为当驱动销进入沟槽很深时槽轮都不会运动。

然后，槽轮将产生一快速转为。

一个锁紧凸轮通过齿轮与输入轴相连接，它能防止槽轮不转位时移动。

如图丄7所示。

图丄7快速转动槽轮机构

162.8长时间暂停槽轮机构

这种槽轮机构上有一条链，链上有与标准槽轮相结合的伸岀销。

该机构在槽轮每转动90°

时都可以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延长部分，能够在暂停时锁住槽轮。

图丄8所示

图丄8长时间暂停槽轮机构

10.2.9改进的槽轮机构

普通槽轮机构的输入连杆以均速转动，这样就限制了设计的灵活性。

也就是说，当尺寸和状态数确定后，输入轴的转素决定了暂停时间的长度。

图29中椭圆形齿轮产生一个变化的曲柄转动，它能够延长或缩短暂停时间。

改进的槽轮机构

图29改进的槽轮机构

10.2.10双轨槽轮机构

这种槽轮设计的关键是必须使输出滚子沿切线方向进入和脱离槽轮（因为曲柄快速的转位输岀）。

如图20所示，一种新的具有双轨道的转位机构己经成功地

研制出来了。

圆滚进入一个轨道槽轮就转位90°

，然后自动地沿滑岀轨道脱离槽轮。

当非转位时，相联的连杆机构就会锁住槽轮。

在图20所示的位置上，锁紧滚

好将要脱离槽轮。

k*输人W!

柄

•養位杭

图20双轨槽轮机构

10.2.11控制输出杆

在该简单机构中的输出部分不会向任何方向转动，直到输入部分开始驱动它。

在工作过程中，驱动杆靠销上的轴承使输出盘转位。

转位时因为输入盘上的槽处于允许控制杆尖进入的位置，控制杆在凸轮的作用下离开输出轮。

但是，当杆离开销子时，输入盘使迫使控制杆尖离开盘上的槽，而另一端进入输出盘上凹槽。

这样能够锁紧输出部分，使其在暂停时不向任何方向转动。

图刃所示。

控制输出杆

图刃控制输出杆

10.2.12渐进摆动驱动

一个与行星轮相连的曲柄使点夕的运动诡计为两个环形曲线，如图4•胆所示。

开有滑槽的输出曲柄在竖直方向有暂短地摆动。

图22所示。

图22渐进摆动驱动

10.2.13平行导向机构

输入曲柄与两个行星轮相连接。

太阳轮的中心是固定的。

使三个齿轮半径相

同，轮2为惰轮，在驱动曲柄的转动过程中，固定在齿轮3上的任何部分将与它原来的位置平行。

图23所示

图23平行导向机构

10.2.14正旋往复运动机构

该往复运动机构将旋转运动转化为往复移动，在往复用动中摆动部分与输入轴处于同一个平而上。

输出部分包括恋歌带者滚子的臂杆，且滚子与切去顶端的球面相接触。

球的转动产生了摆动输出。

图24所示。

图24正旋往复运动机构

10.2.15规则的槽轮驱动机构

通过设计驱动滚，使其相对输入轴不对称，暂停时间是可改变的。

这样不会影响运动期间的持续时间。

如果想要不均匀的运动时间和暂停时间，圆滚的曲柄长应该不相等，星形轮应该作合适的改进。

该机构称为不规则的槽轮驱动机构。

图25所示。

图25规则的槽轮驱动机构

10.2.16歇运动机构

在这个间歇运动机构中，两个圆滚驱动输出轴，并在暂停时能够锁紧输岀轴。

对于输入轴的每一转，输岀轴都会有两个运动阶段。

输出角4）由齿轮的数目决定。

转动角屮在有限的范围内可以选择。

齿轮况

被装在驱动0轮上的两个驱动滚间歇地驱动，轮砂在机架c上。

在暂停时间内，圆滚沿齿顶转动。

在运动的时间内，一个圆滚的路径力是一条倾向输出轴的直线，且与从动轮有关。

凸轮的轮廓和路径力平行。

齿顶是半径为久的圆弧，该弧与圆滚的路径相似。

图26所示。

图26歇运动机构

10*2.17筒锁装置的间歇传动机构

图27是带有一个圆筒锁装置的间歇传动机构。

在暂停的末尾，带动销力和两齿啮合前后的短时间内，内部的圆酚不能使从动轮锁紧，因此添加了与简/同轴的辅助筒汝只有具备两者才能获得很好的锁紧性能。

他们的长度是由从动轮的节圆决定的。

图4"

7所示。

图27筒锁装置的间歇传动机构

11.结论

（1）槽轮机构运动起来是做变加速运动，槽轮机构的最大角速度出现在（）=o。

位置。

（2）在拨销进入与脱离轮槽的瞬间，槽轮机构的速度为零，但角加速度不为零，产生冲击。

（3）槽轮机构的角速度和角加速度的变化取决于槽数z。

（4）在选择槽数时，应该综合考虑多种因素。

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