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（图纸+论文）间隙运动机构运动分析及创新设计试验平台研制（全套完整）

不完全齿轮机构是由齿轮机构演变而得的种间歇运动机构。不完全齿轮机构是种颇具特色的间歇运动机构,特别是对于低速轻载要求间歇匀速传动的情况,尤为适宜。近年来,很多作者进步对不完全齿轮机构的啮合过程几何参数作了详细的推证,但是,由于不完全齿轮机构的参数众多,关系复杂,交错影响,给设计工作带来很大困难。现行的设计方法,般都是以假想齿轮的齿数模数或中心距为给定条件,再选定些参数,经过相当繁复的运算,得出值。如果值不合要求,则需另选参数,重新计算。由于这些参数并不标志间歇运动的基本特征,因此计算工作量很大,而所得结果往往不够理想。由于缺少有效的设计方法,在定程度上也影响了推广应用。凸轮型分度机构结构简单能自动定位动静比可任意选择，已广泛应用于印刷食品包装等自动机械中，并成为间歇和步进机构的主要发展方向。凸轮机构在发达国家已有数十年的发展历史，其理论研究工作仍在深入，其生产已采用高精度加工设备，产品质量不断完善。．和．于年提出了输入输出轴相交成任意角度的球面分度凸轮机构，但只是分析了输入输出构件的直接接触的情况。此后，他们进步推导了含滚子的球面分度凸轮机构的凸轮轮廓的曲面方程，初步分析了输入输出轴夹角对机构压力角的影响，给出了几个摆动凸轮机构的设计实例和个球面空间分度凸轮机构的原型机。目前对球面分度凸轮机构的理论分析工作已取得些成果，但是该机构采用球面凸轮，结构复杂，加工制造难度很大，制造成本较高，与实际应用还有相当的段距离。其中图从动轮锁止弧的设计图主动轮锁止弧上起点的确定主动轮从动轮主动轮从动轮当主动轮末齿到达啮合点时，主动轮锁止弧起点应处于连心线上，如图，经计算可得，主动轮末齿中心线与连心线的夹角为由于主动轮和从动轮上的锁止弧互相配合，所以半径相等。为锁止弧起点。当时，可得当时因而主动轮锁止弧所对中心角为。图主动轮锁止弧终点的确定.共轭盘形分度凸轮机构的设计共轭盘形分度凸轮机构用于平行轴间的传动，主动凸轮做匀速转动，从动转盘作间歇步进运动。共轭盘形分度凸轮由前后两片凸轮构成，在安装的时候错开定的角度，并呈对称安装。从动盘前后两面各有几个均布的滚子，此机构有以下几种本文设计的是双头式共轭盘形分度凸轮机构。从动盘每次转位，转过个滚子圆心角，双头式机构的参数为，设计时选择滚子数目为，即前后各均布个滚子，则转盘每次的转位角为。图单头式图双头式图四头式转盘转圈停歇的次数为分度数，用表示。则双头式的分度数，双头式机构凸轮在分度期的转角与停歇转角有因为凸轮匀速转动，转速为，凸轮和转盘在分度期的时间和停歇期的时间为则双头式共轭凸轮的动停比与运动系数为为双头式共轭盘形分度凸轮理论廓线和工作廓线的精确计算辅助坐标系的建立图共轭盘形凸轮的坐标系辅助坐标系的原点与凸轮轴心重合，在图中，当凸轮从基准位置处顺时针方向转过角度之后，转盘上的滚子从处转过了的角度。为了求的凸轮理论廓线上的点与工作廓线上的点，可再建立个辅助坐标系，如图。图共轭盘形凸轮廓线计算时的辅助坐标系其中沿，连接，并作⊥，⊥，则轴与轴之间的夹角随着凸轮的转动而发生变化，为。停歇位置确定的，可能处于点，但是也有可能处于处，是从动轮处于停歇状态时，主动轮轮齿与从动轮轮齿第个接触的从动轮齿顶圆顶点，如果接触点为，则齿轮的沿着圆弧运动到点，如果接触点为，则无圆弧段的运动，直接进入中间啮合段。中间啮合段主动轮轮齿到达点后，继续推动从动轮转动，经过节点运动到点，这段轨迹与普通渐开线齿轮的轨迹相同。最后啮合段主动轮轮齿到达点后，因为是单齿传动，所以后面没有齿轮啮合，主动轮齿顶圆顶点沿着圆弧转动，最后在点分离。图标准齿轮的啮合过程图不完全齿轮的啮合过程当不完全齿轮上有多个轮齿的时候，啮合过程也可分为三段，如图所示图的不完全齿轮的啮合过程开始啮合点由从动轮停歇位置所确定，与单齿传动相同，当从动轮轮齿转动到点时，由于重叠系数大于，首齿还没分离时，第二对齿轮已经进入啮合状态，所以第对轮齿在点分离。第二至倒数第二队齿轮由于是在前对齿轮已经啮合时进入啮合状态，所以这几对齿轮的实际啮合线与普通渐开线齿轮的啮合线相同，为。最后对齿由于前对齿已经进入啮合，因此也从点开始啮合，但是因为其后再没有齿啮合，因此最后个齿直到两齿顶圆交点才分开。假设从动轮上布满轮齿的数目为，主动轮上锁止弧间实有齿数为，则在单齿传动中为从动轮每次运动转过的角度为中包含的齿数。在非单齿传动中其中为从动轮每次转过的角度为从动轮每次转过的齿数同上。齿顶干涉问题的出现及解决如果不完全齿轮机构的有关参数设计不正确，就有可能发生主动轮的轮齿被从动轮的轮齿卡住而不能进入啮合的情况，发生干涉现象。若发生干涉现象，可以采取降低首齿和末齿齿顶高系数，使首齿可以进入从动轮齿间进行传动，将末齿齿顶高系数也做相应改变，可使从动轮停在设计要求的位置。主动轮首齿和末齿齿顶高系数可以查表获得。从动轮锁止弧的设计为了保证不完全齿轮机构的正常运动与停歇，应该在机构上安装定位装置。通常通过锁止弧来满足这要求。从动轮上锁止弧之间应占有个齿的位置，且个齿做成实体，没有齿间，如图为使齿顶不产生尖角，通常保留定的顶圆齿厚，弧，弧长为.，因此可得从动轮锁止弧半径为在点做棘爪轴毂,最后光滑连接爪部与轴毂间的轮廓线，连接时要注意棘爪的非工作部分与棘轮轮齿避免干涉。.槽轮机构的设计槽轮机构主要由槽轮装有圆销的转臂或拨盘和机架构成。拨盘般与主动轴连接，为主动件，做等速连续转动，带动槽轮做间歇转动。槽轮机构的基本结构形式可以分为外槽轮机构和内槽轮机构，如图和图外槽轮机构图内槽轮机构槽轮机构的运动分析外槽轮机构的运动系数和动停比设槽轮有个均匀分布的径向槽，槽轮每次转动过程中的转角为，主动件相应的转角为。转臂上的圆销是在槽轮中心线与圆销中心的轨迹圆相切的条件下进出槽轮的，由此可得设拨盘转周的时间为，槽轮的转位分度运动时间为，槽轮停歇的时间为，当转臂角速度为常数时，有和称为槽轮机构的运动系数和静止系数，它们说明拨盘回转周的时间内，槽轮的转位时间与静止时间所占总时间的百分比，由式可知，外槽轮机构中槽轮的静止系数总是大于.，也就是说，槽轮的静止时间总是大于它的运动时间。由此得出，外槽轮机构的动停比为槽轮的运动时间与它停歇时间的比，即设计槽轮机构，首先根据工作要求选定槽数与转臂上圆销数目，拨盘上锁止弧所对应的中心角图应与槽轮在停歇期拨盘所转过的角度相等，即本设计采用单圆销的槽轮机构，因此设计时满足上式即可。拨盘上锁止弧的半径应为其中拨盘上圆销中心的轨迹半径槽轮在槽口处的厚度拨盘上圆销的半径。槽轮的理论外圆半径是指当圆销开始进入槽轮时，槽轮轴心至圆销中心之间的距离，但是由于圆销并不是理想的个点，而是有实际的半径，因此如果槽轮的半径按圆销与槽刚相切时计算所得，在安装与运动时，可能圆销无法很好的进入槽内，加剧冲击，甚至造成圆销无法进入槽内的现象。如图和所示图圆销进入轮槽时的情况图圆销与轮槽顶端有间隙的情况因此，槽轮实际的外圆半径应该是槽轮轴轴心至槽轮侧边顶点与圆销切点之间的距离，其中拨盘上的圆销半径中心距槽轮运动角的半当较小时，可以近似的取为，本设计取上述计算的精确值，不取近似值。由图和图可以算出槽轮机构的其余尺寸圆销中心轨迹半径即曲柄长为槽轮的槽的深度为为圆销半径为滚子与槽轮底部的径向间隙，可根据结构的大小决定，般情况下取。间隙,运动,机构,分析,创新,立异,设计,试验,实验,平台,研制,毕业设计,全套,图纸摘要第章绪论.间歇机构的背景.国内外研究现状及发展趋势国内外间歇机构研究现状国内外间歇机构研究趋势.本次设计的内容和意义第章间歇运动机构的设计.棘轮机构的设计.槽轮机构的设计.不完全齿轮机构的设计.共轭盘形分度凸轮机构的设计第章间歇运动机构试验平台.试验台的简介.电机的选择.减速器的选择.旋转编码器的选择.带的设计.轴的强度校核第章间歇机构的运动分析.槽轮机构运动分析.共轭凸轮运动分析第章总结与展望参考文献致谢第章绪论.间歇机构的背景科学技术的进步与发展使各种生产机械的性能日益完善和复杂，机械化和自动化控制水平日益提高。相应的，对生产机械中的各种执行机构和辅助机构的性能提出了越来越高的要求。尤其在轻工食品纺织电子等行业广泛使用的各种自动机械输送装置中，有许多包含步进机构的机械系统。其特点是将系统输入轴的连续回转运动转换为工作执行机构的间歇转动或移动，从而使系统在其间歇期能完成预期的工艺动作。为了适应不同的工作要求，改善动态性能，提高定位精度，各种间歇机构自发明伊始，人们不断创造众多结构新颖构思巧妙满足各种工艺需要的间歇运动机构。.国内外研究现状及发展趋势国内外间歇机构研究现状在十八世纪后期，由于受当时生产水平的限制，普遍采用槽轮机构星轮机构等结构简单的间歇运动机构，且只有简单的运动分析方法。十九世纪中叶以后，生产水平不断发展，开始出现机构的综合方法。近年来，不少国内外机构学工作者致力于间歇运动机构的研究，取得了些成果，但从事间歇运动机构研究的人并不多，而间歇机构在生产生活中的应用却越来越广泛，因此，对间歇机构试验台的研制很有必要。棘轮机构般用于传递平行轴的运动，在机械中般应用在转速不高和要求间歇转动的装置中，如牛头刨床工具机台的横向进给机构自行车后轴的齿式棘轮超越机构手动绞车中的防逆转机构超越离合器和刹车器等机构。由于棘轮是在非对称应力循环加载下特有的种非弹性循环受力,其结构安全性和寿命评估是设计人员在设计时必须考虑的个重要因素。康国政高庆学者的课题组对贝氏体钢调质钢等循环软化材料的棘轮行为进行了实验研究,结果表明该类材料的棘轮行为具有明显的三阶段特征,即初始的棘轮应变率衰减阶段中段的常棘轮应变率阶段和后期的加速棘轮应变率阶段,并且材料会很快因为过大的棘轮应变而过早失效。由于棘轮行为的复杂性,很多因素的影响都还没有得到合理的考虑,还需要进行大量的实验以及相应的理论研究。槽轮机构具有结构简单,便于制造安装方便等优点,但传统普通槽轮机构在每次驱动曲柄进人或脱离轮槽时,槽轮的瞬时角加速度不为零且方向相反。以致发生方向相反的冲击,引起动载荷,使系统产生不必要的振动,尽管增多槽数等方法可以减缓加速度的峰值,但无法从根本上完全消除。现在有些学者对传统普通槽轮机构进行机构变异,使新型槽轮机构能够在很大程度上克服以上缺点。不完全齿轮机构是由齿轮机构演变而得的种间歇运动机构。不完全齿轮机构是种颇具特色的间歇运动机构,特别是对于低速轻载要求间歇匀速传动的情况,尤为适宜。近年来,很多作者进步对不完全齿轮机构的啮合过程几何参数作了详细的推证,但是,由于不完全齿轮机构的参数众多,关系复杂,交错影响,给设计工作带来很大困难。现行的设计方法,般都是以假想齿轮的齿数模数或中心距为给定条件,再选定些参数,经过相当繁复的运算,得出值。如果值不合要求,则需另选参数,重新计算。由于这些参数并不标志间歇运动的基本特征,因此计算工作量很大,而所得结果往