（优秀毕业全套设计）间隙运动机构运动分析及创新设计试验平台研制（整套下载）

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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。槽轮的角位移为其中为圆销中心轨迹半径与中心距的比。槽轮的角速度为为拨盘的角速度，为拨盘的转角槽轮的角加速度为ε槽轮在工作时，槽轮的角速度不是个常数，在转位的开始与终止时，均存在着角加速度，具有定的冲击，槽轮的转速越快，槽轮的槽数越小，则槽轮在转位时存在的冲击就越大，因此槽轮虽然工作可靠，机械效率较高，但是般并不适宜用于高速场合。.不完全齿轮机构的设计不完全齿轮机构是由普通渐开线齿轮演变而来的，其与普通渐开线齿轮的主要不同点是在主从动轮上都没有布满全部的齿轮，不完全齿轮的结构形式，般分为外啮合式和内啮合式两种，当从动轮的直径变为无穷大的时候，就不再是不完全齿轮机构，而变成了不完全齿轮齿条机构了。不完全齿轮机构的运动形式如图和所示当主动轮连续转动时，从动轮做单向间歇转动，主动轮每转周，从动轮转周，从动轮在自身转周中停歇次，当从动轮处于停歇阶段的时候，主动轮上的锁止弧与从动轮上的锁止弧相互配合止住，以保证从动轮在停歇期间处于预定的位置而不随着主动轮的转动被带动。由于不完全齿轮机构中的主动轮和从动轮的假想齿数即假设主动轮与从动轮的分度圆上布满轮齿时的齿数和主动轮从动轮上锁止弧的数目以及锁止弧之间的实际齿数可在很大的范围内做自由调整，因此不完全齿轮机构的些运动参数，如从动轮每转周的停歇次数，每次停歇的时长，每次运动的转角等可以调整的参数比槽轮机构要大的多，因此不完全齿轮机构的设计更加的灵活多变。但是由于不完全齿轮在啮合的开始与终止时刻的冲击比较大，因此动力学特性比较差。如果附加瞬心机构以调整不完全齿轮的动力学特性，则会增加不完全齿轮机构设计的复杂性，因此，不完全齿轮机构般也多用于低速轻载的场合。图外啮合不完全齿轮机构图内啮合不完全齿轮机构主动轮从动轮主动轮从动轮不完全齿轮机构的齿廓曲线也采用渐开线，但是又与普通齿轮的啮合过程有所不同。般的标准齿轮机构在啮合过程中重叠系数总是大于的，即当前面对齿轮没有完全脱离的时候，后面对齿轮已经进入啮合状态，所以每对齿轮的啮合点从头至尾都在啮合线上，进入时的啮合点为，分离时啮合点为。不完全齿轮机构的啮合过程又分为种，单齿啮合与多齿啮合。当不完全齿轮机构的主动轮上只有个齿的时候，啮合过程分为三个段开始啮合时如图所示，主动轮的轮齿与处于停歇的从动轮轮齿接触时，从动轮才开始转动，因此，起始啮合点是由从动轮的停歇位置确定的，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。由轴起逆时针度量。根据凸轮运动时坐标系的变换可列出方程由于可得且因此可得,将所得结果代入矩阵方程中，可得凸轮理论廓线上点的方程为换算成极坐标方程为当,时当时,时,时当时,时上述式中凸轮与转盘的中心距转盘的节圆半径滚子半径凸轮的转角，由起逆时针度量和凸轮理论廓线和工作廓线的向径角，有起逆时针度量转盘上第个滚子的起始位置角由起逆时针度量转盘上第个滚子的位置角，计算用的辅助角值按的分子和分母的取值来判断，即根据分子与分母的正负来判断所在的象限，从而决定的角度的大小。压力角的计算压力角的定义为与凸轮理论轮廓线上的点接触的滚子中心处的速度与公法线所夹锐角。在图中，与连心线相交于点，即为凸轮与转盘的相对速度瞬心。延长，由作其垂直线，由点作其垂线，。根据是相对瞬心速度的关系可知因此可求得由此可知，压力角的大小与和有关，而与头数及运动规律无关。与第三个滚子接触的凸轮理论廓线与工作廓线方程辅助坐标系的建立图凸轮轮廓方程式的坐标变换为与第三个滚子接触的凸轮廓线与工作廓线的辅助坐标系，与跟滚子起始位置处相接触的凸轮理论廓线向径重合，计算方式与滚子类似，需要将公式中的替换为。再将所得结果转换为在坐标中的坐标滚子在其起始位置时，滚子中心与凸轮轴心的连心与间的夹角，即与间夹角滚子在其起始位置时，滚子中心与凸轮轴心的连心与间的夹角，即与间夹角由于恒为正值，因此也恒取正值本设计为双头式滚子的盘形分度凸轮机构，选取中心距为，根据设计时要求的不产生自交现象及最大压力角和能形成凸轮理论廓线的的曲线图。最后取得.为合适的参数滚子半径,取，计算时，由于凸轮分度期转位角为，为精确计算凸轮轮廓曲线，取.，即每个步长的无量纲时间为.，则转盘的分度期角位移分成三个阶段，即图按最大压力角选用的曲线图图能形成凸轮理论廓线的最大允许值曲线图图不产生自交现象的曲线图当当当当凸轮转角为.时，该转角所对应的点为凸轮理论廓线的拐点，即与滚子接触的末点，因为此时与滚子接触的理论廓线与跟滚子接触的理论廓线具有相同的和，但凸轮的工作廓线的转角与理论廓线的转角又不相同，经计算，当凸轮转角为.时，此时与滚子接触的实际工作廓线与跟滚子接触的实际工作廓线有相同的和。将计算轮廓点的方程式输入中，每隔.取个值，凸轮的实际工作廓线分为两端，以.为转角，分度期转角为，设计时总共取点个，停歇期转角为半圆弧，将各个点导入中，最后绘制出凸轮的轮廓曲线，如图所示，图实际绘得凸轮轮廓曲线图凸轮前后两个凸轮片呈对称安装，且错开定的相位角，安装相位角为.前后两部分的滚子运动情况相同，只是有个相位角之差而已。凸轮的三维模型图如图所示图凸轮三维模型图第章间歇运动机构试验平台.试验台的简介以槽轮机构为例，试验平台如下图所示图试验台简图槽轮机构试验平台如图所示，槽轮机构试验平台主要由几个部分组成，分别为套在减速器主轴上的拨盘，与拨盘配合做间歇运动的槽轮，槽轮被固定在轴上，轴由前后两个轴承座进行固定与定位，减速器前后各有个轴，前轴与拨盘连接，在后面的轴上则与旋转编码器连接，当电机转动，通过带轮传动，与减速器连接时，减速器上的转速就可以被旋转编码器所捕获，测出我们所要的主动轴的转速，拨盘转动时，转臂上的圆销会进入槽轮的槽内，从而带动槽轮做分度运动，在槽轮轴的尾部，也被安置了个旋转编码器，槽轮与轴通过过盈配合对槽轮进行个轴向定位，防止槽轮在运动过程中由于冲击过大导致轴向窜动，引起试验台的测试误差，轴上有键槽，键槽与槽轮的毂通过键连接，确定了槽轮的径向定位，当槽轮转动时，键起到了个传递转速的作用，带动了轴的转动，又因轴尾部与编码器连接，所以轴的转速这时被编码器所捕获，从而测出轴的转速，转过的位置，以及轴的加速度变化，又因轴与槽轮同时运动，所以对轴所测得的数据也为槽轮机构的运动数据。相应的，其他三个间歇机构，棘轮机构，不完全齿轮机构与共轭分度凸轮机构，根据设计时确定的各个部件的距离，调节减速器与轴之间的中心距，也可以由旋转编码器测出减速器轴与从动轴之间的运动数据，再通过分析主动轴与从动轴之间的角速度比，转过的角位移之比等，确定些间歇机构的运动参数，如间歇机构的动停比，加速度的变化对机构的冲击等。棘轮机构的参数本文中棘轮机构的参