（定稿）间隙运动机构运动分析及创新设计试验平台研制（全套下载）

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,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.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。我国于年代开始在些工厂和高校着手研究这类机构，在几何学运动学结构设计和动力学方面均取得了些成果，已具备设计开发能力。国内外间歇机构研究趋势近年来，些学者和工程技术人员将间歇机构与其他些机构进行并联组合，实现了较为复杂的工作循环。这类组合机构的特点是设计灵活性较大，可以在不改变原有间歇机构工作特点的情况下，打破原有机构的局限性。此外，些机构学工作者提出了许多灵活多样的变异设计，为间歇机构的创新提供了更为广阔的思路。机构的组合是发展新机构的重要途径之。目前组合机构已在各种自动机械或自动生产线上得到广泛应用。人们尝试将各种基本机构进行适当的组合，使其既能发挥特长，又能避免本身固有的局限性，从而形成结构简单设计方便性能优良的机构系统，以满足生产中所提出的多种要求和提高生产的自动化程度。由于组合机构的结构较复杂，设计计算亦繁复，增加对它研究的困难。近年来，运用电子计算机和采用最优化方法，极大地推进了它的研究进展，因此，今后定会有更多更新的组合机构出现，适应日趋现代化的生产需求。.本次设计的内容和意义间歇运动机构的运动机构与形式层数不穷，并且复杂多变，本设计从简入手，对几种生活中常见并且广泛运用的间歇运动机构进行个结构的设计，设计时先确定机构的动停比，再通过试验台对机构的角位移角速度进行测量，从定性到定量的去研究间歇机构在运动过程中各个物理量的变化情况，让我们在认识的基础上，更加深层次的去了解各种间歇机构的运动特点与工作原理。试验台的设计以及推广，可以弥补当代高校学生重理论，轻实践的缺陷，让更多的学生去了解，认识和创新各种间歇运动机构，还能丰富学生的课堂学习内容，强化学生的动手能力。第章间歇运动机构的设计步进运动间歇机构的运动特点是其输出构件做单向的具有周期性停歇的运动，其运动的特点是单个方向的有规律的动停交替的。如多工位组合机床中，工件装在工作台上，沿转台圆周方向按工艺要求装有几个动力头，转台在步进运动间歇机构的推动下做周期性的分度转位运动，使工件经过不同的工位时，各个动力头完成相应的加工动作，在加工头进行加工的时候，转台作为从动件，处于停歇期，当第个动力头完成加工时，转台转过定的分度角，使工件转到下个工位，进入下个停歇期，让下个动力头再进行加工。步进运动间歇机构应用非常广泛，在金属切削机床冲压机械包装机械及轻工纺织等行业的许多机械设备中都有应用，本论文主要针对棘轮机构槽轮机构不完全齿轮机构及共轭盘形分度凸轮机构做个简单的间隙,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