（完稿）间隙运动机构运动分析及创新设计试验平台研制（CAD全套）

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现。棘轮为从动件，可实现单向间歇步进运动。由于电机做单向的旋转，而棘轮机构的主动件棘爪为往复运动，因此不能直接将主动轴与棘爪连接，需要个连杆机构与主动轴连接，将主动轴的单向旋转变成棘爪的往复摆动。本文中主要是对棘轮连杆机构进行设计。图由个偏心圆连杆摆杆棘爪和棘轮组成，偏心圆与主动轴安装在主动轴上，带动连杆摆动，连杆与装在从动轴上的摆杆连接，再由摆杆带动棘爪做往复摆动，使棘轮做步进运动。图棘轮机构三维图由于直接从机构上很难计算出各个部件的参数，所以可以将此机构简化成个四连杆的曲柄摇杆机构。如图所示图棘轮机构简化后的曲柄摇杆机构图杆为偏心圆轴到偏心圆孔的距离，为偏心圆和棘轮的中心距，为连杆两圆孔距离，为棘轮轴到下端孔距离，做匀速单向旋转，做往复摆动，的摆角作为棘轮每次运动的转角。设计时先确定两轴之间的中心距，再确定棘轮每次运动转过的角度，然后根据满足四连杆形成曲柄摇杆机构的条件，即各杆满足得出转动副为周转副的条件是最短杆长度最长杆长度其余两杆长度之和组成该周转副的两杆中必有杆为最短杆当最短杆为连架杆时，机构为曲柄摇杆机构，所以杆为最短杆，且为连架杆。棘轮机构的参数选择本文采用不对称梯形齿，齿数与棘轮最小转角有关试验台用的棘轮载荷不大，故可以增加齿数，避免空载时冲击过大，确定棘轮模数与齿数，有棘轮顶圆直径齿距图棘轮和棘爪的尺寸齿根圆式中棘轮轮齿的齿高。棘齿工作面倾角的大小通常为正值，棘轮的齿数和模数确定之后，棘轮和棘爪其余的尺寸均可查表确定。棘爪位置的确定过点做⊥，图并根据选定的角做棘爪方位线，并在其上截取为棘爪长，为即为棘爪轴心。在线上从点截取棘爪工作面边长。自点引直线与成在此直线上从点起取为棘爪非工作面边长。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。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。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设计与运动分析。.棘轮机构的设计棘轮机构可分为齿式和摩擦式两类，每类中又有几种不同的结构形式。齿式棘轮机构主要由棘爪和齿式棘轮组成般棘爪为主动件，其运动可由连杆机构凸轮机构液压气动或电磁铁等实现。棘轮为从动件，可实现单向间歇步进运动。由于电机做单向的旋转，而棘轮机构的主动件棘爪为往复运动，因此不能直接将主动轴与棘爪连接，需要个连杆机构与主动轴连接，将主动轴的单向旋转变成棘爪的往复摆动。本文中主要是对棘轮连杆机构进行设计。图由个偏心圆连杆摆杆棘爪和棘轮组成，偏心圆与主动轴安装在主动轴上，带动连杆摆动，连杆与装在从动轴上的摆杆连接，再由摆杆带动棘爪做往复摆动，使棘轮做步进运动。图棘轮机构三维图由于直接从机构上很难计算出各个部件的参数，所以可以将此机构简化成个四连杆的曲柄摇杆机构。如图所示图棘轮机构简化后的曲柄摇杆机构图杆为偏心圆轴到偏心圆孔的距离，为偏心圆和棘轮的中心距，为连杆两圆孔距离，为棘轮轴到下端孔距离，做匀速单向旋转，做往复摆动，的摆角作为棘轮每次运动的转角。设计时先确定两轴之间的中心距，再确定棘轮每次运动转过的角度，然后根据满足四连杆形成曲柄摇杆机构的条件，即各杆满足得出转动副为周转副的条件是最短杆长度最长杆长度其余两杆长度之和组成该周转副的两杆中必有杆为最短杆当最短杆为连架杆时，机构为曲柄摇杆机构，所以杆为最短杆，且为连架杆。棘轮机构的参数选择本文采用不对称梯形齿，齿数与棘轮最小转角有关试验台用的棘轮载荷不大，故可以增加齿数，避免空载时冲击过大，确定棘轮模数与齿数，有棘轮顶圆直径齿距图棘轮和棘爪的尺寸齿根圆式中棘轮轮齿的齿高。棘齿工作面倾角的大小通常为正值，棘轮的齿数和模数确定之后，棘轮和棘爪其余的尺寸均可查表确定。棘爪位置的确定过点做⊥，图并根据选定的角做棘爪方位线，并在其上截取为棘爪长，为即为棘爪轴心。在线上从点截取棘爪工作面边长。自点引直线与成在此直线上从点起取为棘爪非工作面边长。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