【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的一種單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。棘輪輪齒通常用單向齒，棘爪鉸接于搖桿上，當(dāng) 搖桿逆時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪便插入棘輪齒以推動(dòng)棘輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)搖桿順時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，棘爪在棘輪上滑過，棘輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為了確保棘輪不反轉(zhuǎn)，常在固定構(gòu)件上加裝止逆棘爪。搖桿的往復(fù)擺動(dòng)可由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)油缸等實(shí)現(xiàn)，在傳遞很小動(dòng)力時(shí)，也有用電磁鐵直接驅(qū)動(dòng)棘爪的。棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度稱為動(dòng)程。動(dòng)程的大小可利用改變驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)或遮齒罩的位置等方法調(diào)節(jié)，也可以在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中加以調(diào)節(jié)。如果希望調(diào)節(jié)的精度高于一個(gè)棘齒所對(duì)應(yīng)的角度，可應(yīng)用多棘爪棘輪機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)常伴有噪聲和振動(dòng)，因此它的工作頻率不能過高 。棘輪機(jī)構(gòu)常用在各種機(jī)床和自動(dòng)機(jī)中間歇進(jìn)給或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位上，也常用在千斤頂上。在自行車中棘輪機(jī)構(gòu)用于單向驅(qū)動(dòng)，在手動(dòng)絞車中棘輪機(jī)構(gòu)常用以防止逆轉(zhuǎn)。 1. 棘輪 2. 機(jī)架 3. 片簧 4. 止回棘爪 5. 棘爪 圖 32 棘輪機(jī)構(gòu)的組成 圖 32 棘輪機(jī)構(gòu)由棘輪、棘爪及機(jī)架組成，用于輸送帶每次步進(jìn)時(shí)的定位。主動(dòng)桿空套在與棘輪固連的從動(dòng)軸上，驅(qū)動(dòng)棘爪與主動(dòng)桿用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連， 當(dāng) 主動(dòng)桿逆時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪便插入棘輪的齒槽，使棘輪跟著轉(zhuǎn)過某一角度，這時(shí)止回棘爪在棘輪的齒 背畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 上滑過。當(dāng)主動(dòng)桿順時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，止回棘爪阻止棘輪發(fā)生順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)棘爪在棘輪的齒背上滑過，此時(shí)棘輪靜止不動(dòng)。棘輪每次步進(jìn)的角度轉(zhuǎn)化為排鏈的步進(jìn)距離，即為相鄰兩杯座之間的距離。 棘輪上取八個(gè)齒槽，均勻分布。齒輪的尺寸，棘輪的位置及杯座間距的關(guān)系公式如式31： L= (1/4) πR （ 31） 其中： L——相鄰杯座間距； R——齒輪半徑。 棘輪機(jī)構(gòu)的作用 棘輪 機(jī)構(gòu)的主要用途有：間歇送進(jìn)、制動(dòng)和超越等。 1. 間歇送進(jìn) 為了切削工件，帶輪需作連續(xù)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)作間歇移動(dòng)。當(dāng)曲柄 1 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)連桿 2 帶動(dòng)搖桿 5 作往復(fù)擺動(dòng)；搖桿 5 上裝有雙向棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪 3，棘輪 4與絲杠 6 固連，棘爪帶動(dòng)棘輪作單方向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使螺母（即工作臺(tái)）作間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。若改變驅(qū)動(dòng)棘爪的擺角，可以調(diào)節(jié)進(jìn)給量；改變驅(qū)動(dòng)棘爪的位置（繞自身軸線轉(zhuǎn)過 180176。后固定），可改變進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向。 圖示 32 為杠桿控制的帶式制動(dòng)器，制動(dòng)輪與外棘輪 2 固結(jié)，棘爪 3 鉸接于制動(dòng)輪 4 上 A 點(diǎn)，制 動(dòng)輪上圍繞著由杠桿 5 控制的鋼帶 6。制動(dòng)輪 4 按逆時(shí)針方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，棘爪 3 在棘輪齒背上滑動(dòng)，若該輪向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則 4 輪被被制動(dòng)。 圖示 32 的棘輪機(jī)構(gòu)可以用來實(shí)現(xiàn)快速超越運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)由蝸桿傳到蝸輪，通過安裝在蝸輪上的棘爪 3 驅(qū)動(dòng)棘輪固連的輸出軸 5 按圖示 32 方向慢速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)需要軸快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可按輸出軸的方向快速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸上的手柄，這時(shí)由于手動(dòng)轉(zhuǎn)速大于蝸輪轉(zhuǎn)速，所以棘爪在棘輪齒背滑過，從而在蝸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可用快速手動(dòng)來實(shí)現(xiàn)輸出軸超越蝸輪的運(yùn)動(dòng)。 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要應(yīng) 考慮：棘輪齒形的選擇、模數(shù)齒數(shù)的確定、齒面傾斜角的確定、行程和動(dòng)停比的調(diào)節(jié)方法。 1．棘輪齒形的選擇 圖示 32 為常用齒形，不對(duì)稱梯形用于承受載荷較大的場(chǎng)合；當(dāng)棘輪機(jī)構(gòu)承受的載荷較小時(shí)，可采用三角形或圓弧形齒形；矩形和對(duì)稱梯形用于雙向式棘輪機(jī)構(gòu)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 2．模數(shù)、齒數(shù)的確定 與齒輪相同，棘輪輪齒的有關(guān)尺寸也用模數(shù) m 作為計(jì)算的基本參數(shù)，但棘輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)要按棘輪的頂圓直徑 da 來計(jì)算，如式 32： m = da/z （ 32） 棘輪齒數(shù) z 一般由棘輪機(jī)構(gòu)的使用條件和運(yùn)動(dòng)要求選定。對(duì)于一般進(jìn)給和分度所用的棘輪機(jī)構(gòu)，可根據(jù)所要求的棘輪最小轉(zhuǎn)角來確定棘輪的齒數(shù)（ z ≤250，一般取 z = 8～ 30），然后選定模數(shù)。 3．齒面傾斜角的確定 棘輪齒面與徑向線所夾 α 稱為齒面傾斜角。棘爪軸心與輪齒頂點(diǎn)的連線與過 A點(diǎn)的齒面法線 nn 的夾角 β 稱為棘爪軸心位置角。 為使棘爪在推動(dòng)棘輪的過程中始終緊壓齒面滑向齒根部，應(yīng)滿足棘齒對(duì)棘爪的法向反作用力 N 對(duì)心軸的力矩大于摩擦力 Ff（ 沿齒面）對(duì)心軸的力矩 從而 Ff/N tanβ 因?yàn)? f = tan = Ff/N 所以 tanβ tanφ 即 β φ （ 33） 式中 f 和分別為棘爪與棘輪齒面間的摩擦系數(shù)和摩擦角，取 f=。 輸送帶 輸送帶是帶動(dòng)杯座實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)杯座到不同工位進(jìn)行操作的傳送裝置。輸送帶是通過雙排鏈傳 動(dòng)實(shí)現(xiàn)其傳動(dòng)的，那么，杯座與鏈條之間是如何連接的呢？在圖 33 中給出了簡(jiǎn)圖： 圖 33 杯座與鏈條聯(lián)接關(guān)系簡(jiǎn)圖 從圖 33 中可以看出，杯座與鏈條是通過中裝片連接在一起的，從而實(shí)現(xiàn)了杯座隨鏈條的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 輸送帶采用了雙排鏈傳動(dòng)。打開機(jī)架的左側(cè)蓋，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪可以調(diào)整鏈輪的位置，達(dá)到鏈條張緊的目的，以防止鏈條垂度過大引起的嚙合不良和振動(dòng)等現(xiàn)象。鏈條及輸送導(dǎo)軌的潤(rùn)滑均采用使用油脂。 目前市場(chǎng)上銷售的輸送帶有以下幾種： 1）強(qiáng)力型輸送帶：尼龍輸送帶（ NN 輸送帶）和聚酯輸送帶（ EP 輸送帶），其中聚酯輸送帶每平米比尼 龍輸送帶高 1 元。 其中尼龍輸送帶的價(jià)格為： ? 尼龍 100（ NN100 輸送帶）： 20 元 /平米。 ? 尼龍 150（ NN150 輸送帶）： 22 元 /平米。 ? 尼龍 200（ NN200 輸送帶）： 24 元 /平米。 2） . 耐熱輸送帶：普通耐熱輸送帶和 Ep 耐熱輸送帶 表 31 普通耐熱輸送帶各參數(shù) 型號(hào) 最高試驗(yàn)溫度 /℃ 最高短時(shí)運(yùn)行溫度 /℃ 代號(hào) 價(jià)格 （元 /平米） Ⅰ 100 150 T1 22 Ⅱ 125 170 T2 24 Ⅲ 150 200 T3 27 Ⅳ 175 250 T4 30 表 32 Ep 耐熱輸送帶各參數(shù) 型號(hào) EP100 價(jià)格 元 /平米 EP200 價(jià)格 元 /平米 EP300 價(jià)格 元 /平米 Ⅰ 30 34 38 Ⅱ 34 38 42 Ⅲ 38 42 44 Ⅳ 42 44 46 表 31 為普通耐熱輸送帶各參數(shù)，表 32 為 Ep 耐熱輸送帶各參數(shù)。從表 31 和表 32中比較后我們選擇的輸送帶是普通耐熱輸送帶 Ⅱ 型，溫度條件滿足要求，并且價(jià)格也適中。 綜合以上各方面，機(jī)架及傳動(dòng)部件滿足了立體花式冰淇淋成型機(jī)的工藝要求，同時(shí)也達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 料 斗組件的設(shè)計(jì) 送料機(jī)構(gòu)采用的是以 V型儲(chǔ)料，經(jīng)偏心輪導(dǎo)向的方式運(yùn)動(dòng)的，偏心輪固定在 V型料槽右下側(cè)，偏心輪高低可調(diào)，在調(diào)整部位安裝一個(gè)強(qiáng)力彈簧，可根據(jù)工件直徑的大小，調(diào)整偏心輪向 V型料槽的挺進(jìn)的尺寸。 料斗固定在分度頭的右側(cè)不動(dòng)，在料斗下面設(shè)計(jì)送料滑槽 A，滑槽的高度可調(diào)（由手輪 B 來調(diào)整：手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)可使 α角的大小產(chǎn)生變化，導(dǎo)致 h 的數(shù)值也隨之發(fā)生變化，從而達(dá)到適合不同直徑的工件的調(diào)整使用）調(diào)整的幅度為 50mm以上，由汽缸推動(dòng)滑槽向左或向右運(yùn)動(dòng)。料斗 V型槽兩側(cè)斜板可調(diào)，調(diào)整范圍各 30mm。 接料部位，如沒什么特殊 地要求，就在出料口裝一個(gè)斜板，使由下料汽缸推出的冰淇淋料經(jīng)斜板自由滾落至下方的接料箱中。 機(jī)體結(jié)構(gòu)全采用鋼板焊接而成，整體穩(wěn)固，可以承受更大負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)，使用高剛性線性滑軌，能達(dá)到運(yùn)動(dòng)速度快、高效能、震動(dòng)小、使用壽命長(zhǎng)的要求。且操作簡(jiǎn)單，占用空間小，可以完全滿足生產(chǎn)形式及需求。 料斗組件示意圖如圖 34： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 34 料斗組件示意圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 35 調(diào)整板示意圖 圖 36 支承板示意圖畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 37 接料槽示意圖 圖 38 蓋板示意圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 模具頭組件 所設(shè)計(jì) 的模具頭是立體花式冰淇淋成型機(jī)的一個(gè)十分重要的結(jié)構(gòu)部件，其設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到冰淇淋產(chǎn)品的花型完美與否、品種數(shù)量多少以及灌注質(zhì)量的好壞。 圖 39 模具頭組件示意圖 我們所設(shè)計(jì)的立體花式冰淇淋成型機(jī)模具頭部分在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上采用了一些鑄鋁的板件、鑄件，是在原有資料基礎(chǔ)上，經(jīng)過老師的指導(dǎo)以及自己的深思熟慮而逐漸設(shè)計(jì)出來的。該部件結(jié)構(gòu)合理、布局緊湊、外形簡(jiǎn)潔，整體協(xié)調(diào)，給人一種賞心悅目的清新之感。 模具造型頭 通過軟件程序的配置與模具造型頭的更換，以及氣動(dòng)有關(guān)參數(shù)的調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)多種立體花式冰淇淋的造型 。模具造型頭要求與立軸固連，更換方便靈活，在結(jié)構(gòu)和尺寸上具有一定的互換性。所設(shè)計(jì)的模具頭在模具造型頭轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)過程中套筒及接料口相對(duì)不動(dòng)，要求套筒與模具頭有較高精度的間隙配合。 材料選擇及熱處理、公差配合、潤(rùn)滑及其它 造型頭材料大多選用鑄鋁合金，大件選用 ZAL102，如固定板、活動(dòng)板、支腳架等，這是因?yàn)殍T鋁合金具有鑄造性能好、密度較小，質(zhì)量較輕、外觀漂亮等優(yōu)點(diǎn)。 ZLA102 合金板的上、下面均經(jīng)拋光處理，這樣可以增加結(jié)構(gòu)的外形美觀，上面安裝位置有凸臺(tái)，減少加工面，降低加工成本。而活 動(dòng)板由于要有導(dǎo)柱，導(dǎo)套裝置，其下面必畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 須有凸臺(tái)部分，用于安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套。導(dǎo)套材料選用 ZQSn663，導(dǎo)柱采用不銹鋼；導(dǎo)柱導(dǎo)套間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故他們之間的配合采用間隙配合；導(dǎo)套與活動(dòng)板之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，采用壓配或過渡配合，導(dǎo)柱必須保證與上、下面垂直，在設(shè)計(jì)中是靠導(dǎo)柱上采用軸肩與固定板的下表面相接觸的方法來將導(dǎo)柱與固定板的垂直度控制在許可偏差范圍之內(nèi)。在導(dǎo)柱加工時(shí)，只要保證加工軸肩端面的進(jìn)刀方向與導(dǎo)柱的軸心線相垂直就能保證加工出來的導(dǎo)柱安裝后與固定板的垂直度。為了在裝配時(shí)保證這種垂直關(guān)系，導(dǎo)柱的上端與固定板配合處采用間隙配合，保證軸肩端面與固定板之間的接觸。 對(duì)于不同的立體花式冰淇淋產(chǎn)品，在模具造型頭中執(zhí)行缸的形成范圍也是不同的。為了適應(yīng)產(chǎn)品更換的要求，檔塊之間的距離必須是可調(diào)的，因此，檔塊不采用固定的擋塊，而采用可以調(diào)整的檔塊。對(duì)于直行升降氣缸，只要松開支撐柱的上、下檔塊，調(diào)整移動(dòng)到所需位置，再擰緊檔塊上螺釘，即可實(shí)現(xiàn)模具造型頭上、下動(dòng)作的行程。 為了提高使用壽命，在導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間需要潤(rùn)滑，采用油環(huán)結(jié)構(gòu)，開油杯孔即可實(shí)現(xiàn)。為使在安裝過程中調(diào)整