【文章內容簡介】 凸輪的設計： 凸輪推程為 1? =，回程 2? =，凸輪基圓半徑為 0? ，偏距e=0。 T=60s,小車走直線所對應凸輪的轉角為 1? = ?18021 ?SS =? ，走弧線所對應的凸輪的轉角為 2? =180 1??? =? 。 則推桿的運動規(guī)律如下表所示： 16 表 32 凸輪運動循環(huán)分析 序號 凸輪運動轉角 推桿運動規(guī)律 1 0~? 如圖位臵 2 所示，前輪轉角位 0，推桿處于推程為 2? 的位臵。 2 ? ~180? 推桿 由 2? 上升到1? + 2? ，之后保持遠休 3 180? ~? 回程，通過圓弧過渡，回到 2? 位臵，并保持休止 4 ? ~360? 推桿繼續(xù)回程，推程變?yōu)?0 后保持休止狀態(tài) 根據(jù) 推桿的運動規(guī)律，為了提高精確度，減少過渡時間，并且保證過渡平滑減少沖擊，同時考慮到整體尺寸，設定 凸 輪基圓半徑 ?? mm,滾子半徑為 7mm,則大圓弧半徑為 mm381 ?? ，小圓弧半徑為 ?? ， 可設計圖輪 輪廓曲線 如下圖 （ 34） 所示： 17 圖 34 根據(jù)以上設計，可繪制控制機構總體部署如圖 （ 35） 所示： 圖 35 18 第 4章、 傳動機構及計算 傳動機構的選型 重物下落產生的動力需要經(jīng)過一定的傳動機構調速后傳動到凸輪以驅動前輪轉向機構使前輪轉向。凸輪做整周定速運轉，這就要求傳動機構末端構件能做整周 圓周運動，而傳動機構前端也是整周運轉構件，所以，可以考慮使用帶輪、齒輪、鏈輪為傳動主機構。由于小車整體尺寸比較小，傳動距離較短，所以帶輪以及鏈輪機構不能表現(xiàn)其優(yōu)勢，而且這倆種機構傳動效率低，精度不夠高。再考慮到結構方面，齒輪機構是最好的選擇。 齒輪系的設計 左輪轉速： rpmCSn 1 ?? 凸輪轉速： rpmn 12 ? 總傳動比為： ?12i ? 20592050? 因此，傳動機構由兩級直齒圓柱齒輪傳動。 考慮到小車整體尺寸以及加工精度和難度問題，取齒輪的模數(shù)為m=。 標準齒輪 ,1 ?? ?? cha ,各齒輪參數(shù)如下表： 19 表 41 齒輪參數(shù) 序號 M Z Alpha(壓力角 )/度 d/ 毫米 da/ 毫米 df/ 毫米 db/毫米 b（齒寬） /毫米 1 20 20 20 2 50 20 10 3 20 20 20 4 59 20 10 校核： 各齒輪模數(shù)等參數(shù)都一致，且 Zmin =,17，如果齒數(shù)最大的齒輪滿足齒厚條件，則其他各齒輪也將滿足條件。 m=,z=59,alpha=20? , ,1 ?? ?? cha 則，分度圓齒厚： s= 2m? 齒頂圓半徑 2aa dr? 基圓半徑 2bb dr ? 齒頂圓壓力角： ?????????aba rrarccos? aaainv ??? ?? tan ??? ?? taninv 則齒頂厚度： s ? ??? invinvrrrsaaaa ????? 2 20 求得： ??a? ， , ?? ain vin v ?? 代入式：得 mmsa ? 滿足齒厚條件條件。 所以，所有齒輪都不會有齒廓變尖的情況。整理設計后的齒輪系傳動機構如下圖所示： 圖 41 21 第 5章、 動力機構選型及計算 動力機構是驅動小車運動以及驅動前輪轉向的原動力機構，其輸入能量為鐵塊下落所提供的重力勢能，輸出為驅動軸的轉動動能。就機構的實現(xiàn)形式而言，用繞繩輪直接連接驅動軸作為動力輸出機構最為簡便，能量損耗最低。因此，動力機構的關鍵在于繞繩輪的設計。 小車的運動過程分為啟動 — 穩(wěn)定運轉 — 停止三個階段，在啟 動階段，小車需要較大的驅動力矩來推動小車前進，穩(wěn)定運轉階段要求小車的加速度很小，即驅動輪的轉速基本穩(wěn)定不變，停車階段主要是能量消耗完畢，動能逐漸減少的零，是自動的過程。 因此，需要初步計算出小車的啟動驅動力矩以及穩(wěn)定運驅動轉力矩。 繞繩輪安裝位臵的確定 理論上，繞繩輪安裝在任何一根軸上都能實現(xiàn)小車的驅動和轉向，但是，考慮到傳動效率以及車體穩(wěn)定性問題，把繞繩輪安裝在驅動輪軸上最合適。 理由如下：如圖 （ 41） 定軸齒輪系 設：后輪驅動阻力矩為： 1rM ，前輪轉向阻力矩為： 2rM 假設繞繩輪樁在齒輪 2 的輪軸上，重物下落通過繞繩輪產生的驅動力矩為 eM ，則 傳遞到齒輪 1所在輪軸上的力矩變?yōu)?:12 RRMM e?，因此齒輪副轉動存在扭矩改變的問題，而 2rM ? 1rM ，若果繞繩輪不安 22 裝在驅動輪輪軸上的話，會導致齒輪系傳力負荷過大，一方面會降低傳動效率，另 一方面會加速齒輪磨損，而且對齒輪的各方面性能 要求更高。因此，把繞繩輪安裝在驅動輪輪軸最合適。 控制過程力分析 根據(jù)小車的軌跡，前輪轉向機構一個周期共分為四個階段，只有在過渡階段存在力的改變， 轉向力矩的計算 。 前輪轉向阻力矩為： 2rM 。 摩擦系數(shù)：各構件材料均采用 5A05 鋁合金，滑動摩擦系數(shù)為： ?f ，與木板的滾動摩阻系數(shù)： ?1? ， 摩擦圓半徑為 ? ，各構件長為： il ，轉動副銷釘半徑為 R，彈簧的勁度系數(shù)為 k， 推桿最大推程 p,暫態(tài)推程為 x。 對轉向控制機構做力分 想， 析： 階段 4： 23 圖 51 過渡階段 4，各構件的狀態(tài)如圖 （ 51） 所示，對構件分別做力分析 受力分析圖 （ 53） 如下 圖 521 24 圖 522 圖 523 圖 524 圖 525 對構件 1有： ? ? 21121 c o s rR MlF ???? ??……………………………… （ 51) 對構件 2有： 3212 RR FF ? ……………………………………………… ..(52) 對構建 3有： 23431323 c o s lFlF RR ????? ? ）（ ??………………………… ...(53) 對構件 4有： 54354234 s i nc o s NfnR FFFF ???? ?? ………………………… ..(54) 25 對構件 5有： dFM Re ?? 455 ……………………………………………… (55) 聯(lián)立上述 5式，求得： ? ?? ?33112322132