【文章內(nèi)容簡介】 =。 凸輪的設(shè)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(yīng)凸輪的轉(zhuǎn)角為 1? = ?18021 ?SS =? ，走弧線所對應(yīng)的凸輪的轉(zhuǎn) 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(zhuǎn)角 推桿運動規(guī)律 1 0~? 如圖位臵 2 所示，前輪轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)計圖輪 輪廓曲線 如下圖 （ 34） 所示： 17 圖 34 根據(jù)以上設(shè)計，可繪制控制機構(gòu)總體部署如圖 （ 35） 所示： 圖 35 18 第 4章、 傳動機構(gòu)及計算 傳動機構(gòu)的選型 重物下落 產(chǎn)生的動力需要經(jīng)過一定的傳動機構(gòu)調(diào)速后傳動到凸輪以驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)使前輪轉(zhuǎn)向。凸輪做整周定速運轉(zhuǎn)，這就要求傳動機構(gòu)末端構(gòu)件能做整周圓周運動，而傳動機構(gòu)前端也是整周運轉(zhuǎn)構(gòu)件，所以，可以考慮使用帶輪、齒輪、鏈輪為傳動主機構(gòu)。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(gòu)不能表現(xiàn)其優(yōu)勢，而且這倆種機構(gòu)傳動效率低，精度不夠高。再考慮到結(jié)構(gòu)方面，齒輪機構(gòu)是最好的選擇。 齒輪系的設(shè)計 左輪轉(zhuǎn)速： rpmCSn 1 ?? 凸輪轉(zhuǎn)速： rpmn 12 ? 總傳動比為： ?12i ? 20592050? 因此，傳動機構(gòu)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(shè)計后的齒輪系傳動機構(gòu)如下圖所示： 圖 41 21 第 5章、 動力機構(gòu)選型及計算 動力機構(gòu)是驅(qū)動小車運動以及驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向的原動力機構(gòu)，其輸入能量為鐵塊下落所提供的重力勢能，輸出為驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動動能。就機構(gòu)的實現(xiàn)形式而言，用繞繩輪直接連接驅(qū)動軸作為動力輸出機構(gòu)最為簡便，能量損耗最低。因此，動力機構(gòu)的關(guān) 鍵在于繞繩輪的設(shè)計。 小車的運動過程分為啟動 — 穩(wěn)定運轉(zhuǎn) — 停止三個階段，在啟動階段，小車需要較大的驅(qū)動力矩來推動小車前進，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段要求小車的加速度很小，即驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)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(qū)動力矩以及穩(wěn)定運驅(qū)動轉(zhuǎn)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(qū)動和轉(zhuǎn)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(qū)動輪軸上最合適。 理由如下：如圖 （ 41） 定軸齒輪系 設(shè) ：后輪驅(qū)動阻力矩為： 1rM ，前輪轉(zhuǎn)向阻力矩為： 2rM 假設(shè)繞繩輪樁在齒輪 2 的輪軸上，重物下落通過繞繩輪產(chǎn)生的驅(qū)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(zhuǎn)動存在扭矩改變的問題，而 2rM ? 1rM ，若果繞繩輪不安 22 裝在驅(qū)動輪輪軸上的話，會導(dǎo)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(qū)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(zhuǎn)向機構(gòu)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(zhuǎn)向力矩的計算 。 前輪轉(zhuǎn)向阻力矩為： 2rM 。 摩擦系數(shù)：各構(gòu)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(gòu)件長為： il ，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向控制機構(gòu)做力分 想， 析： 階段 4： 23 圖 51 過渡階段 4，各構(gòu)件的狀態(tài)如圖 （ 51） 所示，對構(gòu)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(gòu)件 1有： ? ? 21121 c o s rR MlF ???? ??……………………………… （ 51) 對構(gòu)件 2有： 3212 RR FF ? ……………………………………………… ..(52) 對構(gòu)建 3有： 23431323 c o s lFlF RR ????? ? ）（ ??………………………… ...(53) 對構(gòu)件 4有： 54354234 s i nc o s NfnR FFFF ???? ?? ………………………… ..(54) 25 對構(gòu)件 5有： dFM Re ?? 455 ……………………………………………… (55) 聯(lián)立上述 5式，求得： ? ?? ?3311