【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 示。那么，主從動(dòng)件的配置方案亦有兩個(gè)：一個(gè)是以?xún)?nèi)凸輪 1 和系桿 4 為主動(dòng)構(gòu)件， 以太陽(yáng)輪 5 為從動(dòng)構(gòu)件；另一個(gè)是以?xún)?nèi)凸輪 1 和太陽(yáng)輪 5為主動(dòng)構(gòu)件，以系桿 4 為從動(dòng)構(gòu)件。本文以第一個(gè)方案為例分析。 傳動(dòng)原理 設(shè)內(nèi)凸輪 1和系桿 4 為主動(dòng)件，并分別輸入一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 1? 、 H? ，此時(shí)凸輪擺桿 3 在繞 G 點(diǎn)擺振的同時(shí)還繞 O 點(diǎn)作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，該內(nèi)凸輪 — 齒輪組合機(jī)構(gòu)具有 NGW 周轉(zhuǎn)輪系的特性。為了便于分析，給機(jī)構(gòu)附加一個(gè)“ H? ”勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為滾子擺桿從動(dòng)件內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)。 設(shè)串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)中內(nèi)凸輪 1的轉(zhuǎn)速為 H1? ，則 H1? 可以表示為： H1? H?? ?? 1 （ 2） 約定內(nèi)凸輪廓線上一個(gè)升降周期為凸輪的一個(gè)峰谷，并設(shè)內(nèi)凸輪的峰谷數(shù)為 N ，則 凸輪 擺桿 3的擺動(dòng)頻率（每秒往復(fù)次數(shù)） f 為： f = ????? 2/)(2/ 11 NN HH ???? （ 3） 設(shè)凸輪副的傳動(dòng)比為 Htii )(13（ it 為凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù)），齒輪副的傳動(dòng)比為 Hzii )(35（ iz 為齒輪的齒數(shù)），則串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件太陽(yáng)輪 5 的角速度 H5? 可表示為： H5? = HH tacH zH tHiii izzii 1)(13)(35)(131 ?? ?????? （ 4） 當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比 Htii )(13所決定的擺桿 3的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為簡(jiǎn)諧振動(dòng)，且角速度的振幅為 A? ，則原組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件太陽(yáng)輪 5的絕對(duì)角速度 5? 即就是機(jī)構(gòu)的輸出角速度就可以表示為： 5? = H? ??? Aaczz ? )( taSin ? （ 5） 式中： A? 是 凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù) it 和運(yùn)動(dòng)參數(shù) 1? 、 H? 的函數(shù)； a 是凸輪擺桿 3的振動(dòng)圓頻率。 ?????? )(2 1 Hfa ??? N （ 6） 綜上，該內(nèi)凸輪 — 齒輪組合機(jī)構(gòu)屬兩自由度平面機(jī)構(gòu)，具有 NGW周轉(zhuǎn)輪系的運(yùn)動(dòng)特性。當(dāng)給主動(dòng)構(gòu)件內(nèi)凸輪 1和系桿 4分別輸入一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)規(guī)律為勻 速轉(zhuǎn)動(dòng)與周向擺振的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 17 圖 3 傳 動(dòng) 路 線 圖 2 凸輪機(jī)構(gòu)綜合 凸輪平衡圓半徑與構(gòu)件長(zhǎng)度的關(guān)系 如圖（ 4）所示 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 18 定義：以凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心 O 為圓心，以 hrr ba ?? 為半徑的圓為凸輪的平衡圓。 設(shè)凸輪擺桿 3 的半臂長(zhǎng)度為 BGL 、 GBL? （ BGL ＝ GBL? ），構(gòu)件角 ?2G ??? BB 機(jī)架長(zhǎng)度 為 OGL ，凸輪擺桿 3的角位移振幅為 A? 。凸輪擺桿 3 上的兩個(gè)凸輪滾子2 分布在平衡圓周上時(shí) ，所形成的圓心角 ?2O 00 ??? BB ，那么構(gòu)件長(zhǎng)度與凸輪南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 19 平衡圓的關(guān)系可描述為： ??? s i n/s i ns i n/0 aGBBG rCBLL ??? ? )t a n/s i n(c o st a n/0 ???? ?????? aOG rCBOCCGOCL （ 7） 由圖（ b）易得凸輪的極半徑差 ： )c o s (2) 222 ABGOGBGOGa llllhr ?? ???????（ ○ 1 )c o s (2)( 222 ABGOGBGOGa llllhr ?? ??????? ○ 2 由 ○ 1 － ○ 2 得 2h=AaAa BGOG rr ll ?? ???? s i n]t a ns i n2)2[s i n(s i ns i n22 ?????? 凸輪峰谷數(shù) N 的確定 由于內(nèi)凸輪廓線 具有軸對(duì)稱(chēng)和中心對(duì)稱(chēng)的要求 ，故峰（谷）數(shù) N必為偶數(shù)。又由于內(nèi)凸輪廓線與擺桿 4 及其上安裝的兩個(gè)凸輪滾子具有幾何封閉的要求，所以在凸輪理論廓線上 B? 之間的峰（谷）數(shù)只能為 ?n （ ?n 0、 3 ? ）?？紤]到機(jī)構(gòu)的整體布局，設(shè)平衡 圓 上 B? 曲線弧所對(duì)的圓心角為四分之一圓周角即 ?90 ，則內(nèi)凸輪廓線的峰（谷）數(shù) N可表示為： 24 ?? nN ?n 0、 3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 8） 由圖 4 知， B點(diǎn)和 B′點(diǎn)的坐標(biāo)可分別表示為： ??????????? ???????? )s i n()s i n( )c os ()c os (00 ???? ????BCOCBBCOCB LLEBODy LLECDCx ? ? ? ? （ 9a） ????????????? ???????? )s i n ()s i n ( )c o s ()c o s (39。039。39。039。39。39。39。????????CBOCBCBOCB LLFBODy LLCFDCx ? ? ? ? ?（ 10a） 將式（ 1）分別代入 上 式，并令 LLLLCBBCOC ??? 39。，則有： ? ?? ?????????? )c os ()s in( )s in()c os ( ??? ???Ly LxBB ? ? ? ? ? ? ?? ?? ?? ? （ 9b） ? ?? ????????? ??? )c os ()s in( )s in()c os (39。39。 ??? ???Ly LxBB ? ? ? ? ?? ?? ?? ?? ? （ 10b） 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 20 寫(xiě)成極坐標(biāo)表達(dá)式，并將式（ 7）代入后得： ???????????????????????????)c o s (s i nc o s)s i n ()s i n (s i ns i n)s i n (t a n)c o s ()s i n (s i n2s i n)(s i ns i n33322????????????????????????HHBHaBrr ? ? （ 9） ????????????????????????????)c o s (s i nc o s)s i n ()s i n (s i ns i n)s i n (t a n)c o s ()s i n (s i n2s i n)(s i ns i n33322????????????????????????HHBHaBrr－? ? ? ?（ 10） 式中 ： H3??＝ 。 ? 為參變量， 其取值范圍為 `0～ 2? ； H3? 為凸輪擺桿 3 的 擺動(dòng)角位移。 公式（ 9）和公式（ 10）分別為凸輪滾子 B和 39。B 的理論廓線方程?？梢宰C明：當(dāng) )(?? 為光滑（高階）可導(dǎo)的周期函數(shù)，且在 ? 的取值區(qū)間 ? ??2,0 內(nèi)為整周期時(shí)，公式（ 9）和公式（ 10）所表示的 內(nèi) 凸輪理論廓線必為光滑的封閉曲線。 進(jìn)一步分析表明：當(dāng) ?? 5~3?A? 時(shí)，式（ 9）中的 B? 近似等于 ??? 、式（ 10）中的 B?? 近似等于 ???? ，那么用下式作為 B點(diǎn)和 B′ 點(diǎn)的共用理論廓線方程其誤差很小。 ????????????????????????????? ?2~0)()(2)()( )(22 C o sS i nS i nS i nS i nS i nrr a 確定齒輪齒數(shù) 與 NGW 周轉(zhuǎn)輪系相類(lèi)似，齒輪齒數(shù) iZ ， HZ 應(yīng)滿足同心條件、安裝條件和鄰接條件。推薦凸輪擺桿 3與其上的扇形齒輪按圖 5 所示確定相位關(guān)系。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 21 圖 5 凸輪擺桿的結(jié)構(gòu) ○ 1 同心條件 為了保證齒輪副正確嚙合，齒輪副中心距應(yīng)等于凸輪副機(jī)架長(zhǎng)度，即： OGHc LmZZy ??? )2（ 式中 ： y ―齒輪副中心距變動(dòng)系數(shù) m－齒輪模數(shù) ○ 2 安裝條件 為了保證凸輪擺桿 3 均勻地安裝在太陽(yáng)輪周?chē)?太陽(yáng)輪的齒數(shù) HZ 應(yīng)等于其周?chē)惭b的凸輪擺桿 3 個(gè)數(shù)的倍數(shù)。 ???? kkz 32H 個(gè)凸輪擺桿個(gè)凸輪擺桿32 ○ 3 鄰接條件 確定凸輪擺桿 3的個(gè)數(shù)時(shí)，應(yīng)保證相鄰兩個(gè)凸輪擺桿 3上安裝的凸輪滾子 2之間不碰撞。 ： 上述介紹了內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)的原理，建立了內(nèi)凸輪平衡圓的概念，給出了內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)的尺度綜合方法。該組合機(jī)構(gòu)在周向振動(dòng)孔加工設(shè)備、振動(dòng)壓力加工設(shè)備等方面有著廣泛的應(yīng)用前 景。應(yīng)用該方法所綜合的內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)具有 如 下特點(diǎn)： (1)內(nèi)凸輪 1與凸輪擺桿 3上對(duì)稱(chēng)安裝的兩個(gè)凸輪滾子 2 同時(shí)接觸，形成幾何封閉 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 22 (2)多個(gè)凸輪擺桿 3 均布在太陽(yáng)輪 5的周?chē)瑢?shí)現(xiàn)功率分流傳遞。 (3)當(dāng)凸輪擺桿 3的個(gè)數(shù)等于 2時(shí)，內(nèi)凸輪的峰谷數(shù) N的取值序列為： 1 ? 。 當(dāng)凸輪擺桿 3的個(gè)數(shù)等于 3時(shí)，內(nèi)凸輪的峰谷數(shù) N的取值序列為： 1 ? 。 (4)機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)的輸出運(yùn)動(dòng)規(guī)律是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)與周向擺振的復(fù)合運(yùn)動(dòng) ,擺振運(yùn)動(dòng)規(guī)律函數(shù)具有兩個(gè)特點(diǎn) :○ 1 光滑可導(dǎo)和周期性 ,○ 2 擺振圓頻率與內(nèi)凸輪 1 相對(duì)于系桿 4 的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度之比值等于凸輪的峰谷數(shù) . (5)內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)中凸輪副的壓力角小 ,機(jī)構(gòu)動(dòng)力傳遞性好 . (6)內(nèi)凸輪廓線光滑連續(xù)且具周行性 ,理論廓線方程通式以顯函數(shù)的形式給出 ,易于數(shù)控加工編程 . 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 23 第三章 內(nèi)凸輪廓形的設(shè)計(jì)與計(jì)算 原始數(shù)據(jù)： ○ 1 主軸回轉(zhuǎn)振動(dòng)規(guī)律 )sin(0 atnnn A?? ，名義轉(zhuǎn)速（勻速分量）rpmn 500450 ?? 無(wú)級(jí)可調(diào) 最大擺振角度 ? ○ 2 主要技術(shù)參數(shù)：最大攻絲直徑： M16。主軸行程： 120mm 振動(dòng)頻率 150300Hz 可調(diào) 初選數(shù)據(jù)： 取凸輪的理想基圓半徑 ar =50mm 滾子半徑 0R ＝ 10mm 齒輪模數(shù) m＝ 2 ， 初定 1Z ＝ 18 2Z ＝ 26 兩對(duì)稱(chēng)滾子的夾角 2? = ?90 即 ? ＝ ?45 凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 ? ＝ 100? (rad/s) 擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 為 )c os ()c os ()c os ( 1233 ????? ?????????? ?? ZZtHAH 30 ??＝ ， f=50Hz 1. 確定機(jī)架與擺桿的尺寸 OCL ＝ BCL = CBL? ＝ L=ar22＝ 22 x50? 36