【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ?和 f? ，計(jì)算時(shí)均恒取絕對(duì)值。 （ 2） 量綱 ——位移 S ifS??? 式中 i? ——轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)角 (rad)或 (176。 )。 f? ——轉(zhuǎn)盤(pán)的分度期轉(zhuǎn)位角 (rad)或 (176。 )。 i? 和 f? 計(jì)算時(shí)均恒取絕對(duì)值。故在分度凸輪機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)盤(pán)的 S 恒為正值。 （ 3） 量綱 ——速度 V f f 22f f 1twdsV = wd t w????? 式中 1w —凸輪的角速度 (rad/s)； 2w ——轉(zhuǎn)盤(pán)的角速度 (rad/s)； 1w 和 2w 計(jì)算時(shí)均恒取絕對(duì)值，即不管 1w 和 2w 同向還是異向，總不帶正負(fù)號(hào)，在分度凸輪機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)盤(pán)的 V 恒為正值。 (4)量綱 ——加速度 A 22f f 22 2f f 1twdVA= d T w?????? 式中 2? ——轉(zhuǎn)盤(pán)的角加速度 (rad/s2 )。 2? 和 2w 同向時(shí)為正，異向時(shí)為負(fù)，轉(zhuǎn)盤(pán)的 A 為正值表示 A 與 V 同向， A 為負(fù)值表示 A 與 V 異向。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 16 (5)量綱 2j 躍度 23f f 22 3f f 1tjdAJ= jd T w????? 式中 2j ——轉(zhuǎn)盤(pán)的躍度 (rad／ s3 )。 2j 與 2w 同向時(shí)為正，異向時(shí)為負(fù)，轉(zhuǎn)盤(pán)的J 為正值時(shí)表示 J 與 V 同向， J 為負(fù)值時(shí)表示 J 與 V 異向。 弧面分度凸輪機(jī)構(gòu) 常用的幾種運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一般是由幾種基本運(yùn)動(dòng) (矩形曲線、簡(jiǎn)諧曲線和多項(xiàng)式曲線等 )組合或變形而來(lái)的。這些運(yùn)動(dòng)曲線各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了定量的表示運(yùn)動(dòng)曲線的性能，引入下列各特性值 ① 最大速度 V； ② 最大加速度 A； ③ 最大躍度 J。 1） .余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律又叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律，該運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度按余弦規(guī) 律變化，位移按簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律變化。其特征值的計(jì)算公式為 : 231S c os2si n2c os2si n2TATJT???????????（ 1 T）V= 這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，行程始末 (T=0 和 1)時(shí)： V=0,A=177。 Amax=177。 2? /2=177。 ,J=? 行程中點(diǎn) (T=1／ 2)時(shí)： S=, V=Vmax=? /2=,A=0,J=Jmax= 2） .正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 這種運(yùn)動(dòng) 規(guī)律加速度按正弦規(guī)律變化，位移按擺線在縱坐標(biāo)軸上的投影規(guī)律變化。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 17 其計(jì)算公式為 212si n 22 c osTJ????????S=T sin2 TV=1cos2 T A=22T 這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，行程始末 (T=0 和 1)時(shí)： V=0, A==Jmax=4 2? = 行程中點(diǎn) 時(shí)： S=,V=Vmax=2,A=0,J=Jmax= 在 T=1/4 和 T=3/4 時(shí)， A=177。 Amax=177。 2? =177。 ,J=0 3） .改正正 弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律由三段組成：在行程的中間一段為周期較長(zhǎng)的正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而在行程的始末兩段為周期較短的正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這樣可使行程的始末部分位移變化比較明顯，便于制造和檢測(cè)。同時(shí)可使行程中間部分的速度和加速度變化比較平緩，動(dòng)力學(xué)性能更好，常用的 Ta=1/8，圖 3． 2 為其位移、速度、加速度和躍度等運(yùn)動(dòng)曲線。其計(jì)算公式如下： (1)行程開(kāi)始部分周期較短的正弦加速度段 0≤T≤1/8 231[ si n 4 ]44(1 c os 4 )44si n 4416c os 44S T TVTATJT????????????????????? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 18 本段開(kāi)始時(shí) (T=0)S=0,V=0,A=0, 3J=J m a x =16 /(4+ ) =?? 本段終了時(shí) (T=Ta=1/8) 2S =( 2)/(8 +32 ) =0. 22Va = / ( 4 ) m a x 4 / ( 4+ ) =5. 330aAa AJa??????????? (2)行程中間部分周期較長(zhǎng)的正弦加速度段 1/8≤ T≤ 7/8 231 9 4[ 2 s i n ]4 4 344(1 3 c os )4344sin4316 4c os3 ( 4 ) 3TSTTVTATJ???????? ? ??? ? ???? ? ???????????? 本段中點(diǎn)處 (T=1/2)的 S=1/2， 3m a x 4 / ( 4 )0m a x 16 / ( 12 3 ) 23. 16VVAJJ????? ? ??? ? ? ? ? ? ? 本段終了處 (T=7/8)的 1 ( 7 3 4 ) / ( 8 3 2 ) 0 .9 80 .4 4m a x 5 .5 30S b S aVbAb AJb??? ? ? ? ? ??? ? ? ?? (3)行程終了部分周期較短的正弦加速度段 7/8≤T≤1 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 19 231 1 4[ 4 s i n ]4 4 34(1 c os 4 )44s i n 4 ]416c os 43 ( 4 )TSTVTATJT?????????????? ? ????????? 本段終了時(shí) S=1,V=0,A=0,J=Jmax= 圖 改進(jìn)正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的比較 表 31 幾種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律主要特性值及其適用場(chǎng)合 序 號(hào) 運(yùn)動(dòng)規(guī)律名稱 特性值 適用場(chǎng)合 Vmax Amax Jmax (AV)max 1 余弦加速度 ? ? （ ） ? 中低速，中載 2 正弦加速度 ? ? ? 中速，輕載 3 345 次多項(xiàng)式 ? + ? 中高速中載 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 20 4 改進(jìn)等（ Ta=1/4） ? ? 中低速重載 5 改進(jìn)梯形加速（ Ta=1/8） ? ? ? 高速輕載 6 改進(jìn)正弦加速（ Ta=1/8） ? + ? 中高速， 中重載 綜上所述可知，評(píng)定和選擇運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，總希望 Vmax、 Amax、 Jmax 等值愈小愈好，等速度和等加速度雖然速度或加速度最小，但連續(xù)性差，并無(wú)實(shí)用價(jià)值。正弦加速度連續(xù)性好，表達(dá)式簡(jiǎn)單，是過(guò)去最常用的中、高速?gòu)膭?dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律。幾種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)律由于各特征值都不高，應(yīng)用較廣?？梢?jiàn)，這些特征值是互相制約的，不存在各項(xiàng)特征值都很小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這就需要針對(duì)具體情況權(quán)衡主次，選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律。 為保 證周期性、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)步進(jìn)，弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)要求所選用的運(yùn)動(dòng)曲線必須要運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、沖擊載荷小，壽命長(zhǎng)、分度精確，因此一般要求采用：正弦加速度、改進(jìn)等速度、改進(jìn)正弦加速度和改進(jìn)梯形加速度等運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 弧面凸輪機(jī)構(gòu) 基本 結(jié)構(gòu) 弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的基本型式 弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)用于兩垂直交錯(cuò)軸間的間歇分度步進(jìn)傳動(dòng)。如圖 所示，主動(dòng)凸輪 1 的基體為圓弧回轉(zhuǎn)體，凸輪輪廓制成凸脊?fàn)睢膭?dòng)盤(pán) 2 上裝有若干個(gè)沿轉(zhuǎn)盤(pán)圓周均勻分布的滾子，滾子的軸線沿轉(zhuǎn)盤(pán)的徑向線。當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，其分度段輪廓推動(dòng)滾子，使轉(zhuǎn)動(dòng)分度轉(zhuǎn)位，如圖 （ a）所示。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到其停歇段輪廓時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)上的兩個(gè)相鄰滾子跨夾在凸輪的圓環(huán)面凸脊上，使轉(zhuǎn)盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖 （ c） 所示，所以這種機(jī)構(gòu)不必附加其他裝置，就能獲得很好的定位作用，并且可以通過(guò)調(diào)整中心距來(lái)消除滾子與凸脊之間的間隙及補(bǔ)償磨損。 轉(zhuǎn)盤(pán)在分度期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可按轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等工作要求進(jìn)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 21 行設(shè)計(jì)，所以這種機(jī)構(gòu)特別適用于高速、高精度分度的場(chǎng)合?；∶娣侄韧馆嗩愃朴诰哂凶兟菪堑幕∶嫖仐U，轉(zhuǎn)盤(pán)相當(dāng)于渦輪，滾子相當(dāng)于渦輪的齒，所以弧面分度凸輪也有單頭和多頭及左旋和右旋之分，凸輪和轉(zhuǎn)盤(pán)間轉(zhuǎn)動(dòng)方向的關(guān)系，可應(yīng)用類似蝸桿 渦輪傳動(dòng)的方法來(lái)判定。圖 2． 2 所示為單頭左旋弧面分度凸輪?；∶娣侄韧馆啓C(jī)構(gòu)在國(guó)外又稱為蝸桿凸輪分度機(jī)構(gòu)或滾子齒分度機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)凸輪一般做等速連續(xù)旋轉(zhuǎn)，但有時(shí)由于需要轉(zhuǎn)盤(pán)有較長(zhǎng)的停歇時(shí)間，也可使凸輪作間斷性的旋轉(zhuǎn) [26][27]。 如下圖： (a)從動(dòng)盤(pán)分度期開(kāi)始后不久的位置； (b)從動(dòng)盤(pán)分度期中間的位置； (c)從動(dòng)盤(pán)停歇期間的位置 圖 弧面分度凸輪機(jī)構(gòu) 弧面凸輪機(jī)構(gòu) 工作特點(diǎn) 弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)是一種性能良好的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它具有如下特點(diǎn)： 1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，承載能力在凸輪機(jī)構(gòu) 中是最大的。 2)設(shè)計(jì)限制少，分度范圍寬，刀 =1～ 24，在特殊條件下，可以做到 n=0． 5(從動(dòng)盤(pán)每轉(zhuǎn)兩圈停歇一次 )。 3)該機(jī)構(gòu)中心距可作微調(diào)，即可預(yù)緊消除間隙，使得該機(jī)構(gòu)可獲得較好的動(dòng)力學(xué)特性和運(yùn)動(dòng)特性，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此，它可用于高、中、低速各種場(chǎng)合。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 22 4)精度高，分度精度可達(dá) 177。 15”～ 30”。 5)凸輪工作曲面復(fù)雜，加工難度大，成本高，從動(dòng)盤(pán)的加工也較其它凸輪機(jī)構(gòu)困難。 弧面凸輪機(jī)構(gòu)工作的原理 圖 2． 3 所示為單頭左旋凸輪， H=I， P=+1。設(shè)滾子數(shù) z=12，轉(zhuǎn)盤(pán)分度數(shù) I=Z／ H=12，轉(zhuǎn)盤(pán)分度期 轉(zhuǎn)位角， f 2/? ? ?? Ｉ ＝ ／ 6相鄰兩滾子軸線間夾角 z 2 /z? ? ?? ＝ ／ 6。凸輪與不同滾子嚙合過(guò)程如下： 圖 2． 3 弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)嚙合過(guò)程 (a)分度期開(kāi)始； (b)IL 推動(dòng) No． 1 滾子； (c)1L 與 2L 同時(shí)分別推動(dòng) No． 1 與 No． 2 滾子； (d)2L 推動(dòng) No． 2； (e)分度期結(jié)束 1)凸輪轉(zhuǎn)角 ? =0，轉(zhuǎn)盤(pán)在分度期開(kāi)始位置，圖 2． 3(a)所示。此時(shí)， 滾子和 No． 2滾子與凸輪定位環(huán)面 右、左兩側(cè)分別接觸， No． 1 滾子的起始位置角 01 z / 2 / 12? ? ???， 滾子的起始位置角 02 /12???? ， 滾子的起始位置角 03 3 / 2 / 4z? ? ?? ? ? ?。 2)凸輪以圖示 １ｗ 方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其廓線 1L 推動(dòng) 滾子使轉(zhuǎn)盤(pán)逆時(shí)針向以 ２ｗ 轉(zhuǎn)動(dòng)，圖(b)所示。． 3)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在其廓線 1L 推動(dòng) 滾 子的某個(gè)適當(dāng)時(shí)刻，根據(jù)嚙合重疊系數(shù) ? 的不同，凸輪廓線 2L 進(jìn)入嚙合，同時(shí)推動(dòng) 滾子，圖 (c)所示。此時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)上 與內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 23 滾子同時(shí)受到凸輪的推動(dòng)。 4)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)， No． I 滾子退出嚙合，圖 2． 3(d)所示，僅由廓線 2L 推動(dòng) 滾子，保持轉(zhuǎn)盤(pán)以 ２ｗ 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 5)當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)分度角 ?ｆ ，后 滾子與 滾子分別與凸輪定位環(huán)面左、右兩 側(cè)接觸，圖 (d)所示。此時(shí)， 滾子的位置角 ???ｚ /2 ，而 滾子的位置角 ????ｚ /2 ，即 與 滾子分別到達(dá)圖 2． 3(a)中所示的 滾子的位置。此時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)的分 度期結(jié)束，停歇期開(kāi)始。而 滾子此時(shí)的位置角 ????/4 。 當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò) f??2 后，另一個(gè)工作循環(huán)開(kāi)始，此時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)上 與 滾 子取代原來(lái)的 與 滾子重復(fù)上述工作過(guò)程進(jìn)行 下 一輪分度動(dòng)作。 弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù) 和幾何尺寸 弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù) 凸輪轉(zhuǎn)速：設(shè)計(jì)條件給定 n=300(r/min) 凸輪的角速度： 1 /30wn?? =10π 凸輪分度期轉(zhuǎn)角夠在滿足工作要求的條件下，一般取大一些的值對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況是有利的。 取 2f?? π /3； 凸輪停歇期轉(zhuǎn) 角 ： f2 4 / 3d? ? ? ?? ? ? 凸輪和轉(zhuǎn)盤(pán)的 分度期的時(shí)間 ft ： f1/ftw??（ ） =1/15(s)； 凸輪和轉(zhuǎn)盤(pán)的 停歇期的時(shí)間 dt ： d 1 f/dt w t???（ ） =2/15(s) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 24 動(dòng)停比 k 與運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ： 凸輪轉(zhuǎn)一圈中，轉(zhuǎn)盤(pán)的位移時(shí)間與停歇時(shí)間之比稱為動(dòng)停 比 k： fdk=t /t 1? ， 凸輪轉(zhuǎn)一圈中，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)位時(shí)間所占比例稱為運(yùn)動(dòng)系數(shù) τ ffdt= ? ?? 凸輪分度廓線旋向及旋向系數(shù) : 凸輪分度廓線頭數(shù) : H=1； 轉(zhuǎn)盤(pán)分度數(shù) :I=12 故 滾子數(shù)； Z=HI=