【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大。而且凸輪與從動(dòng)件 是 高副接 觸 ，不宜用于低 速 、大壓力 的場(chǎng)合 。 圖 29 方案二采用曲柄滑 塊 機(jī)構(gòu)，曲柄長(zhǎng) 度 僅為滑塊行程的一半， 機(jī) 構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，尺寸較 ?。?滑塊 在行程末 端 只 作瞬時(shí)停歇 ，運(yùn)動(dòng)規(guī) 律 不 理想 。如用 圖 29 方案四，將曲柄 搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄 滑塊機(jī) 構(gòu)串聯(lián)，剛可 得 到比 較 好的運(yùn)動(dòng)規(guī) 律 ．尺寸也不致過(guò)大。 又因 為它是 全低副 機(jī)構(gòu)，宜 用于低速 、重 載 的場(chǎng)合。 其余方案也可達(dá)到所要求的機(jī)構(gòu)功能．但均不如前述幾個(gè)方案的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。所以，選用方案四是比較適宜的。 至于下沖頭機(jī)構(gòu)和料篩機(jī)構(gòu)，也可照上 述方法選定方案，不再詳述。前者因位移不大，運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜，可考慮用凸輪機(jī)構(gòu)；后者因要完成振動(dòng)動(dòng)作。所以可用凸輪機(jī)構(gòu)完成小振動(dòng)動(dòng)作，用串聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換和放大。 六、 機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)的方法很多，這里僅介紹一種方法，供參考。 方案四是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián) 而成的組合機(jī)構(gòu)。屬構(gòu)件固接式串聯(lián)組合。今將第一個(gè)機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件 (在速度為零的位置 )和第二個(gè)機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件 (在其輸出構(gòu)件速度接近為零時(shí)的位置 )固接起來(lái)，即機(jī)構(gòu)串聯(lián)起來(lái)，那么，在這個(gè)位置附近 (一段較長(zhǎng)時(shí)間 )組合機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件將近似停歇． 其原理說(shuō)明如下： 假設(shè)已知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 2??s (圖 211a)，圖 211b 所示該機(jī)構(gòu)正處于滑塊速度接近于零的位置；曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 11 ??? ，如圖 211c 實(shí)線所示，而圖 211d所示為該機(jī)構(gòu)搖桿 AOA ?? 正處于速度為零的位置。若將圖 211b、 圖 211d 所示的兩個(gè)機(jī)構(gòu)就在圖示位置串聯(lián)，則串聯(lián)以后構(gòu)件 AOA 和 AOA ?? 成為一個(gè)構(gòu)件 (圖 211e)。因此，第一個(gè)機(jī)構(gòu)中的 1? 和第二個(gè)機(jī)構(gòu)中的 2? 有如下關(guān)系 102 ??? ?? 式中 0? 為一常數(shù)，所以若將圖 211c 的坐標(biāo) 1? 用 2? 表示，則相當(dāng)于曲線平移了一個(gè)距 11 離 0? (如虛線所 )。當(dāng) 2??s 和 11 ??? 如圖 211a， 圖 211c 所示，則沿圖中箭頭所示走向，從 ?1? 得 ?1? ，由 ?2? 得 s? 。而從 ?1? 、 s? 得到 s?1? 曲線上的一點(diǎn)，依此可得出 一條 s?1?曲線。從圖 211a、 圖 211c 的局部放大圖 圖 211f 中可知，在 1? 由 b－ c－ 0－ a 的區(qū)域內(nèi) (轉(zhuǎn)角約 70176。 )，滑塊的位移 s 約在接近零的一個(gè)很小的范圍（約 ）內(nèi)運(yùn)動(dòng)，依靠運(yùn)動(dòng)副的間隙，可近似認(rèn)為這時(shí)滑塊是停歇的。 圖 211 12 由 此看來(lái)，若使 2??s 曲線上 s 為零的附近的一段曲線變 化比較平 緩 ， 11 ??? 曲線在1? 的最小值附近的曲線也比較平 緩的話 ，滑塊近 似停歇 所占的 1? 角就比較大； 又 為了 使 構(gòu)件 BA?? 受力小些，同時(shí)也 使機(jī)構(gòu) 能得到比 較 合理的布置?？蓪⑶?搖 桿機(jī)構(gòu) sA OBAO ?? ?? 整個(gè) 繞 AO? 逆時(shí)針向轉(zhuǎn)一個(gè)角度 0? 。如圖 211g 所示，這 并 不 影響機(jī) 構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能，反而改善了構(gòu) 件 BA?? 的受力條 件。 根據(jù)上述分析，該機(jī)構(gòu)可按如 下 步驟設(shè)計(jì)： 確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸。根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)特性 (圖 212a)， rl/?? 愈小，在 0?s處的位移變化愈大，所以應(yīng)選較大的 ? 。但 ? 愈大。從 0?s 到 90～ 100mm 的位移所需曲柄的轉(zhuǎn)角 ? 也愈大；又因?yàn)榍桥c曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中 的 搖桿串接的。而搖桿的轉(zhuǎn)角應(yīng)小于180176。 ，且希望取小一些為好。所以，應(yīng)取一個(gè) 合 適的曲柄長(zhǎng)度和 ? 值．滿足滑 塊 90— 100mm的行程 ， 而曲柄轉(zhuǎn)角則在 60176。 左右，同時(shí)在 ?? 1821782 ??? 的 范圍內(nèi) 滑 塊位移不大于 或更小 (可近似看作滑塊停歇 )如圖 213 所示。 圖 212 確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)尺寸。在壓片位置，機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的傳動(dòng)角 。所以，當(dāng)搖桿在 AOA 位置時(shí)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿 BA? 與 AOA 的夾角應(yīng)接近 90176。 。此時(shí)， ?BO 應(yīng)選在 BA? 的延長(zhǎng)線上，則 BA? 受力最小。故在此線上選一適當(dāng)位置作 ?BO 。具體選定 ?BO 的位置時(shí) ．可再考慮急回特性的要求，或搖桿速度接近零的區(qū)域中位移變化比較平緩的要求。它與機(jī)構(gòu)尺寸的大致關(guān)系是：行程速比變化系數(shù) k 或 1? 愈大，在位置 A 時(shí)的位移變化較大 (圖 212b)， 13 所以 ?BO 距離 A 點(diǎn)遠(yuǎn)一些好，但又受到機(jī)構(gòu)尺寸和急回特性的限制，不能取得太遠(yuǎn)。選定?BO 以后，可定出與 AOA 兩個(gè)位移 43,?? （或 Ⅰ 、 Ⅱ、Ⅲ 三個(gè)位置）。按上述命題沒(méi)計(jì)出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的尺度。角 0? 為兩機(jī)構(gòu)串聯(lián)的相位角。設(shè)計(jì)結(jié)果如圖 213 所示。其后，再對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，可得到機(jī)構(gòu)正確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。最后．再回到運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上，檢查它與其它執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)有是否干涉的情況出現(xiàn)。必要時(shí)可修正運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 圖 213 14 第 三章 課程設(shè)計(jì)題目 167。 31 半自動(dòng)平壓模切機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 一 、 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)半自動(dòng)平壓模切機(jī)的模切機(jī)構(gòu) 。 半自動(dòng)平壓模切機(jī)是印刷、包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設(shè)備，該機(jī)可對(duì)各種規(guī) 格的白紙板、厚度在 4mm 以下的瓦 愣 紙板， 以及 各種 高級(jí) 精細(xì) 的 印 刷品 進(jìn)行壓痕、切線。壓凹凸。 經(jīng)過(guò) 壓痕、切線 的紙扳， 用 手工 或 機(jī)械沿切線處去掉 邊 料 后 ， 沿著壓出的壓 痕可 折疊成 各種 紙 盒、紙箱， 或制成 凹凸的商標(biāo)。 壓制紙 板 的工藝過(guò) 程 分為 “走紙 ”和 “模切”兩部 分 。 如圖 31 所示， 4 為工作臺(tái)面，工作臺(tái)上方 的 1 為雙列 鏈 傳動(dòng)， 2 為主動(dòng) 鏈 輪 ， 3 為走紙 模 塊 (共 五個(gè) )其兩 端分 別固定在 前后 兩 根 鏈條上，橫塊上 裝 有若 干 個(gè)夾緊片 。 主動(dòng) 鏈 輪由間歇機(jī)構(gòu)帶動(dòng)， 使 雙列 鏈條 作同步的間歇運(yùn)動(dòng)。每次 停歇 時(shí)， 鏈上 的一個(gè) 走紙模塊 剛好運(yùn) 動(dòng) 到主動(dòng) 鏈 輪下方的位 置上。這 時(shí)，工 作 臺(tái)面下方的 控 制機(jī) 構(gòu)， 其執(zhí)行構(gòu)件 7 作往復(fù)移動(dòng)，推動(dòng) 橫塊 上的 夾緊裝置， 使 夾緊 片張開(kāi)，操作者可將紙板 8 喂 入 ， 待 夾緊后，主動(dòng) 鏈 輪 又 開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，將 紙板 送到具有上 模 5(裝調(diào)以后是固定不動(dòng) 的 )和下模 6 的 位置。 鏈輪 再 次停歇。 這 時(shí)，在 工作臺(tái)面 下 部的 的主傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行構(gòu)件 — 滑 塊 6 和下模為一體向上移動(dòng)，實(shí) 現(xiàn) 紙板的壓 痕 、切 線 ，稱為 模壓或壓 切。壓 切完 成 以后， 鏈條 再次運(yùn)行 ， 當(dāng)夾 有 紙 板的模 塊走到某一位置 時(shí) ，受 另一機(jī)構(gòu)（ 圖上未表示）作 用 ，使夾 緊 片張開(kāi)，紙板落到收紙臺(tái)上，完成一個(gè)工作循 環(huán)。 與此同時(shí)，后一個(gè) 橫 塊進(jìn)人 第 二個(gè)工 作循環(huán) 。 將已夾 緊 的 紙板輸入壓 切處， 如 此實(shí) 現(xiàn) 連續(xù)循 環(huán) 工作 。 本 題要 求 按 照壓制紙板的 工 藝過(guò)程 設(shè)計(jì) 下列 幾 個(gè)機(jī)構(gòu)： 使 下壓模運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī) 構(gòu)，起減 速 作用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ；控 制 橫 塊上夾緊 裝 置（夾緊紙板）的 控制 機(jī)構(gòu) 。 圖 31 圖 32 二 、 原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求 每小時(shí)壓制紙板 3000 張。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1450r/min， 滑 塊 推 動(dòng)下模向 上運(yùn) 動(dòng)時(shí)所受生產(chǎn)阻力如圖 32 所示， 圖中 pc=2106N， 回程 時(shí) 不受力，回程的 平 均 速 度為工 作 行 程平 均 速度的 15 倍 ，下 模移動(dòng)的 行程長(zhǎng) 度 H=50177。下模和 滑塊 的質(zhì) 量 約 120kg。 工作臺(tái)離 地面的 距離約 1200mm。 所 設(shè) 計(jì)機(jī)構(gòu) 的性能 要良好，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn) 單緊 湊， 節(jié)省動(dòng)力，壽 命 長(zhǎng)， 便于制造。 三 、 設(shè)計(jì)方案及討論 根據(jù)半自動(dòng)平壓模切機(jī)的工作原理，把機(jī)器完成加工要求的動(dòng) 作 分 解成若干 種基本運(yùn)動(dòng)。進(jìn) 行機(jī) 械 運(yùn)動(dòng)方 案 設(shè)計(jì)時(shí)，最 主要 的是 要 弄 清設(shè)計(jì)要求和條件 ，掌 握現(xiàn)有機(jī)構(gòu) 的 基 本性 能，應(yīng)用現(xiàn)有機(jī)構(gòu) 或有創(chuàng) 造性地 構(gòu)思新的 機(jī)構(gòu)，以保證 機(jī) 器有完善的功能 和 盡可 低的成本。不同的 機(jī) 構(gòu)類型及其組 合 將構(gòu)成 多 種 運(yùn) 動(dòng)方 案。 對(duì)本 題 進(jìn)行 機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)方 案設(shè) 時(shí)應(yīng) 考慮以下問(wèn)題 ： 設(shè)計(jì)實(shí) 現(xiàn) 下模往 復(fù) 移動(dòng)的機(jī)構(gòu)時(shí)，要同時(shí)考慮 機(jī) 構(gòu) 應(yīng)滿足 運(yùn)動(dòng) 條 件和動(dòng)力 條件 。 例如， 實(shí)現(xiàn) 往復(fù)直線 移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，有凸輪機(jī)構(gòu)、 連桿 機(jī) 構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等。由于 壓 制 紙板時(shí) 受力較 大 ，宜采用承載能力高的 平 面連桿機(jī)構(gòu)，而連桿機(jī)構(gòu)中 常 用的有四桿機(jī)構(gòu)和六桿機(jī)構(gòu) 。再?gòu)臋C(jī)構(gòu) 具 有急 回特性 的 要 求出發(fā) ， 在 定性 分析的 基 礎(chǔ)上， 選 取 節(jié) 省動(dòng)力的機(jī)構(gòu) 。 當(dāng)受力不大而運(yùn) 動(dòng)規(guī)律 又比 較 復(fù) 雜時(shí)，可 采 用凸輪機(jī) 構(gòu)。 例如 本題中 推動(dòng) 夾緊 裝 置 使夾 緊片張開(kāi)的 控制 機(jī)構(gòu) ， 由于夾緊片張 開(kāi)后 要停留片 刻， 讓紙板 送入 后才能夾緊， 因 而 推桿 移動(dòng)到最高位置 時(shí) ，有較長(zhǎng)時(shí)間停歇的運(yùn)動(dòng) 要 求，故 采 用凸輪機(jī)構(gòu)在 設(shè)計(jì)上 易 于 實(shí)現(xiàn)此 要 求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單。 為 滿 足機(jī)器工藝 要 求，各機(jī)構(gòu)執(zhí)行 構(gòu)件的動(dòng)作 在規(guī)定的位置和時(shí)間 上 必 須 協(xié) 調(diào) ，如下 壓模 在工作行 程 時(shí)，紙 板必須夾緊；在 下 壓 ?；爻虝r(shí)， 紙板 必須 送 到模壓位置 。 因此，為 使各 執(zhí)行構(gòu) 件 能 按 工藝 要 求協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)繪出機(jī)械 系 統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn) 動(dòng) 循壞 圖。 根據(jù)機(jī)器要求每小時(shí)完成的加工件數(shù)，可以確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。若電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件轉(zhuǎn)速不同，可先確定總傳動(dòng)比，再根據(jù)總傳動(dòng)比選定不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及組合方式。例如，帶傳動(dòng)和定軸輪系串聯(lián)或采用行星輪系等；有自鎖要求而功率又不大時(shí)，可采用 蝸 桿蝸輪機(jī)構(gòu)。對(duì)定軸輪系要合理分配各對(duì)齒輪的傳動(dòng)比，這個(gè)問(wèn)題將在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中解決． 在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，僅在某一區(qū)間承受生產(chǎn)阻力較大的機(jī)器，將引起等效構(gòu)件所受的等效阻力矩有明顯的周期性變化，若電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩近似地認(rèn)為是常數(shù)，則將引起角速度 的周 期性波動(dòng) 。 為使主 動(dòng)件 的角 速 度較為均勻，應(yīng)考慮安裝飛輪。可適當(dāng)選 擇帶 傳 動(dòng)的傳動(dòng)比 ，使 大帶 輪具有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量 而起飛輪 的 作用， 通常 應(yīng)計(jì)算大帶輪 的 轉(zhuǎn)動(dòng) 慣 量是否滿足 要 求。 如 不 滿 足，則需另外 安 裝飛輪 。 實(shí)現(xiàn)本 題要 求的機(jī)構(gòu)方案有多種?，F(xiàn) 介 紹幾 例： 實(shí)現(xiàn)下模往 復(fù) 移動(dòng)的執(zhí) 行 機(jī)構(gòu) ： 具有 急 回或 增 力特性 的 往 復(fù) 直移機(jī)構(gòu)有曲柄滑塊 機(jī)構(gòu)、曲柄 搖 桿機(jī)構(gòu) (或?qū)?桿機(jī)構(gòu) )與搖桿滑塊機(jī)構(gòu) 串聯(lián)組成的六桿機(jī)構(gòu)等 (圖 3 3 35)。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：連續(xù)勻速運(yùn)動(dòng)的減速機(jī)構(gòu)有帶傳動(dòng)與兩級(jí)齒輪傳動(dòng)串聯(lián)、帶傳動(dòng)與行星輪系串聯(lián)和行星輪系 (需安裝飛輪 )等。 16 圖 33 控制 夾緊裝置的機(jī)構(gòu) ： 具有一端 停 歇的住復(fù) 直 移 運(yùn) 動(dòng)機(jī)構(gòu)有凸輪 機(jī) 構(gòu)、具有圓弧 槽的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。 圖 34 圖 35 圖 33 所示方案的主要優(yōu)點(diǎn)是滑塊 5 承受很大載荷時(shí)，連桿 2 卻受力較小，曲柄 1 所需的 驅(qū) 動(dòng)力矩小， 因 此 該 機(jī)構(gòu) 常 稱為增力機(jī)構(gòu)，它具有 節(jié) 省動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)。此 外 ， 圖 3 35所示為 另外兩種六桿機(jī)構(gòu)，供分析比較。 其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。 四、 設(shè)計(jì) 步 驟 構(gòu) 思 、 選擇 機(jī)構(gòu)方案 機(jī)構(gòu)方案的構(gòu)思和 選 擇討論， 已如上 述，做 出運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 下 面 以 圖 33 所 示方 案 為例介 紹設(shè)計(jì) 步驟。 計(jì)算總 傳動(dòng)比，分配 各級(jí) 傳動(dòng)比和確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方 案 本題 總傳動(dòng)比 ： 曲電總 nni ? 293000/601450 ??? 機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 17 按選 的 平 面 連桿 機(jī)構(gòu)，由己 知參數(shù)按解析 法、圖解法 或 兩種方法 兼 用， 以計(jì)算 機(jī)構(gòu)尺寸、由 于 本 題是具 有 短暫 高峰載荷的機(jī) 器 ，應(yīng)驗(yàn)算其最小傳動(dòng)角，并 盡 可 能 保 證 壓模工作時(shí)，有較大的 傳動(dòng)角，以提高機(jī) 器的效 率。 a) b) 圖 36 如機(jī) 構(gòu) 在 圖 36 所 示的 位置上， 搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的 受力圖 可用 圖 解法求得 (圖 36b)。 由于該瞬 時(shí)構(gòu) 件 BC 垂 直 DE ， 所 以力 多 邊形中 ?tgPR c212 ? 由此可知， cP 很大而 12R 較小，特別是壓力角 ? 愈?。?12R 也愈小，有利于節(jié)省動(dòng) 力。根 據(jù) 上述 觀點(diǎn) 安 排 機(jī)構(gòu)位置以后，可先進(jìn)行 搖 桿滑塊機(jī)構(gòu)的 設(shè)計(jì) 計(jì)算。這可采用解 析法來(lái)得到較為合適的尺寸參數(shù)。 如圖 36a 得 ? ? ? ?? ?443343 s ins in ?? llllHs ????? 若取 43 ll ? 時(shí)， 34 ??? ?? ， 則 ? ?333 s in22 ?l