【正文】 求的間歇運(yùn)動(dòng)。 從動(dòng)系統(tǒng)工作原理 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 [鍵入文檔標(biāo)題 ][選取日期 ] 4 分度系統(tǒng)的從動(dòng)件一般為圓柱型滾子，滾子固定在從動(dòng)盤上，而從動(dòng)盤多固定在輸出軸上，此軸支撐在固定于箱體內(nèi)的軸承上，從而構(gòu)成了從動(dòng)系統(tǒng)。凸輪驅(qū)動(dòng)的精密間歇機(jī)構(gòu)具有較高的分度精度，適用于高速生產(chǎn)，并具有高承載能力和低維修，能滿足用戶所需的特殊運(yùn)動(dòng)特性，是一種很有 發(fā)展前途的新興的凸輪驅(qū)動(dòng)分度機(jī)構(gòu)。 分度運(yùn)動(dòng) 在機(jī)械設(shè)計(jì)中，分度運(yùn)動(dòng)主要有直線式的 傳送帶或旋轉(zhuǎn)式的工作臺(tái)兩類。 機(jī)械工業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)，由于現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，機(jī)械工業(yè)已發(fā)生極為深刻的變化，特別是與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，是現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)較以往更為復(fù)雜和先進(jìn)，與此同時(shí)，對(duì)在各種自動(dòng)機(jī)，自動(dòng)線，半自動(dòng)線中 將連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殚g歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)也提出越來越高的要求。而自動(dòng)機(jī)在工作時(shí)要周期性的運(yùn)動(dòng)和停歇，運(yùn)動(dòng)時(shí)為了把產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到下一個(gè)工位，間歇是為了給不同工位上的機(jī)械手以足夠的作業(yè)時(shí)間。 所以這種機(jī)構(gòu)不需要附加其他裝置，就能獲得良好的定位作用。圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為圓柱凸輪，從動(dòng)盤上裝有若干個(gè)沿轉(zhuǎn)盤圓周方向均勻分布的滾子，滾子的軸線與轉(zhuǎn)盤軸線平行，凸輪和轉(zhuǎn)盤兩軸線間垂直交錯(cuò)。 而間歇運(yùn)動(dòng)的形式是動(dòng) 停 動(dòng)，這樣運(yùn)動(dòng)過程中必然產(chǎn)生加速度和沖擊，對(duì)工作過程是非常不利的，因此，對(duì)于使用于高速、精密的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用凸輪機(jī)構(gòu)，而凸輪的 設(shè)計(jì)要求是非常高的，常采用的凸輪機(jī)構(gòu)有弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)，圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)，平行凸輪分度機(jī)構(gòu)等。若設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)可改善機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能；針輪機(jī)構(gòu)分為外嚙合和內(nèi)嚙合 ，其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是主動(dòng)針輪上有針齒和一段鎖止凸圓弧，而從動(dòng)星輪上有 鎖止凹圓弧，每倆段鎖止弧之間有擺線齒廓的輪齒和過渡曲線，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為開始嚙合時(shí)逐漸加速，中間為等速，嚙合終了時(shí)為逐漸減速；凸輪分度機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)件是凸輪，一般作等速連續(xù)旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)件是裝 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 [鍵入文檔標(biāo)題 ][選取日期 ] 3 有多個(gè)滾子的轉(zhuǎn)盤，可按設(shè)計(jì)要求作間歇步進(jìn)分度轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。常用于各種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中；不完全漸開線 齒輪機(jī)構(gòu)能將主動(dòng)輪的 等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 用于間歇 運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有：棘輪 機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、針輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪分度機(jī)構(gòu)。 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于機(jī)床、化工 、輕工、印刷、電子、包裝、食品機(jī)械、計(jì)量器具等行業(yè)。 而 在 許多機(jī)械設(shè)備中，特別是自動(dòng)化半自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)中，由于生產(chǎn)工藝的要 求，往往需要機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)位，分度動(dòng)作以及帶有瞬間停頓或停歇區(qū)的斷續(xù)性運(yùn)動(dòng)。 缺點(diǎn)： ○ 1 在高副接觸處難以保證良好的潤(rùn)滑，又因其壓力較大，故容易磨損，為了保持必要的壽命，傳遞動(dòng)力不能過大。一般中、低速凸輪的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單?？梢愿咚賳?dòng)，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。其主要優(yōu)缺點(diǎn)如下。本文還介紹了凸輪分度機(jī)構(gòu)常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的主要特性比較及其使用場(chǎng)合，以及在設(shè)計(jì)過程中遇到的一些問題及解決方法。 本文主要介紹了圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)方案的選擇，理論廓線和工作 廓線的計(jì)算方法。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 [鍵入文檔標(biāo)題 ][選取日期 ] 1 圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算及運(yùn)動(dòng)仿真 摘要 ： 圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)主要用于兩垂直軸間的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件是裝有多個(gè)滾子的轉(zhuǎn)盤，可按設(shè)計(jì) 要求作間歇步進(jìn)分度轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)，從而把連續(xù)旋轉(zhuǎn)地輸入運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)化為具有停歇區(qū)的分度運(yùn)動(dòng)輸出形式。 利用 c 語言程序編寫圓柱凸輪軌道的計(jì)算程序及 利用 matlab 繪出凸輪輪廓曲線，同時(shí)利用三維造型軟件完成主要零部件建模及利用 Pro/E完成零部件裝配及運(yùn)動(dòng)仿真。 關(guān)鍵詞：圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)計(jì)算，實(shí)體建模，運(yùn)動(dòng)仿真 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 [鍵入文檔標(biāo)題 ][選取日期 ] 2 1 總述 前言 凸輪機(jī)構(gòu)是使從動(dòng)件作預(yù)期規(guī)律運(yùn)動(dòng)的高副機(jī)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)： ○1從動(dòng) 件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以任意擬定，凸輪機(jī)構(gòu)可用于對(duì)從動(dòng)件要求嚴(yán)格的地方，也可以用于 要求從動(dòng)件作間歇運(yùn)動(dòng)的地方，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間與停歇時(shí)間比例以及次數(shù)都可以任意擬定。 ○ 2 只要設(shè)計(jì)相應(yīng)的凸輪輪廓，就可以使從動(dòng)件按 擬定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)。 ○ 3 由于數(shù)控機(jī)床及計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，特別是近些年來可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造使凸輪輪廓的加工并不十分困難。 ○ 2 高速凸輪機(jī)構(gòu)中，其高副接觸處的動(dòng)力學(xué)特性比較復(fù)雜，精確分析與設(shè)計(jì)都比較困難 。這種輸出曲線呈現(xiàn)周期性的機(jī)構(gòu)稱為間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)種類繁多，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加工效率的提高，高速、精密的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)越來越多的得到使用。 棘輪機(jī)構(gòu)用于將搖桿的周期性擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為棘輪的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，也常作為防逆轉(zhuǎn)裝置；槽輪機(jī)構(gòu)（又稱馬爾他機(jī)構(gòu)）能把主動(dòng)軸的單向勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)軸的單向周期性間歇運(yùn)動(dòng)。其動(dòng)停時(shí)間比不受機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的限制 ，制造方便，但是從動(dòng)輪在每次間歇運(yùn)動(dòng)的始、末有劇烈沖擊，故一般只用于低速、輕載及機(jī)構(gòu)沖擊不影響正常工作的場(chǎng)合。這種機(jī)構(gòu)不需其他附屬裝置即可完成較精確的分度定位。本課題針對(duì)圓柱凸輪分度 機(jī)構(gòu)進(jìn)行理論分析和具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。當(dāng)滾子旋轉(zhuǎn)時(shí)，其分度段凸輪輪廓推動(dòng)滾子使轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)位，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到其停歇段輪廓時(shí)，轉(zhuǎn)盤上的兩個(gè)相鄰滾子跨夾在凸輪的圓環(huán)面的突脊上，是轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 市場(chǎng)上琳瑯滿目的商品，多 半是自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的。這樣，半成品在經(jīng)過多個(gè)工位的加工之后，就成了完整的成品。 一臺(tái)自動(dòng)機(jī)能否高效而平穩(wěn)的工作，關(guān)鍵取決于凸輪分度機(jī)構(gòu)的技術(shù)性能及其所提 供的運(yùn)動(dòng)是否平穩(wěn)，所提供的間歇是否準(zhǔn)確，因此說，凸輪分度機(jī)構(gòu)是自動(dòng)機(jī)核心部件。這兩類運(yùn)動(dòng)都必須滿足精密的位置精度的要求。這種機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件、行動(dòng)系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成的。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)作用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使運(yùn)動(dòng)按一定的要求輸出到凸輪軸上，凸輪軸便以一定的速度旋轉(zhuǎn)，通過凸輪的輪廓帶動(dòng)與之嚙合的從動(dòng)輪上，從而是精密間歇分度運(yùn)動(dòng)由輸出軸完成。凸輪以固定的速度旋轉(zhuǎn)、輸出、停頓和啟動(dòng)，這個(gè)工程周期性循環(huán)。應(yīng)用高等數(shù)學(xué)理論和現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與精密加工，使之具有分度精度高 、高速、性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，噪音低，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)械的間歇轉(zhuǎn)位分度及自動(dòng)生產(chǎn)線步進(jìn)輸出機(jī)構(gòu)，是在輕工，包裝，制藥，煙草，電子，化工等行業(yè)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、高效生產(chǎn)的首選核心部件。這種預(yù)緊的方法產(chǎn)生軸向力 是依靠輸入軸和輸出軸上的錐形滾子軸承支撐。為了特殊運(yùn)動(dòng)達(dá)到需要，簡(jiǎn)單的修正凸輪。與齒輪嚙合的滾子采用滾針軸承，形成滾動(dòng)接觸，減少摩擦和磨損，從而延長(zhǎng)了壽命，減小了震動(dòng)，提高了精度，該分度機(jī)構(gòu)的速度和從動(dòng)件的加速度曲線也可以人為控制，所以稱為當(dāng)今最好的機(jī)構(gòu)之一 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 [鍵入文檔標(biāo)題 ][選取日期 ] 5 主動(dòng)凸輪為圓弧回轉(zhuǎn)體，凸輪輪廓制成突脊?fàn)?，類似于一個(gè)具 有 變螺旋角的弧面蝸桿。轉(zhuǎn)盤相當(dāng)于渦輪，滾子相當(dāng)于蝸輪的齒。當(dāng)蝸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，其分度段輪廓推動(dòng)滾子，使轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)位；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到其停歇段輪廓時(shí)，轉(zhuǎn)盤上的兩個(gè)滾子跨夾在凸輪的圓環(huán)面突脊上，使轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 凸輪一般作是、連續(xù)旋轉(zhuǎn)，有時(shí)由于需要轉(zhuǎn)盤有較長(zhǎng)的停歇時(shí)間，也可使凸輪作間斷性旋轉(zhuǎn)。如圖 12所示，主動(dòng)凸輪 1 由前后兩片盤型凸輪組成。從動(dòng)盤 2的前后兩端面上也各裝有幾個(gè)徑向均勻分布的滾子。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到其圓弧形廓線與滾子接觸時(shí)，轉(zhuǎn)盤停止不動(dòng)。當(dāng)然，對(duì)凸輪加工精度和安裝要求也較高。其特點(diǎn)是輸入軸與輸出軸平行，通常在水平狀態(tài)下安裝使用，廣 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 [鍵入文檔標(biāo)題 ][選取日期 ] 6 泛應(yīng)用于各種翻轉(zhuǎn)和搖擺機(jī)構(gòu)。當(dāng)滾子旋轉(zhuǎn)時(shí)，其分度段輪廓推動(dòng)滾子使轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)位；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到停歇段輪廓是，轉(zhuǎn)盤上的兩個(gè)滾子跨夾在凸輪的圓環(huán)面的突脊上使轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 滾子可以使圓柱形或圓錐形與凸輪工作面嚙合的若干個(gè)點(diǎn)的磨損較均勻，為了消除滾子與定位環(huán)面的 磨損，滾子盤應(yīng)能作軸向調(diào)整。圓柱滾子與凸輪工作面嚙合的各點(diǎn)磨損不均勻，滾子與定位環(huán)面的嚙合間隙靠工藝保證，間隙大時(shí)會(huì)影響定位精度，圓柱形滾子不必作軸向位置調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，類似于變螺旋角的圓柱蝸桿，所以其分度段的輪廓也有左旋和右旋，單頭和多頭之分，但一般采用單頭。凸輪一般作等速連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但有時(shí)又會(huì)需要轉(zhuǎn)盤有較長(zhǎng)的停歇時(shí)間，也可以使凸輪作間歇性的旋轉(zhuǎn)。 2 圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)的 計(jì)算 圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù) 由于圓柱滾子與凸輪輪廓間的間隙較難補(bǔ)償，容易產(chǎn)生跨越?jīng)_擊，滾子軸的剛度及與凸輪的嚙合性能均不及弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)，故一般多用于中、低 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 [鍵入文檔標(biāo)題 ][選取日期 ] 7 速及中輕載荷場(chǎng)所。~240176。 凸輪停歇期轉(zhuǎn)角 ????， ???? = 360176。 ?120176。/?? (46) ??? = 360176。 動(dòng)停比 k,運(yùn)動(dòng)系數(shù) τ K=????????, τ = ????/(???? +????) (47) K= τ = 1/3 圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)的主要幾何參數(shù) （ 1） 中心距 C，基距 A，凸輪節(jié)圓半徑 ????1和轉(zhuǎn)盤節(jié)圓半徑 ????2 凸輪軸線 ??1與轉(zhuǎn)盤軸線 ??2間的垂直距離稱為中心距 C。凸輪的基準(zhǔn)尺寸用節(jié)圓半徑 ????1表示，它是在垂直凸輪軸線的平面上。) 一般 ???? = 30176。 取 ???? = 32176。= (49)