平行軸凸輪間歇分度裝置設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題 目 平行軸凸輪間歇分度裝置設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)論文 畢業(yè) 任務(wù)書一、題目平行軸凸輪間歇分度裝置設(shè)計(jì)二、指導(dǎo)思想和目的要求1.畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在校期間進(jìn)行最后一次理論結(jié)合實(shí)際的較全面和基本的訓(xùn)練，是對幾年來所學(xué)知識的系統(tǒng)運(yùn)用和檢驗(yàn)，也是走向工作崗位之前的最后一次的過渡性練兵。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求達(dá)到以下基本目的：（1）鞏固、加強(qiáng)、擴(kuò)大和提高以往所學(xué)的有關(guān)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識；（2）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識以解決實(shí)際工程問題的獨(dú)立工作能力，并初步掌握機(jī)械裝備或部件設(shè)計(jì)的思想、設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)原則、步驟和方法；（3）培養(yǎng)學(xué)生使用有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、手冊、參考文獻(xiàn)以及分析計(jì)算、繪圖和編寫設(shè)計(jì)說明書等項(xiàng)

2、能力的基本技能訓(xùn)練；2.設(shè)計(jì)者必須充分重視和熟悉原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，發(fā)揮獨(dú)立思考能力，創(chuàng)造性地完成設(shè)計(jì)任務(wù)；認(rèn)真對待設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖等工作，在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循設(shè)計(jì)規(guī)范，盡量利用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，以使設(shè)計(jì)成果達(dá)到較高的水平；為將來成為一名出色的工程師打下基礎(chǔ)；3.設(shè)計(jì)者應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)圓滿完成要求的設(shè)計(jì)內(nèi)容，成果包括：設(shè)計(jì)說明書一份（按規(guī)范格式），設(shè)計(jì)圖紙一套（紙質(zhì)版+電子版）。三、主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)用于自動化生產(chǎn)線的平行軸凸輪間歇分度裝置。已知最大靜載荷為扭矩300N.M，輸入軸轉(zhuǎn)速為400r/m，工作場合清潔。要求分度數(shù)為1（即輸入軸每轉(zhuǎn)一圈輸出軸停止1次），分度期凸輪轉(zhuǎn)位角180°

3、，啟動停止時平穩(wěn)無沖擊，分度精度±30”,工作壽命為8年。1.選擇凸輪運(yùn)動規(guī)律，計(jì)算主要運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)；2.設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線和主要零件結(jié)構(gòu)及尺寸；3.裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)各零件的結(jié)構(gòu)和主要幾何尺寸，對重要零件（如軸、齒輪、軸承等）進(jìn)行工作能力校核；4.繪制二維裝配圖和重要零件圖（可由三維形體轉(zhuǎn)出二維圖）； 5.撰寫論文。四、進(jìn)度和要求 1.查閱資料，熟悉凸輪分度裝置的形式和工作原理； 假期 2.確定凸輪運(yùn)動規(guī)律，計(jì)算主要運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)； 第1-4 周 3.設(shè)計(jì)計(jì)算裝置中的主要零件； 第5-6周 4.繪制裝配圖和零件圖； 第7-11周 5.撰寫說明書； 第12-14周 6.答辯

4、準(zhǔn)備。 第15周五、主要參考書及參考資料 1 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊-機(jī)構(gòu)分冊M第一版.化學(xué)工業(yè)出版社.2004 2 劉昌祺，沐野洋（日）.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊M.機(jī)械工業(yè)出版社.2005 3 石永剛，徐振華.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)M.上?？茖W(xué)及出版社.1995 4 趙韓，丁爵曾，梁錦華. 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)M.高等教育出版社.1993 5 劉昌祺，沐野洋，曹西京. 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)M.機(jī)械工業(yè)出版社2005 6 王蕾.平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的理論輪廓及動力學(xué)分析D.青島:中國海洋大學(xué).2011 7 苗淑靜.平行分度凸輪機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析與綜合D.天津大學(xué).2002 摘 要 自動機(jī)與自動線中，為了滿足生產(chǎn)工藝，需要采取用分度間歇

5、機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)位和步進(jìn)分度動作。間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)由于其運(yùn)動性能良好、重復(fù)精度高、運(yùn)動平穩(wěn)等特點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于各種自動機(jī)與自動線中。間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式可以分為三種類型：平行分度凸輪機(jī)構(gòu)、圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)和弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)。它們均由凸輪和帶有滾子的分度轉(zhuǎn)盤組成，通過凸輪推動分度轉(zhuǎn)盤作間歇運(yùn)動。該機(jī)構(gòu)將凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為分度轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)分度轉(zhuǎn)盤時轉(zhuǎn)時停，并按照預(yù)先規(guī)定的規(guī)律進(jìn)行間歇轉(zhuǎn)動。間歇分度凸輪曲線的優(yōu)劣直接影響間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)能否運(yùn)轉(zhuǎn)良好。本文首先對常規(guī)的間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析，接著分析了間歇分度凸輪輪廓曲線方程，然后對間歇分度凸輪曲線的運(yùn)動參數(shù)和幾何尺寸進(jìn)行

6、了計(jì)算。本文根據(jù)間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)，用作圖法和解析法做出了輪廓曲線。根據(jù)以上研究，本文采用了AutoCAD軟件，實(shí)現(xiàn)了間歇分度凸輪輪廓曲線的繪制。最后，根據(jù)間歇分度凸輪的特點(diǎn)，給出了間歇分度凸輪的計(jì)算結(jié)果。關(guān)鍵詞：間歇分度，平行分度凸輪機(jī)構(gòu)，輪廓曲面方程 ABSTRACT In automata and automata lines, in order to meet the requirements of production process, we need to use intermittent indexing mechanism to achieve the transposit

7、ion of the cyclical movement and step movement. Because of good movement characteristics, high repetition accuracy, smooth movement and other characteristics, intermittent indexing cam mechanism is widely used in variety of automata and automata lines.The intermittent indexing cam mechanism based on

8、 its structure can be divided into three types: parallel indexing cam mechanism, cylindrical indexing cam mechanism and globular indexing cam mechanism. Both consisting of cam and roller with indexing turntable, through cam indexing turntable for intermittent movement. The agency will convert the co

9、ntinuous rotation cam indexing wheel intermittent motion, realize turn when indexing turntable stop, and intermittent rotation according to prescribed rules.The intermittent indexing cam curve fit and unfit quality directly affects the intermittent indexing cam mechanism can work well. This article

10、first to the conventional intermittent indexing cam mechanism are analyzed, and then analyzes the intermittent indexing cam contour curve equation, the intermittent indexing cam curve movement parameters and geometric dimensions were calculated. In this paper, according to the intermittent indexing

11、cam mechanism kinematics, using graphic method and analytic method to make the contour curve.According to the above research, this paper used the AutoCAD software, realizes the intermittent indexing cam contour curve drawing. Finally, according to the characteristics of the intermittent indexing cam

12、, the calculation result of the intermittent indexing cam was presented.Key words: Intermittent indexing ，Parallel indexing cam mechanism，Profile surface equation 目 錄摘 要4ABSTRACT5第一章 緒論101.1 平行分度凸輪發(fā)概況101.2 國內(nèi)外間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀111.3 課題研究的意義與主要研究內(nèi)容121.3.1 課題研究的意義121.3.2 課題研究的內(nèi)容12第二章 凸輪機(jī)構(gòu)的分類132.1 按兩活動構(gòu)件之間的

13、相對運(yùn)動特性分類132.2 按從動件運(yùn)動副元素形狀分類132.3 按凸輪高副的鎖合方式分類132.4 本章小結(jié)14第三章 分度凸輪機(jī)構(gòu)的性能及其參數(shù)15 3.1 通用凸輪曲線15 3.2 分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動參數(shù)153.3 共軛（平行）分度凸輪機(jī)構(gòu)163.4 共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動參數(shù)和幾何尺寸19 3.5 共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)213.6 各參數(shù)的意義及其影響因數(shù)233.7 本章小結(jié)24第四章 凸輪機(jī)構(gòu)的主要幾何尺寸及計(jì)算254.1共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要幾何尺寸及計(jì)算25 4.2 用作圖法繪制凸輪的理論廓線和工作廓線294.3 共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)凸輪廓線的解析法計(jì)算324.4 本

14、章小結(jié)35第五章 全文總結(jié)36參考文獻(xiàn)37致謝38畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)39 第一章 緒論1.1 平行分度凸輪發(fā)概況 自動機(jī)與自動線中，為了滿足生產(chǎn)工藝，需要采用間歇分度機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)位和步進(jìn)分度動作。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)械工業(yè)已發(fā)生了極為深刻的變化，特別是與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，使現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)較以往更為復(fù)雜和先進(jìn)，因此對在各種自動機(jī)、半自動機(jī)、自動線、半自動線中將連續(xù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)殚g歇運(yùn)動的的各種間歇分度機(jī)構(gòu)也提出了越來越高的要求。 棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)等一些傳統(tǒng)的間歇機(jī)構(gòu)由于分度精度不高，性能差，只能用于低速，每分鐘分度幾次至幾十次。隨著生產(chǎn)節(jié)拍的加快和高精度分度的需要，這

15、些傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)已經(jīng)不能很好地滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。近些年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜的精密凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造成為現(xiàn)實(shí)，并且凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動規(guī)律可控等優(yōu)點(diǎn)，使得間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)在自動生產(chǎn)線上越來越多地被采用，間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)已成為間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的發(fā)展方向。在各種自動機(jī)構(gòu)如自動包裝機(jī)、自動成型機(jī)、印刷機(jī)械、自動化儀表以及大量將主動件等速度運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭蛹拈g歇運(yùn)動等方面，間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用。 間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)主要由凸輪和帶有滾子的分度轉(zhuǎn)盤組成，通過凸輪推動分度轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動。該機(jī)構(gòu)把凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為分度轉(zhuǎn)盤的間歇轉(zhuǎn)動，分度轉(zhuǎn)盤時轉(zhuǎn)時停，而且按照預(yù)先設(shè)置的運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動，能

16、很好的滿足實(shí)際的生產(chǎn)需求。因此間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的運(yùn)動性能和動力性能。 間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)的間歇機(jī)構(gòu)相比具有如下的一些特點(diǎn)： 1. 間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)傳動平穩(wěn)，適用于高速分度，每分鐘分度次數(shù)可達(dá)幾百次甚至超千次，生產(chǎn)效率比較高； 2. 間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)分度準(zhǔn)確，分度精度可達(dá)±01(一般可達(dá)±30)； 3. 間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，分度盤的轉(zhuǎn)位、剎車、定位全部由凸輪控制實(shí)現(xiàn)，不需要另外再加剎車和定位裝置； 4. 間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)可以傳遞的轉(zhuǎn)矩比較大，適用范圍比較廣泛； 5. 間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)可以很好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員所需要的各種運(yùn)動規(guī)律，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高

17、。1.2 國內(nèi)外間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀 間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)由于具有傳動、導(dǎo)向和控制等功能，使其在自動機(jī)械中的應(yīng)用越來越廣泛。當(dāng)它作為傳動機(jī)構(gòu)時，可以產(chǎn)生復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律；當(dāng)它作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時，可使工作機(jī)械的動作端產(chǎn)生復(fù)雜的運(yùn)動軌跡；當(dāng)它作為控制機(jī)構(gòu)時，可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)。而且間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)體積小，剛性大，周期控制簡單，可靠性好，壽命長，重復(fù)精度高，運(yùn)動特性良好等優(yōu)點(diǎn)。因而逐漸引起了人們的重視，并對它進(jìn)行了廣泛的研究。 多年來，國內(nèi)外學(xué)者對間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大量的研究。其中凸輪曲線的研究是許多研究凸輪的學(xué)者都必須涉及的內(nèi)容。根據(jù)各種設(shè)計(jì)要求、幾何運(yùn)動參數(shù)設(shè)計(jì)出預(yù)先給定的凸輪曲線的凸輪曲

18、面廓線數(shù)據(jù)，一直是間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)研究中比較困難的一個課題。早期的設(shè)計(jì)方法是由工程技術(shù)人員采用作圖法和展開法對廓面進(jìn)行設(shè)計(jì)，但該方法效率低、精度不高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的不斷發(fā)展，以矢量法為代表的各種新算法相繼出現(xiàn)，把凸輪廓面的方程計(jì)算推進(jìn)到一個嶄新的階段。趙韓利用共軛曲面原理建立了凸輪機(jī)構(gòu)統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型，常宗瑜采用包絡(luò)理論，推導(dǎo)了平面、空間圓柱凸輪廓面方程的數(shù)學(xué)模型。由于這兩種方法都需要很堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，推導(dǎo)過程也比較復(fù)雜。有的學(xué)者提出了凸輪廓面加工的等距面理論，由于其具有計(jì)算簡單、易于掌握等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的重視。劉偉虹等用數(shù)字化方法進(jìn)行凸輪的設(shè)計(jì)，不僅降低了凸輪的設(shè)計(jì)難度，也為在機(jī)床

19、上加工提供了重要的原始數(shù)據(jù)。在間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)方面的研究，最初是將系統(tǒng)簡化為多剛體的聯(lián)結(jié)，其理論基礎(chǔ)是剛體運(yùn)動學(xué)，然而事實(shí)上凸輪本事是有彈性變形的，以及從動轉(zhuǎn)盤與滾子等也都是可變形的，它們的動力響應(yīng)都將影響系統(tǒng)的工作性能，在這方面很多學(xué)者也進(jìn)行了一定的研究。在加工制造方面，平行分度凸輪的加工比較簡單，普通機(jī)床即可，而對于圓柱分度凸輪與弧面分度凸輪，由于其輪廓曲面屬于空間曲面，加工比較復(fù)雜，所以目前對圓柱與弧面分度凸輪的加工研究的比較深入。1.3 課題研究的意義與主要研究內(nèi)容 1.3.1 課題研究的意義 間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的提出源于國外，他們對間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，并且形成

20、了比較完整的理論體系，各種間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)形成了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。國內(nèi)對間歇分度凸輪的研究起步較晚，在一些方面的研究還落后于國外，尤其在設(shè)計(jì)、制造和檢測等應(yīng)用技術(shù)方面，差距較大。在一些高精度的應(yīng)用場合，所使用的間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)主要依賴于國外，因此使得生產(chǎn)的成本大大增加。 本課題試圖對間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動參數(shù)、凸輪曲線的設(shè)計(jì)、間歇分度凸輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究。針對凸輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸、運(yùn)動參數(shù)等進(jìn)行了計(jì)算，并且能嚴(yán)格保證所需的精度。 1.3.2 課題研究的內(nèi)容 通過對國內(nèi)外的一些間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀的分析，基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的思想，本課題著重對凸輪曲線的研究，以及通過AutoCAD對平行分度

21、凸輪輪廓線進(jìn)行繪制，設(shè)計(jì)合理的間歇分度凸輪的機(jī)構(gòu)，最后對凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)分析以及討論了間歇分度凸輪的整體內(nèi)容。 如下所示： 1. 研究間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)常用的凸輪曲線，進(jìn)行整合與歸納，完成曲線圖庫的設(shè)計(jì)與開發(fā)，實(shí)現(xiàn)系列化，可以方便他人對凸輪曲線的選擇、參考和對比。 2. 對間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行理論分析，綜合現(xiàn)有的各種解析法的優(yōu)點(diǎn)，推導(dǎo)出三種分度凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際輪廓曲面方程，使以后的研究變得更為便利。3. 利用現(xiàn)有的編程軟件完成間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線的繪制。在這里，本課題將使用AutoCAD軟件進(jìn)行制圖，最終得到間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)平面圖。 第二章 凸輪機(jī)構(gòu)的分類2.1 按兩活動構(gòu)件之間的相對運(yùn)動

22、特性分類平面凸輪機(jī)構(gòu) 兩活動構(gòu)件之間的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動的凸輪機(jī)構(gòu)。其按凸輪形狀又可分為盤形凸輪、移動凸輪。其中，盤形凸輪為凸輪的基本形式。是一個相對機(jī)架作定軸轉(zhuǎn)動或?yàn)闄C(jī)架且具有變化向徑的盤形構(gòu)件；而移動凸輪則可視為盤形凸輪的演化形式。是一個相對機(jī)架作直線移動或?yàn)闄C(jī)架且具有變化輪廓的構(gòu)件?？臻g凸輪機(jī)構(gòu) 兩活動構(gòu)件之間的相對運(yùn)動為空間運(yùn)動的凸輪機(jī)構(gòu)。按其形狀又可分為圓柱凸輪，圓錐凸輪，弧面凸輪和球面凸輪等。2.2 按從動件運(yùn)動副元素形狀分類尖頂從動件 尖頂能與任意復(fù)雜凸輪輪廓保持接觸，因而能實(shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律。尖頂與凸輪呈點(diǎn)接觸，易磨損，故只宜用于受力不大的場合。滾子從動件 為克服尖頂從動件

23、的缺點(diǎn)，在尖頂處安裝一個滾子。它改善了從動件與凸輪輪廓間的接觸條件，耐磨損，可承受較大載荷，故在工程實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛。平底從動件 平底從動件與凸輪輪廓接觸為一平面，顯然它只能與全部外凸的凸輪輪廓作用。其優(yōu)點(diǎn)是：壓力角小，效率高，潤滑好，故常用于高速運(yùn)動場合。2.3 按凸輪高副的鎖合方式分類力鎖合：利用重力、彈簧力或其他外力使組成凸輪高副的兩構(gòu)件始終保持接觸。如圖2-1所示形鎖合：利用特殊集合形狀（虛約束）使組成凸輪高副的兩構(gòu)件始終保持接觸。凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，即可使從動件?shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，并且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作可靠。其缺點(diǎn)是：凸輪為高幅接觸，壓強(qiáng)比較大，容易磨

24、損。凸輪輪廓加工比較困難，費(fèi)用較高。 2.4 本章小結(jié) 本章首先對凸輪的分類的定義做了介紹，并且對后續(xù)工作的研究提供了幫助，介紹了凸輪的一些特性，通過這些特性可以選擇的零件及其它工件。其次，對凸輪的運(yùn)動類型進(jìn)行了整理和分類，較為詳細(xì)的給出了平行分度凸輪的運(yùn)動方式，不過由于能力的不足，這一方面研究不太成熟。最后介紹了凸輪機(jī)構(gòu)的鎖合方式，為了方便理解加上了一幅力鎖合圖。 第三章 分度凸輪機(jī)構(gòu)的性能及其參數(shù) 3.1 通用凸輪曲線近年來，人們一直致力于尋找一種通用的凸輪曲線的表達(dá)方式。目前在工程上應(yīng)用的比較廣泛的凸輪曲線，是把簡諧函數(shù)與梯形運(yùn)動曲線組合起來，形成一類運(yùn)動特性優(yōu)良的新運(yùn)動規(guī)律曲線，它兼有

25、最大加速度的梯形曲線的優(yōu)點(diǎn)和簡諧函數(shù)在兩端運(yùn)動連續(xù)的優(yōu)點(diǎn)。圖3-1所示曲線就是這樣一條性能良好的曲線，而且也是一種比較通用的曲線，因?yàn)檫x用不同的值就得到下圖中的數(shù)十種凸輪曲線。 圖3-1 通用凸輪曲線3.2 分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動參數(shù) 分度凸輪機(jī)構(gòu)中，主動件是凸輪，一般作等速連續(xù)旋轉(zhuǎn)，從動件是裝有多個滾子的轉(zhuǎn)盤，可按設(shè)計(jì)要求作間歇步進(jìn)分度轉(zhuǎn)為運(yùn)動。這種凸輪不需要其他附屬裝置即可完成較精確的分度定位。下表詳細(xì)的列出了分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動參數(shù)符號及其意義： 表3-1 分度凸輪機(jī)構(gòu)中主要運(yùn)動參數(shù)的符號及意義名稱符號公式無量綱時間T t轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時間，s；tf轉(zhuǎn)盤分度期時間，s；T= = 凸輪角位移，

26、rad或(。)；f凸輪分度期轉(zhuǎn)角，rad或（。）無量綱位移SS= 分度凸輪中S恒為正; 轉(zhuǎn)盤角位移，rad或(。) 轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角，rad或(。)無量綱速度VV= = = 分度凸輪中V恒為正，1凸輪角速度， ；2轉(zhuǎn)盤角速度， 無量綱加速度AA= = = A和V同向?yàn)檎愊驗(yàn)樨?fù)；2轉(zhuǎn)盤角加速度， 無量綱躍度JJ= = J和V同向?yàn)檎愊驗(yàn)樨?fù)；j2轉(zhuǎn)盤角躍度， 3.3 共軛（平行）分度凸輪機(jī)構(gòu) 共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)用于兩平行軸間的間歇分度步進(jìn)傳動。主動凸輪1由前后（或上，下）兩片盤形凸輪組成。這兩片凸輪在制造時廓線形狀完全相同，安裝時，使前后兩片成鏡像對稱錯開一定相位角安裝，故稱為共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)。

27、如下圖實(shí)線與虛線所示。從動盤2的前后兩端面上也各裝有幾個徑向均勻分布的滾子（下圖中裝在后側(cè)端面上的滾子用虛線表示）。當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)時，其前后兩側(cè)的廓線分別與相應(yīng)的滾子接觸，相繼推動轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)位或抵住滾子起限位作用。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到其圓弧形廓線與滾子接觸時，轉(zhuǎn)盤停止不動。由于機(jī)構(gòu)工作時是由兩片凸輪按設(shè)計(jì)要求同時控制從動盤的運(yùn)動，因此凸輪與滾子之間能保持良好的形封閉，不必附加彈簧等其他裝置就能獲得較好的幾何鎖合。當(dāng)然，對凸輪的加工精度和安裝要求也相對較高。圖3-2共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)主要有兩種類型。（1） 單頭型 轉(zhuǎn)盤每次轉(zhuǎn)位，轉(zhuǎn)過一個滾子圓心角，如圖所示，頭數(shù)H=1，滾子數(shù)Z=8，則轉(zhuǎn)盤每次分

28、度期轉(zhuǎn)位角 這種型式的機(jī)構(gòu)，凸輪每轉(zhuǎn)半圈，轉(zhuǎn)盤分度一次。（2） 多頭型轉(zhuǎn)盤每次轉(zhuǎn)位，轉(zhuǎn)過多個滾子圓心角，如圖所示，H=2，Z=8， ；如圖所示，H=4，Z=4， 多頭式的機(jī)構(gòu)凸輪每轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)盤分度一次。圖3-3 單頭型共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)圖3-4 多頭型共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)3.4 共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動參數(shù)和幾何尺寸下表列出了共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動參數(shù)和幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算方法：已知設(shè)計(jì)條件：凸輪轉(zhuǎn)速n=400r/min，連續(xù)旋轉(zhuǎn)，從動轉(zhuǎn)盤需四工位。表3-2共軛盤形凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動參數(shù)及計(jì)算 項(xiàng)目 計(jì)算公式與說明 實(shí)例計(jì)算凸輪角速度 轉(zhuǎn)盤分度數(shù)II為轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周中的停歇次數(shù)，常用值可見

29、表按設(shè)計(jì)要求的工位數(shù)I=4頭數(shù)H常用值見表選用H=2轉(zhuǎn)盤滾子數(shù)zZ=HI,常用值見表Z=HI=2*4=8凸輪分度期轉(zhuǎn)角 常用值見表選用 凸輪停歇期轉(zhuǎn)角單頭H=1時， 多頭H， 凸輪角位移 以凸輪分度期開始處作為 分度期時間 停歇期時間 此式僅使用凸輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角90°轉(zhuǎn)盤分度期運(yùn)動規(guī)律常用的有正弦加速度，改進(jìn)正弦加速度，改進(jìn)梯形加速度，改進(jìn)等速等運(yùn)動規(guī)律選用改進(jìn)正弦加速度運(yùn)動規(guī)律轉(zhuǎn)盤分度期角位移 ，S為所選的運(yùn)動規(guī)律的無因次位移轉(zhuǎn)盤分度期角速度 為所選運(yùn)動規(guī)律的無因次速度轉(zhuǎn)盤與凸輪在分度期的最大角速比 ， 為所選運(yùn)動規(guī)律的無因次速度最大值動停比K，運(yùn)動系數(shù) 圖3-5 改

30、進(jìn)正弦加速度運(yùn)動規(guī)律（轉(zhuǎn)盤分度期運(yùn)動規(guī)律） 3.5 共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù) 平行分度凸輪機(jī)構(gòu)除了具有基圓半徑、動程角、壓力角、曲率半徑等一般凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)外，還有一些該類機(jī)構(gòu)所特有的動力參數(shù)。 1. 動靜比d表示一個周期中，從動件運(yùn)動時間與靜止時間的比值。同時，在這里，凸輪的動程角（為完成從動滾子的一個升程，凸輪所轉(zhuǎn)過的角度）對應(yīng)于從動件運(yùn)動時間，而則對應(yīng)于從動件靜止時間。所以動靜比d可以表示為同樣，如果給定d，則可以算出凸輪的動程角 2. 分度數(shù)n與分度角從動盤在回轉(zhuǎn)一周的過程中轉(zhuǎn)的或者停歇次數(shù)稱為分度數(shù)n，一次轉(zhuǎn)動和停止的一個運(yùn)動循環(huán)為一個分度，一個分度從動件轉(zhuǎn)過的角度稱為分度角，

31、則有：3. 從動滾子數(shù)m和凸輪頭數(shù)Gm 從動滾子數(shù)m為從動盤上滾子的總數(shù)，凸輪頭數(shù)Gm 是指從動盤在完成一個分度的過程中，凸輪所需要推動的滾子數(shù)，即下圖表示Gm =1,2,4的凸輪形狀?？梢钥闯?，Gm 越大，凸輪的形狀就越復(fù)雜。一般常取Gm =2。 圖3-4 Gm=1,2,4的實(shí)例4. 中心距c和徑距比k輸入軸與輸出軸的軸線間距離，稱為中心距c，滾子中心回轉(zhuǎn)半徑Lf與中心距c之比，稱徑距比k，即這是行分度凸輪機(jī)構(gòu)的一個基本幾何參數(shù)，它與機(jī)構(gòu)壓力角、曲線的曲率都有直接的關(guān)系。5. 滾子初始位置角為了方便施加載荷，滾子在起始位置是的配置，各滾子的初始位置角為：式中，、Gm分別表示分度角與凸輪頭數(shù)；

32、Gn為滾子序號。一排滾子（圖4-4中的實(shí)線圓）的Gn為奇數(shù)；另一排滾子（同圖中的虛線圓）的G為偶數(shù)。這里的角度都是以水平軸為始邊的。平行分度凸輪機(jī)構(gòu)是一種比較復(fù)雜的共軛凸輪機(jī)構(gòu)，在一個運(yùn)動周期中每個凸輪都要以依次推動若干滾子，每個滾子都有一段相應(yīng)的凸輪輪廓曲線，這些輪廓曲線像接力賽似的一段接一段推動相應(yīng)的滾子完成一定的運(yùn)動。因此，每個凸輪輪廓曲線都是由幾段簡單凸輪輪廓曲線組合而成的。同時，作為共軛凸輪，凸輪的嚙合運(yùn)動相互之間必須有一定的重合度以實(shí)現(xiàn)閉鎖?；谏鲜鲈?，構(gòu)成平行分度凸輪輪廓的制約因素比較多，設(shè)計(jì)計(jì)算也比一般平面凸輪更為復(fù)雜。如果從動盤的運(yùn)動曲線為對稱曲線，則平行分度凸輪的輪廓曲線

33、成軸對稱。這樣對設(shè)計(jì)和加工帶來了一定的方便。3.6 各參數(shù)的意義及其影響因數(shù)1. 為凸輪角速度，其代表著分度凸輪每工作一次所經(jīng)過角度的速度，它影響著凸輪整體轉(zhuǎn)動的快慢，同時，它也受到凸輪轉(zhuǎn)速的影響。2. 為凸輪停歇期轉(zhuǎn)角，其表示凸輪在停歇時所轉(zhuǎn)的的角度，它同時也受到凸輪在分度期時轉(zhuǎn)角大小的影響。3. 分別表示凸輪在分度期和間歇期的時間，其表示的是凸輪在工作時，分度與停歇所消耗的時間，它們也分別受到凸輪分度期轉(zhuǎn)角和停歇期轉(zhuǎn)角大小的影響。4. 為轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角，其表示的是轉(zhuǎn)盤工作時分度一次的角度，它由轉(zhuǎn)盤分度數(shù)I所影響。5. 為轉(zhuǎn)盤分度期角位移，其表示的是轉(zhuǎn)盤工作時分度一次的角位移，它受到轉(zhuǎn)盤分

34、度期轉(zhuǎn)位角的影響。6. 為轉(zhuǎn)盤分度期角速度，其表示的是轉(zhuǎn)盤工作時分度一次的角速度，它受到轉(zhuǎn)盤分度期轉(zhuǎn)位角和凸輪分度期時間的影響。3.7 本章小結(jié)本章首先對平行分度凸輪的性能，做了一些介紹，并且附上了運(yùn)動參數(shù)的一些符號和其對應(yīng)的符號意義。其次，對平行分度凸輪的類型做了詳細(xì)的說明，方便理解和對接下來的計(jì)算提供材料。最后，計(jì)算了平行共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要運(yùn)動參數(shù)和幾何尺寸等等，還解釋了各參數(shù)的意義及其影響因數(shù)，對整體的計(jì)算提供了充足的數(shù)據(jù)分析。本章主要是在計(jì)算方面，對整體研究平行分度凸輪做了充分的準(zhǔn)備。 第四章 凸輪機(jī)構(gòu)的主要幾何尺寸及計(jì)算 4.1共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要幾何尺寸及計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式與說

35、明實(shí)例計(jì)算轉(zhuǎn)盤節(jié)圓半徑 1.按最大壓力角 選用,一般1.按 及Z=8由圖得 2.按凸輪理論廓線的形成條件，由圖驗(yàn)算 的最大值2.由Z=8及 ，按圖得 最大允許值為0.77，故知現(xiàn)選用的 合格3.由圖檢驗(yàn)凸輪理論廓線不發(fā)生曲線本身自交現(xiàn)象的 最大允許值3.由 按圖得 最大允許值為0.57，故知現(xiàn)選用的 合格凸輪的節(jié)圓半徑 是凸輪軸心到其理論廓線的最短向徑，轉(zhuǎn)盤的基準(zhǔn)起始位置角 凸輪的基準(zhǔn)起始向徑 凸輪的基準(zhǔn)起始位置角滾子中心角 滾子半徑 ，取Rr=15mm滾子寬度b/mm 取b=18mm安裝相位角 是前后兩片凸輪兩條基準(zhǔn)起始向徑間的夾角單頭H=1: =180° 多頭H 2： =360&

36、#176; No.n滾子中心 的起始位置角 式中，n為滾子代號，n為奇數(shù)指裝在轉(zhuǎn)盤前側(cè)的滾子，n為偶數(shù)指裝在后側(cè)的滾子No.n滾子中心與間的距離 與間夾角 下表列出了各個共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的一些主要幾何尺寸以及計(jì)算方法： 表4-1 共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要幾何尺寸及計(jì)算4.2 用作圖法繪制凸輪的理論廓線和工作廓線 為了建立直觀的圖輪廓線幾何圖形，看出各段廓線間交匯處所在的區(qū)間，以便用計(jì)算機(jī)精確設(shè)計(jì)凸輪廓線時的優(yōu)化計(jì)算，設(shè)計(jì)時先用作圖法繪制凸輪輪廓，作圖時的分點(diǎn)以保證畫出幾個關(guān)鍵位置為宜。表4-2共軛盤形分度凸輪廓線設(shè)計(jì)的作圖法步驟計(jì)算公式、數(shù)據(jù)和作圖方法（1）作出機(jī)構(gòu)的中心距。轉(zhuǎn)盤節(jié)圓和凸輪基圓中

37、心距C=100mm，轉(zhuǎn)盤節(jié)圓半徑 ，凸輪基圓半徑 此二圓相切（2）定出前、后側(cè)凸輪理論廓線的起始點(diǎn) 由 定出 由 （3）定出No.1 No.8各滾子的中心 由 起逆 方向依次取 在轉(zhuǎn)盤節(jié)圓上得 No5 No.8滾子中心未在圖上畫出（4）作反轉(zhuǎn)圓，定出轉(zhuǎn)盤軸心 的相應(yīng)反轉(zhuǎn)位置 以 為中心，C為半徑做反轉(zhuǎn)圓。圖中將 分成六等分，每個分角 逆 方向在反轉(zhuǎn)圓上定出 （5）將No.1滾子中心按選定的運(yùn)動規(guī)律將分度期轉(zhuǎn)角 分成相應(yīng)的角位置 和分點(diǎn) 按選定的改進(jìn)正弦加速度運(yùn)動規(guī)律，得七個分點(diǎn)及其角位置如下表：滾子中心位置位置角/（°）22.526.37942.67567.592.325108.62

38、2112.5（6）作出前端面凸輪理論廓線從 起由 定出 點(diǎn)，由 起逆 由 和 依次定出 同理從 起由 和 定出 ，依次類推，定出 把 分別連成曲線，兩曲線交于G點(diǎn)，則前端面凸輪理論廓線即為 ，其中 為以 為中心， 為半徑的圓?。?）作出后端面凸輪理論廓線把上述定出的 分別連成曲線，兩曲線交于H點(diǎn)，則后端面凸輪理論廓線即為 ，其中 為以 為中心， 為半徑的圓?。?）作凸輪的工作廓線在理論廓線上分別以滾子半徑 作圓，其包絡(luò)線即凸輪工作曲線，圖中前端面用實(shí)線表示，后端面用虛線表示圖4-1 用作圖法繪制共軛平行分度凸輪的輪廓曲線圖4-3 No.1滾子和No.3滾子的坐標(biāo)變換 因?yàn)閳D解法不是很精確，而凸

39、輪輪廓設(shè)計(jì)的精度要求比較高，所以工程中不是經(jīng)常采用圖解法，本文是使用解析法設(shè)計(jì)凸輪輪廓線的，所以這里對圖解法只作簡單的陳述。4.3 共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)凸輪廓線的解析法計(jì)算表4-3共軛盤形分度凸輪廓線設(shè)計(jì)的解析法步驟計(jì)算公式與說明1.在凸輪上建立動坐標(biāo)系右手直角坐標(biāo)系 的原點(diǎn) 與凸輪軸心 重合， 與凸輪的基準(zhǔn)起始向徑 重合。如 為逆時針方向轉(zhuǎn)，則 應(yīng)取左手直角坐標(biāo)系，則下列公式均適用，而算出的極坐標(biāo)值 轉(zhuǎn)向度量2.求與No.1滾子中心相嚙合的凸輪理論廓線方程式圖19-2-74表示凸輪已從其基準(zhǔn)起始位置角 處順 轉(zhuǎn)過 轉(zhuǎn)盤上No.1滾子已從其基準(zhǔn)起始位置角 處順 轉(zhuǎn)過 滾子中心由 凸輪理論廓線上

40、t點(diǎn)的方程式為：直角坐標(biāo)：極坐標(biāo)：或式中 -凸輪轉(zhuǎn)角，由 起逆時針向量度 -凸輪理論廓線的向徑角，由 起逆時針向量度 -轉(zhuǎn)盤上No.1滾子的位置角， -計(jì)算用輔助角 3.求與No.1滾子相嚙合的凸輪工作廓線方程式凸輪工作廓線上K點(diǎn)的方程式為：直角坐標(biāo)：極坐標(biāo)：或式中 -凸輪工作廓線的向徑角，由QUOTE 起逆時針向量度 -壓力角的計(jì)算值，按下式計(jì)算，可大于或小于90°4.求與No.3滾子相嚙合的凸輪理論廓線和工作廓線方程式1）在凸輪上建立輔助動坐標(biāo)系 No.3滾子中心的起始位置 的連線重合（2）將上述公式中所有 均用 代替后，求出 （3）將 用下列坐標(biāo)變換公式演化為在 坐標(biāo)系中的 圖

41、 4-2 共軛盤形分度凸輪機(jī)構(gòu)的理論廓線和工作廓線4.4 本章小結(jié)本章主要對平行共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)的主要尺寸進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，用作圖法畫出了凸輪的理論凸輪廓線和實(shí)際凸輪廓線，而且還用解析法計(jì)算了凸輪的輪廓曲線，并且指出滾子的位置變換。接著，對平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)做出畫圖計(jì)算。本章重點(diǎn)在于對平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)參數(shù)給出了方向。 第五章 全文總結(jié)本文基于對凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動的思想，著重對凸輪運(yùn)動性能的研究，以及通過對凸輪機(jī)構(gòu)幾何尺寸的計(jì)算，給出了合理的間歇分度凸輪的工作輪廓曲線。凸輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動的特性優(yōu)良與否直接影響凸輪機(jī)構(gòu)的精度、效率和壽命。本文主要從凸輪整體的設(shè)計(jì)來研究，計(jì)算了它們的一些主要運(yùn)動參數(shù)，以及對凸輪機(jī)構(gòu)的整體幾何尺寸進(jìn)行了計(jì)算。同時也做了一定的對凸輪輪廓曲線的計(jì)算，不過由于能力與時間的關(guān)系，進(jìn)展不是很大。平行分度凸輪機(jī)構(gòu)越來越受到更多人的關(guān)注與研究，由于其具有傳動、導(dǎo)向和控制等功能，使其在自動機(jī)械中的應(yīng)用越來越廣泛。間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)體積小，剛性大，周期控制簡單，可靠性好，壽命長，重復(fù)精度高，運(yùn)動特性良好等優(yōu)點(diǎn)。而且對其研究的范圍越來越廣，如凸輪曲線的研究、輪廓方程的求解、尋找新型的間歇分度凸輪機(jī)構(gòu)、動力學(xué)運(yùn)動學(xué)方