槽轮机构(公开课)
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槽轮机构(公开课)
槽轮机构
一.槽轮机构的组成及工作特点
(1)机构组成
槽轮机构是由主动拨盘、从动槽轮和机架等组成。
(2)工作特点
槽轮机构可将主动拨盘的等速回转运动转变为槽轮时动时停的间歇运动,并具有结构简单、外形尺寸小、机械效率高,以及能较平稳的、间歇地进行转位等优点,但存在柔性冲击的缺点,故常用于速度不太高的场合。
二、槽轮机构的类型及应用
(1)槽轮机构的类型
普通特殊内槽轮机构
槽条机构
不等臂多销槽轮机构
球面槽轮机构
偏置式槽轮机构
偏置外槽轮机
偏置内槽轮机
内啮合棘轮机构外啮合棘轮机构空间棘轮机构
外槽轮机构
内槽轮机构
内槽轮机构
特殊槽轮机构
参数变化时的槽轮机构运动情况特殊槽轮机构
运动时间均不等槽轮时间间隔不等槽轮机
空间球面槽
轮机构
(2)槽轮机构的应用
例1 蜂窝煤制机模盘转位机构例2 幻灯片放映机机构
自动灌装机切糕机
三、槽轮的设计
(1)槽轮机构的典型结构如图所示,它由主动拨盘、从动槽轮和机架组成。拨盘以等角速度作连续回转,当上的圆销未进入槽轮的径向槽时,由于槽轮的内凹锁止弧nn被拨盘的外凹槽锁止弧mm卡住,故槽轮不懂。图示为圆销钢进入槽轮径向槽时的位置,此时锁止弧nn又也刚被松开。此后,槽轮受圆销的驱使而转动。当圆销在另一边离开径向槽时,锁
止弧nn 又被卡住,槽轮又静止不懂。直至圆销再次进入槽轮的另一个径向槽时,又重复上述运动。所以槽轮作时动时停的间歇运动。
槽轮机构的结构简单,外形尺寸小,机械效率高,并能较平稳的、间歇的进行转位。但因传动时尚存在柔性冲击,故常用于速度不太高的场合
普通槽轮机构的运动系数
在图中所示,当主动拨盘B 回转一周时,槽轮A 的运动时间与主动拨盘转一周的总时间之比,称为槽轮机构的运动系数,并以к表示
因为拨盘B 一般为等速回转,所以时间之比可以用拨盘转角之比来表示。对于单圆销外槽轮机构,时t1与t2所对应的拨盘转角分别为2和2又为了避免圆销B 和径向槽发生刚性冲击,圆销开始进入或脱出径向槽的瞬时,其线速度方向应沿着径向槽的中心线。由图可知2α=π-2β此设计槽轮又4个均布槽,则外槽轮机构的运动系数为
к=α/π=1/4 因为运动系数大于零,所以外槽轮的槽数应大于或等于3,由式可知,其运动系数总小于0.5,故此单销外槽轮机构槽轮的运动时间总小于其静止时间。
此外,当圆销开始进入和退出径向槽时,由于角加速度有突变,故在此两瞬时有柔性冲击。而且槽轮的槽数愈少,柔性冲击愈大。
(2)槽轮的强度设计
四槽槽轮机构圆梢所受最大作用力max F 的计算公式如下:
2
max ()Z z
M Jnw F c d a M =+
式中a 为中心距,参数c 、d 的取值查文献[1]为2.000、2.337,代入式得max F =1.2039kN ,由以上较小结果得选择接触疲劳强度为设计准则,选择槽轮材料为45钢,感应淬火热处理,热处理等级MQ ,表面硬度45HRC ,圆销采用ZCuSn10P1锡青铜。
由文献得,45钢的弹性模量1203E GPa =,泊松比10.24u =,ZCuSn10P1锡青铜的弹性模量2110E GPa =,泊松比10.33u =,根据H.Hertz 公式,槽轮与圆销的最短接触长度为:
2
2
21
2
12
111n
A
HP
F r L u u E E πσ
=
∙
--+
由于圆销较易更换,且为耐磨材料,因此接触强度以槽轮为准,查文献,设
1100HP Mpa σ=,代入式得 2.8422L mm =,由此得选用10mm 厚的槽轮是非常安全的。 2、槽轮的尺寸计算
槽数 z=4
槽轮每次转位时,主动件的转角 2α=π(1-2/z ) α=0.5π 槽间角 2β=2π/z β=0.25π 主动件圆销中心直径 R1=asin β