槽轮机构设计方案..

基于Predator SFC 系统的槽轮机构CAD/CAM 创新实验 ---------------槽轮机构设计方案

1． 槽轮机构简介

在图1中的外槽轮机构中，主动件拔盘以角速度w1匀速转动，当拔盘上的圆销转到图1所示的A 位置时，拨盘上锁止弧S1的起使边到达中心连线O 1O 2位置，槽轮开始转动。当圆销转到A 1时，拔销退出轮槽，拔盘继续转动，槽轮却停止转动，我们称此时的槽轮被锁住，槽轮上的内凹锁止弧和拨盘上的外凸锁止弧啮合在一起。这样，主动拨盘连续转动就转换成槽轮的间歇转动。为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，拔销开始进入和离开轮槽时，轮槽的中心线应和圆销中心A 的运动圆周相切，即拔销转到图1所示位置时，O 1A ⊥O 2A 。

图1外槽轮机构

组成：带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。

工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。

ω2

ω1

o 1

o 2

锁止弧

槽轮

拨盘 圆销

作用：将连续回转变换为间歇转动。

特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度有变化，不适合高速运动场合。

2．槽轮机构优点

(1)结构简单，工作可靠，效率较高;

(2)在进入和脱离啮合时运动较平稳，能准确控制转动的角度;

(3)转位迅速，从动件能在较短的时间内转过较大的角度;

(4)槽轮转位时间与静止时间之比为定值。

3．槽轮机构缺点

(1)槽轮的转角大小不能调节;

(2)槽轮转动的始、末位置加速度变化较大，从而产生冲击:

(3)在工作盘定位精度要求较高时，利用锁紧弧面往往满足不了要求，而需另加定位装置。

(4)槽轮的制造与装配精度要求较高。由于这些原因，槽轮机构一般应用在转速不高的装置中。

4．槽轮机构的工作原理

槽轮机构，又叫马尔他机构或日内瓦机构，由具有径向槽的槽轮1和具有拨销2的拨杆3组成，其工作原理如图2所示。

图2 槽轮机构工作原理简图

当拨杆转过一定的角度，拨动槽轮转过一个分度角，由图(a)所示的位置转到图(b)所示的位置时，拨销退出轮槽，此后，拨杆空转，直至拨销进入槽轮的下一个槽内，才又重复上述的循环。这样，拨杆(主动件)的等速(或变速)连续(或周期)运动，就转换为槽轮(从动件)时转时停的间歇运动。

槽轮机构常采用锁紧弧定位，即利用拨杆上的外凸圆弧一锁紧弧A与槽轮上的内凹圆弧一定位弧B的接触锁住槽轮。图(a)所示为拨销开始进入轮槽时的位置关系，这时外凸圆弧面的端点F点离开凹面中点，槽轮开始转动。图(b)所示为拨销刚要离开轮槽时的位置关系，这时外凸圆弧面的另一端点E刚好转到内凹圆弧面的中点，拨杆继续转动，E点越过凹面中点，槽轮被锁住。图(c)为拨销退出轮槽以后的情况，这时，外凸圆弧面与内凹圆弧面密切接触，槽轮被锁住而不能向任何方向转动.由上述工作过程的要求，拨杆上的外凸圆弧缺口应对称于拨杆轴线。

5．主要几何尺寸的设计公式

图 3为槽轮机构主要尺寸关系图。图中O1为拔盘中心，O2为槽轮中心，L1为拨销的轨迹半径;L2为槽轮半径;L3为中心距，h为槽轮槽深,rb为拨销半径,δ为间隙。

图3 槽轮机构主要几何尺寸关系图

设拔盘轴的直径为d.为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，圆销开始进入和离开轮槽时，轮槽的中心线应和圆销中心的运动圆周相切，从而决定了槽轮机构主要尺寸之间的关系，根据图4所示槽轮机构的设计计算公式如下：

图4 槽轮机构主要几何尺寸计算关系图

(1)已知参数：槽轮槽数 z , 拨盘上圆销数目 m , 中心距C=O1O2 ,

拨盘上圆销半径R T , 拨盘转速 n1

(2) 槽轮运动角： 2β=2л/z

(3) 拨盘运动角： 2α=л-2β

(4) 拨盘上圆销数目： m ＜ 2z/(z-2)

(5) 圆销中心轨迹半径： R1=C sin(β)

(6) 槽轮外径： R2=[（C sin(β)）2+R2T]½

(7) 槽轮深度： h= R1+ R2- C + R T +δ

(8) 拨盘回转轴直径： d1＜ 2（C- R2）

(9) 槽轮轴直径： d2＜ 2（C - R1- R T - δ）

(10) 拨盘上锁止弧所对中心角：γ=2（л/m –α）

(11) 锁止弧半径：R0= R1- b - R T

(12) 槽轮每循环运动时间：t f = [(z-2)/z] 30/n1

(13) 槽轮每循环停歇时间: t d = [(2z-m(z-2))/(mz)] 30/n1

(14) 槽轮机构的动停比k： k=(m(z-2))/(2z-m(z-2))

(15) 圆销中心轨迹半径R1与中心距C的比λ：λ=R1/C=sin(л/z)

(16) 槽轮角位移：Ф=arc tg [γsin(θ)/(1-γcos(θ)) -α≤θ≤+α

(17) 槽轮角速度：ω2=（λcos（θ）-λ）ω1/（1+λ2-2λcos（θ））

(18) 槽轮角加速度：ε2=（λ（λ2-1）sin（θ）ω21/（1+λ2-2λcos（θ）2）

(19) 槽轮最大角速度所在位置：θ=00

一般δ的取值范围为3-6mm, 当槽轮槽数z较大时。

6．槽轮机构设计方案

6.1 方案1要求槽轮机构的动停比k=1/3

=2mm

设：槽轮槽数Z=4 拨销m=1 中心距C=70 拨销半径R

T

销与槽底间隙δ=3 槽齿宽b=5

求解槽轮机构的尺寸参数：

(1) 槽轮运动角： 2β=2л/z=2л/4=л/2

(2) 拨盘运动角： 2α=л-2β=л/2

(3) 拨盘上圆销数目： m=1 ＜ 2z/(z-2)=8/2=4

(4) 圆销中心轨迹半径： R1=C sin(β)=70 × SIN（45）=49.5

(5) 槽轮外径： R2=[（C sin(β)）2+R2T]½=[49.52+4]1/2=49.54

(6) 槽轮深度： h= R1+ R2- C + R T +δ=49.5+49.54-70+2+3=34

(7) 拨盘回转轴直径： d1=12 ＜ 2（C- R2）=2(70-49.54)=40.9

(8) 槽轮轴直径： d2=12 ＜ 2（C - R1- R T - δ）=2(70-49.5-2-3)=31

(9) 拨盘上锁止弧所对中心角：γ=2（л/m –α）=3л/2

(10) 锁止弧半径：R0= R1- b - R T=49.5-5-2=42.5

(11) 槽轮机构的动停比k： k=(m(z-2))/(2z-m(z-2))=2/(8-2)=1/3