浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告班級機械設(shè)計制造及其自動化（4）班姓名黃陸楊課題名稱間歇運動機構(gòu)運動分析及創(chuàng)新設(shè)計試驗平臺研制開題報告目錄1選題的背景與意義1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.2間歇機構(gòu)試驗臺研究意義2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題2.1基本內(nèi)容2.2擬解決的主要問題3研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題3.1研究思路方案3.2可行性分析3.3預期研究成果4研究工作計劃參考文獻（開題報告全文附后）成績：答辯意見答辯組長簽名：年月日系主任審核意見簽名：年月日間隙運動機構(gòu)運動分析及創(chuàng)新設(shè)計試驗平臺研制黃陸楊（機械設(shè)計制造及其自動化（4）班B09300411）1選題的背景與意義科學技術(shù)的進步與發(fā)展使生產(chǎn)機械的性能日益完善和復雜，機械化和自動化控制水平不斷提高。相應的，對生產(chǎn)機械中的各種執(zhí)行機構(gòu)和輔助機構(gòu)的性能提出了愈來愈高的要求。尤其在輕工、食品、紡織、電子等行業(yè)廣泛使用的各種自動機械、輸送裝置中，有一大類包含步進機構(gòu)的機械系統(tǒng)。其特點是將系統(tǒng)輸入軸的連續(xù)回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為工作執(zhí)行機構(gòu)的間歇轉(zhuǎn)動或移動，從而使系統(tǒng)在其間歇期能完成預期的工藝動作。為了適應不同的工作要求，改善動態(tài)性能，提高定位精度，各種間歇機構(gòu)自發(fā)明伊始，人們不斷創(chuàng)造眾多結(jié)構(gòu)新穎、構(gòu)思巧妙、滿足各種工藝需要的間歇運動機構(gòu)1。1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.11國內(nèi)外間歇機構(gòu)研究現(xiàn)狀在十八世紀后期，由于受當時生產(chǎn)水平的限制，普遍采用槽輪機構(gòu)、星輪機構(gòu)等結(jié)構(gòu)簡單的間歇運動機構(gòu)，且只有簡單的運動分析方法。十九世紀中葉以后，生產(chǎn)水平不斷發(fā)展，開始出現(xiàn)機構(gòu)的綜合方法?，F(xiàn)代，已出現(xiàn)了可以滿足高精度、高速度要求的凸輪式間歇運動機構(gòu)，其最高速度可達2000r/min以上，分度精度可達15。這種間歇運動機構(gòu)是目前公認的理想的高精度分度機構(gòu)。近年來，不少國內(nèi)外機構(gòu)學工作者致力于間歇運動機構(gòu)的研究，取得了一些成果，但從事間歇運動機構(gòu)測試研究的人并不多，而且至今為止國內(nèi)外還沒有一臺間歇運動機構(gòu)檢測裝置，因此，對試驗臺的研制很有必要。棘輪機構(gòu)一般用于傳遞平行軸的運動，在機械中一般應用在轉(zhuǎn)速不高和要求間歇轉(zhuǎn)動的裝置中，如牛頭刨床工具機臺的橫向進給機構(gòu)、自行車后軸的齒式棘輪超越機構(gòu)、手動絞車中的防逆轉(zhuǎn)機構(gòu)、超越離合器和剎車器等機構(gòu)。在一般的沖壓速度和壽命的要求下,因結(jié)構(gòu)比較可靠,其設(shè)計、加工方便而被選用2。棘輪是在非對稱應力循環(huán)加載下特有的一種非彈性循環(huán)受力,其結(jié)構(gòu)安全性和壽命評估是設(shè)計人員在設(shè)計時必須考慮的一個重要因素。要想延長棘輪的使用壽命,就必須在棘輪的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計上進行研究與優(yōu)化?？祰?、高慶學者的課題組對40Cr3MoV貝氏體鋼、調(diào)質(zhì)42CrMo鋼等循環(huán)軟化材料的棘輪行為進行了實驗研究,結(jié)果表明:該類材料的棘輪行為具有明顯的三階段特征,即初始的棘輪應變率衰減階段、中段的常棘輪應變率階段和后期的加速棘輪應變率階段,并且材料會很快因為過大的棘輪應變而過早失效。由于棘輪行為的復雜性,很多因素的影響都還沒有得到合理的考慮,還需要進行大量的實驗以及相應的理論研究。因此棘輪機構(gòu)不宜應用于高速和運動精度要求較高的場合。槽輪機構(gòu)3主要分成傳遞平行軸運動的平面槽輪機構(gòu)和傳遞相交軸運動的空間槽輪機構(gòu)兩大類.平面槽輪機構(gòu)又分為外槽輪機構(gòu)和內(nèi)槽輪機構(gòu)。外槽輪機構(gòu)的槽輪轉(zhuǎn)向同撥盤的轉(zhuǎn)向相反，內(nèi)槽輪機構(gòu)則轉(zhuǎn)向相同。與外槽輪相比，內(nèi)槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間小。槽輪機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠和機械效率較高等優(yōu)點。但是傳統(tǒng)普通槽輪機構(gòu)在每次驅(qū)動曲柄進人或脫離輪槽時,槽輪的瞬時角加速度不為零且方向相反。以致發(fā)生方向相反的柔性沖擊,引起動載荷,使傳動系統(tǒng)產(chǎn)生不必要的振動,嚴重時甚至能造成槽輪在定位時出現(xiàn)越位現(xiàn)象4,盡管增多槽數(shù)等方法可以減緩加速度的峰值,但無法從根本上完全消除。所以槽輪機構(gòu)一般用于轉(zhuǎn)速不是很高的自動機械、輕工機械和儀器儀表中，電影放映機中的送片機構(gòu)，由槽輪帶動膠片，作有停歇的送進，從而形成動態(tài)畫面。此外也常與其他結(jié)構(gòu)組合，現(xiàn)在有些學者對傳統(tǒng)普通槽輪機構(gòu)進行機構(gòu)變異,使新型槽輪機構(gòu)能夠在很大程度上克服以上缺點。例如行星齒輪-槽輪間歇運動機構(gòu),由于它的運動特性較普通槽輪間歇運動機構(gòu)優(yōu)越,已被用在一些先進的自動機械上。在眾多的間歇運動機構(gòu)中,有一種很常用但并不為多數(shù)人熟悉的純機械機構(gòu)。它就是擒縱機構(gòu)5。這種機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，價格低，但振動周期不穩(wěn)定，主要用于計時精度要求不高，工作時間較短的場合，如自動記錄儀、時間繼電器、計數(shù)器、定時器、測速器及照相機快門和自拍器等。擒縱機構(gòu)的設(shè)計思想非常巧妙,其功能在適當?shù)臋C構(gòu)中顯得非常突出?，F(xiàn)在,有的機械設(shè)計人員將擒縱機構(gòu)放大,應用到將較高速度減速的設(shè)備當中。雖然,這種類似于減速器作用的擒縱機構(gòu),不如減速器的壽命和可靠性,但其體積小,重量輕的優(yōu)點非常適合用在特定環(huán)境下的機械設(shè)備中。擒縱機構(gòu)也有其先天性的缺陷。由于擒縱輪的形狀不規(guī)則與過渡不夠平滑以及工作中的沖擊,會產(chǎn)生對機械零件傷害極大的應力集中和噪聲。如果載荷較大或是使用頻繁,擒縱機構(gòu)的壽命會相對較短。這就需要設(shè)計人員在設(shè)計過程中要充分考慮到設(shè)備的安全性設(shè)計6。不完全齒輪機構(gòu)7是由齒輪機構(gòu)演變而得的一種間歇運動機構(gòu)。即在主動輪上只做出一部分齒，并根據(jù)運動時間與停歇時間的要求，在從動輪上做出與主動輪輪齒想嚙合的輪齒。不完全齒輪機構(gòu)的運動頗具特色，它的從動輪既可作整周轉(zhuǎn)動,也可在一周中作多次停歇，因此,它可以在非常廣闊的范圍內(nèi)選擇運動特性系數(shù)K,并可自由地配置從動輪每轉(zhuǎn)的停歇次。在不完全齒輪機構(gòu)運動時間的中段,嚙合傳動的情況與標準漸開線齒輪一樣,作定傳動比傳動8。因此,有可能實現(xiàn)間歇的勻速傳動。在運動時間的始、末,從動輪有速度突變,并存在嚙合線外齒頂滑動接觸的情況,故動力學性能和磨損壽命較差。但如配以附加的瞬心線機構(gòu),則可保證在運動時間的始、末,從動輪的速度按預定規(guī)律變化,磨損情況也同時得到改善。近年來,很多作者進一步對不完全齒輪機構(gòu)的嚙合過程幾何參數(shù)作了詳細的推證,但是,由于不完全齒輪機構(gòu)的參數(shù)眾多9,關(guān)系復雜,交錯影響,給設(shè)計工作帶來很大困難。由于缺少有效的設(shè)計方法,在一定程度上也影響了推廣應用。凸輪間歇機構(gòu)已被廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)的自動化部分，它已成為當今世界上精密驅(qū)動的主流裝置10。產(chǎn)品涉及包裝、印刷、制藥、化工、煙草、電子電器、玻璃陶瓷、汽車制造等自動化生產(chǎn)線及各種通用機械設(shè)備，他們作為自動化機器的核心傳動裝置，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。凸輪式間歇運動機構(gòu)由主動輪和從動盤組成，主動凸輪作連續(xù)轉(zhuǎn)動，通過其凸輪廓線推動從動盤作預期的間歇分度運動。其工作特點是動載荷小，無剛性和柔性沖擊，適合高速運轉(zhuǎn)，無需定位裝置，定位精度高，結(jié)構(gòu)緊湊。凸輪式間歇機構(gòu)可分為三種11，（1）圓柱凸輪式間歇運動機構(gòu)，常取凸輪槽數(shù)為1，柱銷數(shù)一般取z26，在輕載下間歇頻率為1500次/分。（2）蝸桿凸輪式間歇運動機構(gòu)，常取單頭螺桿凸輪z26，從動盤按正弦加速度規(guī)律設(shè)計，可控制中心距消除間隙，承載能力高，間歇頻率為1200次/分，分度精度為30。（3）共軛凸輪式間歇機構(gòu)，動力特性好，分度精度高，成本較低。凸輪機構(gòu)在發(fā)達國家已有數(shù)十年的發(fā)展歷史，其理論研究工作仍在深入，其生產(chǎn)已采用高精度加工設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量不斷完善。我國于70年代開始在某些工廠和高校著手研究這類機構(gòu)，在幾何學、運動學、結(jié)構(gòu)設(shè)計和動力學方面均取得了一些成果，已具備設(shè)計開發(fā)能力。目前我國的凸輪加工設(shè)備總體上落后于發(fā)達國家，產(chǎn)品質(zhì)量也受到很大影響。與國外同類產(chǎn)品相比，國內(nèi)產(chǎn)品的市場競爭力不強，從而制約了我國凸輪分度機構(gòu)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)今技術(shù)發(fā)達國家在分度凸輪機構(gòu)的設(shè)計理論與生產(chǎn)技術(shù)方面已經(jīng)趨于穩(wěn)定，并且都擁有了自己的各類分度凸輪裝置系列化產(chǎn)品，建立了比較嚴格的技術(shù)保護措施。國內(nèi)對分度凸輪機構(gòu)的研究起步相對較晚，不少科研單位、大專院校都投入了大量的人力和物力進行研究，在理論和實踐上也取得了一些進展，所研制的產(chǎn)品大多限于低速分度運動場合(一般在300-600rpm)，且分度運動的精度也較低(一般均45)僅有少數(shù)廠家可以進行定型小批量生產(chǎn)，遠遠滿足不了國內(nèi)有關(guān)單位生產(chǎn)和使用的需要。1.12國內(nèi)外間歇機構(gòu)研究趨勢一些學者和工程技術(shù)人員將間歇機構(gòu)與其他一些機構(gòu)進行并聯(lián)組合，實現(xiàn)了較為復雜的工作循環(huán)。這類組合機構(gòu)的特點是設(shè)計靈活性較大，可以在不改變原有間歇機構(gòu)工作特點的情況下，打破原有機構(gòu)的局限性，這方面的文獻有1213等。此外，一些機構(gòu)學工作者提出了許多靈活多樣的變異設(shè)計，為間歇機構(gòu)的創(chuàng)新提供了更為廣闊的思路。機構(gòu)的組合14是發(fā)展新機構(gòu)的重要途徑之一。目前組合機構(gòu)已在各種自動機械或自動生產(chǎn)線上得到廣泛應用。人們嘗試將各種基本機構(gòu)進行適當?shù)慕M合，使其既能發(fā)揮特長，又能避免本身固有的局限性，從而形成結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計方便、性能優(yōu)良的機構(gòu)系統(tǒng)，以滿足生產(chǎn)中所提出的多種要求和提高生產(chǎn)的自動化程度。由于組合機構(gòu)的結(jié)構(gòu)較復雜，設(shè)計計算亦繁復，曾增加對它研