1、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)說明書題 目： 改進(jìn)設(shè)計(jì)一剪板機(jī)的鐵板輸送機(jī)構(gòu) 院 校： 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級： 材控82班 設(shè) 計(jì) 者： 柳杰 合 作 者： 王慧瑩、張琴、張鵬飛、東梅、伍剛 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 賀 亮 2010年 12 月 16 日目錄第一章 創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述.11.1機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目31.2設(shè)計(jì)背景31.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和要求31.4機(jī)構(gòu)工作原理及示意圖31.5創(chuàng)新設(shè)計(jì)意義4第二章 動力源選擇.42.1 原動機(jī)的選擇42.2 原動機(jī)型號的選擇52.2.1電動機(jī)額定電壓的選擇 52.2.2電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇 5第三章 初選方案設(shè)計(jì). . 63.1輪系機(jī)構(gòu)分析 63

2、.1.1輪系的運(yùn)動分析 63.1.2 輪系的計(jì)算分析63.2附加間歇機(jī)構(gòu)分析 73.2.1鉸鏈四桿間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)分析 73.2.2 四桿機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算分析 8第四章 改進(jìn)方案設(shè)計(jì). 84.1設(shè)計(jì)分析 84.2方案一：圓柱凸輪-蝸輪蝸桿間歇機(jī)構(gòu)94.2.1凸輪齒輪組合簡介 94.2.2圓柱凸輪-蝸輪蝸桿間歇機(jī)構(gòu)運(yùn)動示意 94.2.3參數(shù)計(jì)算104.2.3.1 蝸輪蝸桿的計(jì)算104.2.3.2 鐵板輸送輪系計(jì)算104.2.3.3 圓柱凸輪的計(jì)算124.3方案二：不完全齒輪間歇機(jī)構(gòu) 124.3.1不完全齒輪的基本介紹 124.3.2裝有瞬心線板的不完全齒輪的工作原理 134.3.3參數(shù)設(shè)計(jì) 144.4

3、方案三：槽輪間歇機(jī)構(gòu) 154.4.1 槽輪間歇機(jī)構(gòu)的簡介154.4.2 槽輪間歇機(jī)構(gòu)的工作原理164.4.3 槽輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)17第五章 方案評價(jià)及選優(yōu). 19結(jié)束語. . 19參考文獻(xiàn). . 20附錄. .20第一章 創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述1.1機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)題目改進(jìn)設(shè)計(jì)一剪板機(jī)的鐵板輸送機(jī)構(gòu)1.2設(shè)計(jì)背景剪板機(jī)機(jī)床行業(yè)現(xiàn)已基本實(shí)現(xiàn)柔性、復(fù)合加工，今后主要以發(fā)展大型組合式復(fù)合加工機(jī)床為發(fā)展方向，即由兩臺主機(jī)組合成復(fù)合加工機(jī)床，因?yàn)樾枰匦蜋C(jī)床完成的加工零件多為單件小批量,電磁振動給料機(jī)，其工藝復(fù)雜，輔助時(shí)間和加工周期長，由一臺機(jī)床完成所有加工工序受到限制，而由兩臺組合加工中心就完全可以實(shí)現(xiàn)。 在現(xiàn)在的

4、鐵板剪切機(jī)構(gòu)中，也基本采用復(fù)合加工機(jī)床來實(shí)現(xiàn)，一般的鐵板輸送機(jī)床主要包括原動機(jī)、輸送機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及剪切機(jī)構(gòu)，其中的輸送執(zhí)行機(jī)構(gòu)是關(guān)鍵，輸送機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組合關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動，即當(dāng)鐵板達(dá)到指定長度后能夠停止，等待剪斷，待剪斷之后繼續(xù)輸送。1.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和要求（1）原材料為成卷的板料。每次輸送鐵板的長度為L=1900或2200mm（設(shè)計(jì)時(shí)任選一種）。（2）每次輸送鐵板到達(dá)規(guī)定長度后，鐵板稍停，以待剪板機(jī)構(gòu)將其剪斷。剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的十五分之一。建議鐵板停歇時(shí)間不超過剪斷工藝水平時(shí)間的1.5倍，以保證有較高的生產(chǎn)率。（3）輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動和沖擊盡可能減小（即要求

5、輸送機(jī)構(gòu)從動件的加速度曲線連續(xù)無突變。）1.4機(jī)構(gòu)工作原理及工作示意圖工作原理：（1）夾持并輸送鐵板，當(dāng)鐵板到達(dá)指定長度后停止輸送及鐵板停止運(yùn)動圖1-1 工作示意圖（2）實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動，并在鐵板即將停歇或運(yùn)動時(shí)，輸送鐵板的構(gòu)件 的加速度曲線仍然連續(xù)無突變， 使整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，振動和沖擊盡可能的減小。工作流程：鐵板夾持鐵板輸送輸送間歇鐵板剪切 1.5創(chuàng)新設(shè)計(jì)意義 不滿足人類已有的知識經(jīng)驗(yàn)。努力探索客觀世界中尚未被認(rèn)識的事物規(guī)律，從而為人們的實(shí)踐活動開辟新的領(lǐng)域、打開新局面！注意觀察與研究新事物，積極探索。敢于向疑難問題挑戰(zhàn)，勇于突破傳統(tǒng)觀念的束縛。在思維方式、方法及結(jié)論上挑戰(zhàn)自己的思維。敢

6、為天下先，發(fā)揮你的想象、獨(dú)具卓識、開拓進(jìn)取。能夠提出新的創(chuàng)見、作出新的發(fā)現(xiàn)，將新的想象力及創(chuàng)造力盡可能展現(xiàn)出來。不安現(xiàn)狀、要求超越自己，力求精益求精、日益更新。對事情各問題、環(huán)節(jié)作深入了解，并通過與他人討論來搜集各種觀點(diǎn)從而總結(jié)、思考自身在該領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)。 在當(dāng)今社會，技術(shù)創(chuàng)新對于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有特別重要的作用。雖然不同學(xué)科對于技術(shù)創(chuàng)新有著不同的解釋，但有一點(diǎn)認(rèn)識是共同的，技術(shù)創(chuàng)新是創(chuàng)新主體意識、有預(yù)期地引發(fā)和實(shí)踐技術(shù)與經(jīng)濟(jì)結(jié)合的過程。創(chuàng)新不僅可以促進(jìn)一個(gè)國家的的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)通過技術(shù)引進(jìn)、模仿創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)改造，逐步推動其社會結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的順利完成，使其社會能夠更有效地利用它們的人力和物

7、質(zhì)資源。第二章 動力源選擇2.1原動機(jī)的選擇機(jī)械系統(tǒng)通常由原動機(jī)、傳動裝置、工作機(jī)和控制操縱部件及其它輔助零部件組成。工作機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)中的執(zhí)行部分，原動機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)中的驅(qū)動部分，傳動裝置則是把原動機(jī)和工作機(jī)有機(jī)聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)能量傳遞和運(yùn)動形式轉(zhuǎn)換不可缺少的部分。鐵板輸送機(jī)構(gòu)中，每次輸送的鐵板長度有限（L=1900或2200mm），而且鐵板的厚度是很薄的，否則若鐵板的厚度大，則每次輸送的鐵板的重量就會很大，導(dǎo)輥與鐵板之間的摩擦力就會小于鐵板與地面之間的摩擦力，這樣一來，鐵板就不能運(yùn)動了，即不能實(shí)現(xiàn)輸送了。所以經(jīng)過此分析就能發(fā)現(xiàn)，每次輸送的鐵板的質(zhì)量不是很大，由此可以推出，電動機(jī)的傳輸功率也不需要

8、很大，同時(shí)這種鐵板輸送機(jī)構(gòu)的使用壽命要比較長，尤其是對于長期作業(yè)的企業(yè)而言，每天所需的鐵板的量比較大。通過上面的表格對比發(fā)現(xiàn)，Y系類三相異步電動機(jī)運(yùn)行可靠壽命比較長，轉(zhuǎn)動慣量比較小，節(jié)省材料，是一種節(jié)能型電動機(jī)，而且其經(jīng)常用于不含易燃，易爆腐蝕性氣體的場所和無特殊要求的機(jī)械上。通過上述總結(jié)，該鐵板機(jī)的輸送機(jī)構(gòu)中利用Y系類三相異步電動機(jī)比較合適。2.2電動機(jī)型號的選擇2.2.1電動機(jī)額定電壓的選擇電動機(jī)的電壓等級、相數(shù)、頻率都要與供電電源一致。因此，電動機(jī)的額定電壓應(yīng)根據(jù)其運(yùn)行場所的供電電網(wǎng)的電壓等級來確定。 我國的交流供電電源，低壓通常為380V，高壓通常為3kV，6kV或10kV。中等功率（

9、約200kW）以下的交流電動機(jī)，額定電壓一般為380V；大功率的交流電動機(jī)，額定電壓一般為3kV或6kV；額定功率為1 000kW以上的電動機(jī)，額定電壓可以是10kV。需要說明的是，籠式異步電動機(jī)在采用Y-D降壓啟動時(shí)，應(yīng)該選用額定電壓為380V、D接法的電動機(jī)。 直流電動機(jī)的額定電壓一般為110V、220V、440V，最常用的電壓等級為220V。直流電動機(jī)一般由單獨(dú)的電源供電，選擇額定電壓時(shí)通常只要考慮與供電電源配合即可。 2.2.2電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇 對電動機(jī)本身來說，額定功率相同的電動機(jī)，額定轉(zhuǎn)速越高，體積就越小，造價(jià)就越低，效率也越高，轉(zhuǎn)速較高的異步電動機(jī)的功率因數(shù)也較高，所以選用額

10、定轉(zhuǎn)速較高的電動機(jī)，從電動機(jī)角度看是合理的。但是，如果生產(chǎn)機(jī)械要求的轉(zhuǎn)速較低，那么選用較高轉(zhuǎn)速的電動機(jī)時(shí)，就需要增加一套傳動比較高、體積較大的減速傳動裝置。因此，在選擇電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)綜合考慮電動機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械兩方面的因素來確定。 根據(jù)原動機(jī)所選的選用Y型三相異步電機(jī)以及上述電動機(jī)的選擇原則等，所確定的電動機(jī)的型號為： Y(Xn、P、D、H) 160L12WF1 轉(zhuǎn)速1500r/min 功率15kw第三章 初選方案設(shè)計(jì)3.1 輪系機(jī)構(gòu)分析3.1.1輪系的運(yùn)動分析該鐵板輸送機(jī)構(gòu)以輪系機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鐵板的連續(xù)向前輸送，是主要的使用性能。在此基礎(chǔ)上由于鐵板要由剪板機(jī)剪斷，所以要求該輪系有個(gè)

11、短暫的停歇時(shí)間，以便于剪斷機(jī)的剪斷。要實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動就在此輪系機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)附加了一個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)）。圖3-1 鐵板輸送機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)組成：齒輪2、3、4及細(xì)桿H組成一個(gè)自由度為2的差動輪系，1為主動輪。1輪在做連續(xù)的勻速轉(zhuǎn)動，帶動2輪同時(shí)做勻速轉(zhuǎn)動，使得行星輪3做自轉(zhuǎn)，最后帶動輪4及輪4外的輥4配合輪5帶動鐵板向前運(yùn)輸。然而要使輪4有個(gè)停歇的過程，必須要使CD桿帶動輪3的公轉(zhuǎn)速度與輪2帶動輪3的自轉(zhuǎn)速度相互抵消，實(shí)現(xiàn)輪4的停歇。3.1.2 輪系的計(jì)算分析 關(guān)于差動輪系的定量計(jì)算，轉(zhuǎn)化為定軸輪系的傳動比計(jì)算：先計(jì)算輪2與輪4之間的傳動關(guān)系，由i24H=2-H4-H=-z4z2 （3-1）

12、可以得到 4=1+z2z4H-z2z42 （3-2）輪1與輪2之間的傳動比關(guān)系由定軸輪系之間的傳動比計(jì)算式：i12=12=-z2z12=-z1z21 （3-3）將（3）式帶入（2）式可得輪4與輪1及行星架H之間的角速度關(guān)系：4=1+z2z4H+z1z41 （3-4） 由（4）式可得出位移關(guān)系：4=1+z2z4H+z2z41 （3-5）欲使主動齒輪1從某瞬時(shí)開始轉(zhuǎn)過1=30時(shí)構(gòu)件4能產(chǎn)生停歇，則應(yīng)令4=0，即滿足：1+z2z4H=-z1z41得出行星架H必須與主動輪1滿足H=-z1z2+z41的關(guān)系。確定齒數(shù)z1和z4設(shè)主動輪1轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為T，將（4）式兩邊積分后得： 4=OT4dt=Z1Z4

13、0T1dt=Z1Z42 今要求當(dāng)齒輪1轉(zhuǎn)一周時(shí)，齒輪4轉(zhuǎn)4=240，因此：z1z4=23根據(jù)機(jī)器結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求初選Z1=68，Z4=102；確定齒數(shù)z2和z3假定齒輪2固定不動，差動輪系就變成了以系桿H為輸入構(gòu)件，中心輪4為輸出構(gòu)件的行星輪系了。則：i42H=42-H222-H2=-z2z4得：iH42=H242=z4z4+z2z3+2ha*3.2附加間歇機(jī)構(gòu)分析3.2.1 鉸鏈四桿間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析從輪系機(jī)構(gòu)的分析中可以看出，輪系只是整個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動部分，并不能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動，所以這個(gè)輸送機(jī)構(gòu)是利用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動的，以下對這個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的具體運(yùn)動進(jìn)行分析。從整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動上可以看出

14、，連架桿AB與主動輪1固定在一起，隨著主動輪做整周旋轉(zhuǎn)，而連架桿CD的運(yùn)動使得齒輪3進(jìn)行周轉(zhuǎn)，而齒輪2使得齒輪3進(jìn)行自轉(zhuǎn)，當(dāng)齒輪3的周轉(zhuǎn)速度和自轉(zhuǎn)速度大小相等，方向相反時(shí)，齒輪3的相對速度為零，則此時(shí)齒輪3對齒輪4沒有相對運(yùn)動了，即齒輪3不能帶動齒輪4進(jìn)行轉(zhuǎn)動了，當(dāng)齒輪4不轉(zhuǎn)動時(shí)，其和鐵板之間則不存在相對運(yùn)動，因此輸送輥和鐵板之間不存在摩擦力而不能帶動鐵板向前運(yùn)動了，這樣一來就可以實(shí)現(xiàn)鐵板的停歇，剪刀就可以利用這段停歇的時(shí)間將鐵板剪斷。從整個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析中可以發(fā)現(xiàn)連架桿CD是一根搖桿，所以整個(gè)四桿機(jī)構(gòu)是一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)必須滿足以下條件：（1） 四桿中最短桿和

15、最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和（2） 整轉(zhuǎn)副是由最短桿與其鄰邊組成的（3） 以最短桿的鄰邊為機(jī)架，機(jī)架上只有一個(gè)整轉(zhuǎn)副根據(jù)輸送機(jī)構(gòu)中的要求（鐵板停歇時(shí)間不超過剪斷工藝水平時(shí)間的1.5倍）經(jīng)過換算，實(shí)質(zhì)要求在連架桿AB轉(zhuǎn)動約24的范圍內(nèi)連架桿CD能使得齒輪3實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動。3.2.2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算分析根據(jù)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)所要滿足的要求以及機(jī)構(gòu)停歇時(shí)間的要求，對曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中各個(gè)桿長進(jìn)行計(jì)算。為了便于計(jì)算取連架桿AB轉(zhuǎn)動約30的范圍內(nèi)連架桿CD能使得齒輪3實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動，即= 30。第四章 改進(jìn)方案設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)分析 從鐵板被剪斷的角度分析，鐵板被剪斷的方式主要有兩種:（1）保證剪刀和

16、鐵板同速前進(jìn)，使得剪刀和鐵板之間的相對速度為零，即在鐵板勻速前進(jìn)的同時(shí)，剪刀在鐵板的前進(jìn)方向上具有和鐵板相同的速度，取指定的剪切長度將鐵板剪斷。（2）在鐵板輸送的過程中，當(dāng)鐵板到達(dá)指定長度L=1900或2200mm時(shí)，鐵板停止運(yùn)動，待剪刀剪斷，即在鐵板的傳輸實(shí)現(xiàn)間歇輸送，在板料短暫的停歇時(shí)間內(nèi)，剪刀剪斷指定的長度即可。針對鐵板被剪斷的兩種形式，我組利用第二種剪斷形式設(shè)計(jì)了其他的間歇機(jī)構(gòu)，同時(shí)在考慮設(shè)計(jì)鐵板輸送的間歇機(jī)構(gòu)時(shí)，我們從以下兩個(gè)方面來考慮實(shí)現(xiàn)間歇機(jī)構(gòu)的選擇：（1）如何輸送鐵板，同時(shí)使之在輸送過程中實(shí)現(xiàn)間歇，待剪刀剪斷。（2）如何來滿足傳動平穩(wěn)，振動和沖擊小的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)保證在鐵板即將

17、停歇或運(yùn)動時(shí)，輸送鐵板的構(gòu)件的加速度曲線仍然連續(xù)無突變。所以根據(jù)上述情況的分析，我組分別提出了三種方案來設(shè)計(jì)鐵板的輸送間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)。4.2方案一：圓柱凸輪-蝸輪蝸桿間歇機(jī)構(gòu)4.2.1凸輪齒輪組合簡介凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)由各種類型的齒輪機(jī)構(gòu)（包括直齒輪、斜齒輪、錐齒輪、蝸輪蝸桿和周轉(zhuǎn)輪系等）和凸輪機(jī)構(gòu)組成。這種組合機(jī)構(gòu)中一般均以齒輪機(jī)構(gòu)為主體，凸輪機(jī)構(gòu)起調(diào)節(jié)、控制與補(bǔ)償?shù)淖饔?，以?shí)現(xiàn)單純齒輪傳動無法實(shí)現(xiàn)的間歇運(yùn)動要求。下面介紹一種實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動的圓柱凸輪蝸輪蝸桿間歇機(jī)構(gòu)。凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)多是由自由度為2的差動輪系和自由度為1的凸輪機(jī)構(gòu)組合成。凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)多用來使從動件產(chǎn)生多種復(fù)雜運(yùn)動規(guī)律的轉(zhuǎn)動。例

18、如，在輸入軸等速轉(zhuǎn)動的情況下，可使輸出軸按一定的規(guī)律作周期性的增速、減速、反轉(zhuǎn)和步進(jìn)運(yùn)動；也可使從動件實(shí)現(xiàn)具有任意停歇時(shí)間的間歇運(yùn)動；還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動校正裝置中所要求的特殊的補(bǔ)償運(yùn)動等。圖4-1 圓柱凸輪-蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)2310101024.2.2圓柱凸輪-蝸輪蝸桿間歇機(jī)構(gòu)運(yùn)動示意 圖4-1所示為一由圓柱凸輪機(jī)構(gòu)和蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)組合而成的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)。圓柱凸輪1和蝸桿2剛連成一體，用滑鍵和輸入軸相連。與圓柱凸輪接觸的滾子剛連于機(jī)架上。輸出件為蝸輪3。當(dāng)輸入軸以等角速度1連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪1與蝸桿2在一起以1轉(zhuǎn)動的同時(shí)，還沿O1O2軸線作一定規(guī)律的往復(fù)運(yùn)動，這種往復(fù)運(yùn)動由圓柱凸輪1的曲線槽與滾子的嚙

19、合來控制。蝸桿2的轉(zhuǎn)動加移動使蝸輪3繞O2軸作具有停歇期的變角速度轉(zhuǎn)動。4.2.3參數(shù)計(jì)算4.2.3.1 蝸輪蝸桿的計(jì)算如圖4-1，蝸桿2與蝸輪3嚙合傳動條件是壓力角相同，模數(shù)滿足mt2=ma3=m，導(dǎo)程角2=螺旋角3。根據(jù)國標(biāo)GB 1357-87，暫取m=10；根據(jù)國標(biāo)GB 10085-1988，取蝸桿頭數(shù)Z2=4，直徑d2=90mm；導(dǎo)程角2=螺旋角3=15；齒距p=m=31.42mm；根據(jù)蝸輪蝸桿傳動推薦頭數(shù)齒數(shù)，考慮磨損均勻，Z3取奇數(shù)，則傳動比i=7.25；齒數(shù)Z3=iZ2=29；蝸輪3直徑d3=mZ3=290mm；當(dāng)凸輪（蝸桿）旋轉(zhuǎn)一周，即一個(gè)輸送周期T內(nèi)，蝸桿轉(zhuǎn)過Z2=4個(gè)齒，蝸

20、輪完全嚙合時(shí)也轉(zhuǎn)過2個(gè)齒，則轉(zhuǎn)過的角度 = Z2Z3 = 429 rad圖4-2 導(dǎo)輥a 側(cè)視圖b 主視圖112S的間歇在蝸輪上相應(yīng)的角度為112；則一個(gè)T內(nèi)，蝸輪實(shí)際轉(zhuǎn)過的角度 = 1112 = 1187 rad4.2.3.2 鐵板輸送輪系計(jì)算如圖4-2，圖4-3 加速器若與蝸輪固連的圓盤直接作為導(dǎo)輥，它轉(zhuǎn)過需要產(chǎn)生線位移為2200m，根據(jù)2 d4=2200，d4為圓盤導(dǎo)輥的直徑）d4=34.8m，明顯不實(shí)際；故應(yīng)當(dāng)在蝸輪與導(dǎo)輥之間增加適當(dāng)輪系，緊湊結(jié)構(gòu)。經(jīng)計(jì)算，如圖4-3的差動輪系作為加速器較合適。其中，3即為蝸輪；輪系中，Z3=27，Z4=52，Z4=18，Z5=78，Z5=18，Z6=

21、30，Z7=115；在該輪系中，雙聯(lián)齒輪4-4的幾何軸線是繞著蝸輪3和齒輪5的軸線轉(zhuǎn)動的，所以是行星輪；支持它運(yùn)動的構(gòu)件H就是行星架；和行星輪相嚙合的齒輪3和5是兩個(gè)中心輪。這兩個(gè)中心輪都能轉(zhuǎn)動，所以齒輪3，4-4，5和行星架H組成一個(gè)差動輪系。剩下的齒輪5、6、7是一個(gè)定軸輪系。二者合在一起便構(gòu)成一個(gè)復(fù)合輪系。其中齒輪7和行星架H是同一構(gòu)件。通過相關(guān)計(jì)算 i3H=62.6653差動輪系中,齒輪3即作為輸送鐵板的導(dǎo)輥，行星架H(與蝸輪固連)轉(zhuǎn)過=1187 rad時(shí)，導(dǎo)輥轉(zhuǎn)過的角度滿足關(guān)系 i3H=n3nH=1187得=7.9233則 2D=2000得 D=555.32mm即齒輪3所固連的導(dǎo)輥直

22、徑為555.32mm。4.2.3.3 圓柱凸輪的計(jì)算1基圓半徑的確定圓柱凸輪的基圓柱面展開后，得展開的平面移動凸輪輪廓。如圖4-4，滾子中心Bi（i=1、2、）的相對運(yùn)動軌跡0為理論輪廓曲線，1和2為凸輪工作面的兩條展開輪廓曲線，即實(shí)際輪廓曲線。顯然，展開的理論輪廓曲線與從動件的位移曲線具有一致性。x軸線代表凸輪的圓周方向，y軸線為從動件的運(yùn)動方向，當(dāng)從動件的運(yùn)動規(guī)律給定后，理論輪廓曲線隨著Rb而越趨平坦，使機(jī)構(gòu)的壓力角減小，輪廓曲線上各點(diǎn)的曲率半徑增大（絕對值）。因此，基圓半徑的確定依據(jù)是許用壓力角條件和展開面上的曲率半徑條件。（1）許用壓力角條件通常直動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的需用壓力角=25

23、35。機(jī)構(gòu)采用幾何鎖合方式時(shí)，回程許用壓力角與推程相同。通過理論輪廓曲線上任一點(diǎn)（圖中為B點(diǎn)）作法線nn,nn與y軸線夾角即為機(jī)構(gòu)的壓力角基圓半徑Rb必須滿足條件式 Rb dsdmax tan (2)曲率半徑條件必須滿足條件式 RBminRr+ Rmin 圖4-4展成平面的移動凸輪輪廓2 展開輪廓曲線的畫法用作圖法設(shè)計(jì)展開面上輪廓曲線的步驟如下： 作線段B0B0=2Rb，并繪出矩形框線DEFG，使EFB0B0，DE=h+2（Rr+t），EB0=Rr+t，其中：h為從動件的沖程，Rr為滾子半徑，t為凸輪的圓柱端面至實(shí)際輪廓最小材料厚度。 將按照推程角、遠(yuǎn)休止角s、回程角和近休止角s的次序分段，分

24、段上劃分等分點(diǎn)C1、C2、，各分點(diǎn)Ci對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角=2B0CiB0B0。 根據(jù)給定的從動件的運(yùn)動規(guī)律方程式求得各分點(diǎn)對應(yīng)的位移值s1、s2、。在線B0B0的垂直方向上截取C1B1=s1、C2B2=s2、，即得理論輪廓曲線上的一系列對應(yīng)點(diǎn)。將B0、B1、B2、B0連成光滑曲線，即為展開的理論輪廓曲線。 以理論輪廓上的一點(diǎn)為圓心作一系列滾子圓，并畫出滾子圓的包絡(luò)線，即得凸輪的展開實(shí)際輪廓曲線。3 展開輪廓曲線坐標(biāo)的計(jì)算如圖5-4所示，以B0點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，展開的實(shí)際輪廓坐標(biāo)計(jì)算公式為 xk=xB+ Rrsinyk=yB- Rrcos式中根據(jù)式（4-3）計(jì)算。對實(shí)際輪廓1，取=1，求得K1點(diǎn)坐標(biāo)；

25、對實(shí)際輪廓2，則取=-1，求得K2點(diǎn)坐標(biāo)。4.3方案二：不完全齒輪間歇機(jī)構(gòu)4.3.1不完全齒輪的基本介紹圖4-5 不完全齒輪如右圖所示（圖4-5），就是不完全齒輪的基本形式，這種不完全齒輪機(jī)構(gòu)中主動輪是只有一個(gè)或幾個(gè)齒的不完全齒輪，而從動輪由正常齒和帶鎖止弧的厚齒彼此相間的組成。當(dāng)主動輪有齒的部分工作時(shí)，從動輪就會跟著旋轉(zhuǎn)；當(dāng)主動輪的的無圓弧部分作用時(shí)，從動輪就會停止運(yùn)動；利用從動輪在這個(gè)過程的停止來實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動。 右圖的不完全齒輪機(jī)構(gòu)只是其的一種基本形式，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)主動輪勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，這種機(jī)構(gòu)的從動輪在運(yùn)動期間也保持勻速轉(zhuǎn)動，但是當(dāng)從動輪由停歇而突然到達(dá)某一轉(zhuǎn)速以及由某一轉(zhuǎn)速突然停止時(shí)，從

26、動輪的速度發(fā)生突變，產(chǎn)生剛性沖擊，這樣就不滿足設(shè)計(jì)要求中傳動平穩(wěn)的要求了，所以我們在不完全齒輪的基本形式上進(jìn)行了改進(jìn)，在主動輪和從動輪上附加兩個(gè)瞬心線附加板（見圖2）4.3.2裝有瞬心線板的不完全齒輪的工作原理 圖4-6 裝有瞬心線板的不完全齒輪 如圖4-6所示，是改進(jìn)后選定的不完全齒輪機(jī)構(gòu)的示意圖。圖中的虛線部分就是一段鎖止弧，根據(jù)設(shè)計(jì)要求（剪斷工藝所需時(shí)間約為鐵板輸送周期的十五分之一）這段弧所對應(yīng)的角度約為24，主動輪和從動輪上分別固定連有R和E瞬心附加板，兩個(gè)瞬心附加板之間的接觸點(diǎn)為C，在主動輪的首齒嚙合之前，E和R始終接觸在C，并且C點(diǎn)始終在O1O2的連線上運(yùn)動，此時(shí)從 動輪和主動輪的

27、角速度之間的關(guān)系為：2=1（O1C）（O2C）,設(shè)置齒輪開始運(yùn)動時(shí)C和O1重合，即O1C=0，則2=0，這樣就促使從動輪在開始運(yùn)動時(shí)的沖擊就很小了，但在實(shí)際的運(yùn)用中，由于主動輪的軸尺寸不可能為零，即C不可能與O1完全重合。隨著主動輪的轉(zhuǎn)動，C點(diǎn)沿著O1O2的連線向O2點(diǎn)逐漸運(yùn)動，從動輪的角速度也跟著逐漸增加。當(dāng)C點(diǎn)與兩個(gè)齒輪的節(jié)圓相切點(diǎn)C重合時(shí)，從動輪的角速度為2=1（O1 C）（O2 C）。當(dāng)主動輪的首齒與從動輪的各齒開始嚙合時(shí)，在整個(gè)嚙合過程中，從動輪保持等速轉(zhuǎn)動，付加板R和E就脫離不接觸了。當(dāng)主動輪的末齒開與從動輪開始脫離嚙合之后，付加板上的另一對瞬心線開始接觸，設(shè)該接觸點(diǎn)為D（圖中沒有

28、表示），此時(shí)從動輪和主動輪的角速度之間的關(guān)系為：2=1（O1 D）（O2 D），在之后的運(yùn)動過程中，D點(diǎn)沿著O1O2的連線向O1點(diǎn)逐漸運(yùn)動，從動輪的角速度2逐漸減小，當(dāng)D點(diǎn)與O1重合時(shí)，O1 D=0,所以2也為零（不考慮實(shí)際從動輪的軸的尺寸），這樣使得在從動輪停止的瞬間沖擊比較小，也滿足了傳動平穩(wěn)的要求。此后從動輪與主動輪的那段鎖止弧相接觸，導(dǎo)致從動輪無法運(yùn)動，由此實(shí)現(xiàn)了從動輪的間歇運(yùn)動，正好利用這段間歇運(yùn)動來滿足鐵板輸送停止的要求。4.3.3參數(shù)設(shè)計(jì)：表1不完全齒輪各個(gè)參數(shù)假想在主、從動輪上布滿時(shí)的齒數(shù)Z1,Z2從動輪上具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)的頂圓齒厚所對應(yīng)的中心角2模數(shù)mha1*=1時(shí)，從動輪頂圓齒

29、槽所對的中心角2ha2*=1時(shí)，從動輪的齒頂壓力角a2ha1*=ha2*=1時(shí)，一對齒輪齒頂圓交點(diǎn)所對應(yīng)的從動輪中心角之半2分度圓壓力角一雙鎖上凹弧的半徑，中心在主動輪軸心O1Ra在一次間歇運(yùn)動中，從動輪轉(zhuǎn)角所包含的周節(jié)數(shù)Z2中心距O1O2主、從動輪的標(biāo)準(zhǔn)齒頂高系數(shù)ha1*；ha2*主動輪僅有一個(gè)齒的一次間歇運(yùn)動中，從動輪轉(zhuǎn)過角所包含的周節(jié)數(shù)K主動輪每轉(zhuǎn)一周，從動輪完成間歇運(yùn)動的次數(shù)N主動輪在相鄰兩鎖止弧之間的齒數(shù)Z1在一次間歇運(yùn)動中，從動輪轉(zhuǎn)過角度所包含的周節(jié)數(shù)Z2圖4-7 輪齒嚙合圖4-8 不完全齒輪嚙合 4.4方案三：槽輪間歇機(jī)構(gòu)4.4.1 槽輪間歇機(jī)構(gòu)的簡介間歇性輸送機(jī)是最重要的現(xiàn)代散

30、狀物料輸送設(shè)備,它廣泛地應(yīng)用于電力、糧食、冶金、化工、煤炭、礦山、港口、建材等領(lǐng)域。間歇性輸送機(jī)包括很多種類型,例如:通過驅(qū)動裝置和通過振動實(shí)現(xiàn)間歇輸送的裝置。用槽輪式間歇輸送機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)代替以前的棘輪棘爪和不完全齒輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多種物料的輸送,因其結(jié)構(gòu)及原理上的特點(diǎn),具有低噪音、密封性好、傳輸率可調(diào)、對物料載荷變化敏感度低、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。鑒于間歇式輸送機(jī)擁有大量傳統(tǒng)的物料輸送機(jī)所不具備的優(yōu)點(diǎn), 從而能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益,市場對該類設(shè)備的需求與日俱增。槽輪機(jī)構(gòu)類型：外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)、內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)（軸線平行）球面槽輪機(jī)構(gòu)（軸線相交）（如圖4-9所示）應(yīng)用實(shí)例：電影放映機(jī)、自動攝影機(jī)

31、、六角車床轉(zhuǎn)塔。b 內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu) a 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu) c 球面槽輪機(jī)構(gòu)圖4-9 槽輪機(jī)構(gòu) 4.4.2 槽輪間歇機(jī)構(gòu)的工作原理組成：帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪。撥盤和槽輪上都有鎖止弧：槽輪上的凹圓弧、撥盤上的凸圓弧，起鎖定作用。圖4-10 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)工作過程：外槽輪結(jié)構(gòu)中，當(dāng)圓銷未進(jìn)入從動輪的輪槽時(shí)，槽輪上的內(nèi)凹鎖止弧和撥盤上的外凸鎖止弧密合，槽輪被鎖緊。為避免槽輪在啟動和停歇時(shí)發(fā)生剛性沖擊，圓銷開始進(jìn)入和離開輪槽時(shí)，輪槽的中心線應(yīng)和圓銷中心的運(yùn)動圓周相切，當(dāng)?shù)竭_(dá)如圖所示位置，撥盤上鎖止弧的終邊到達(dá)中心線O1O2位置，失去鎖定的功能，槽輪被松開而開始轉(zhuǎn)動。當(dāng)槽輪轉(zhuǎn)過1/4后，撥盤上的鎖

32、止弧的啟動邊到達(dá)中心線O1O2位置，槽輪被鎖住。 作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn)變換為間歇轉(zhuǎn)動。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、機(jī)械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。因槽輪運(yùn)動過程中角速度有變化 ，不適合高速運(yùn)動場合。 缺點(diǎn)：（1）對一個(gè)已定的槽輪機(jī)構(gòu)來說，其轉(zhuǎn)角不能調(diào)節(jié)。（2）在轉(zhuǎn)動始、末，加速度變化較大，有沖擊。4.4.3 槽輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)1、運(yùn)動系數(shù)撥盤等速回轉(zhuǎn)，在一個(gè)運(yùn)動循環(huán)內(nèi)，總的運(yùn)動時(shí)間為：t=21槽輪的運(yùn)動時(shí)間為： td=211 定義：k=tdt為運(yùn)動系數(shù)，即：k=tdt=212圖4-11 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)為減少沖擊，進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，槽中心線與撥銷中心線連成90角。故有： 21=-2z

33、=2(z-2)2z 將21代入得: k=12-1z k0 槽數(shù) z3 ； 可知：當(dāng)只有一個(gè)圓銷時(shí)， k=12-1z0.5即槽輪的運(yùn)動時(shí)間總是小于其靜止時(shí)間。 如果想得到k0.5的槽輪機(jī)構(gòu)，則可在撥盤上多裝幾個(gè)圓銷，設(shè)裝有n個(gè)均勻分布的圓銷，則撥盤轉(zhuǎn)一圈，槽輪被撥動n次。故運(yùn)動系數(shù)是單圓柱銷的n倍，即 k=n12-1z 得：n2z(z-2)表2外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇槽數(shù)z345、67圓銷數(shù)n16141312運(yùn)動系數(shù)k1/610.2510.310.361當(dāng) z=4及n=2時(shí)k=n12-1z=0.5說明此時(shí)槽輪的運(yùn)動時(shí)間和靜止時(shí)間相等。2、槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算 表3槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算參數(shù)計(jì)算公

34、式槽數(shù)z由工作要求確定圓銷數(shù)n 中心距L由安裝空間確定回轉(zhuǎn)半徑RR=Lsin=Lsin(z)圓銷半徑r由受力大小確定 rR6槽頂半徑sS=Lcos=Lcos(/z)槽深hhs-(L-R-r)撥盤軸徑d1d2(L-S)槽輪軸徑d2d22(L-R-r)槽頂側(cè)壁厚bb=35 mm 經(jīng)驗(yàn)確定鎖止弧半徑r0r0=R-r-b圖4-12 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)3、根據(jù)本設(shè)計(jì)題目的設(shè)計(jì)要求給出的相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求是在撥盤旋轉(zhuǎn)一周作為一個(gè)周期的工作循環(huán)中，有1/15的時(shí)間槽輪要停止工作，其余時(shí)間槽輪連續(xù)工作。 由槽數(shù)Z，圓銷數(shù)n，運(yùn)動系數(shù)K之間的關(guān)系，知道在該設(shè)計(jì)要求下，K=14/15，在現(xiàn)有的撥盤上加三個(gè)圓柱銷，每兩個(gè)圓柱銷之間角度為2，所以工作角就到達(dá)8，那么就有8360=1415，可以推出=42，滿足290，即45。第五章 方案評價(jià)及選優(yōu)評價(jià)過程是一個(gè)優(yōu)化的過程，方案設(shè)計(jì)階段的評價(jià)尤為重要，使得方案能最好地體現(xiàn)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，并