槽轮机构设计方案.doc

基于PredatorSFC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O1O2位置，槽轮开始转动。当圆销转到A1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，O1A⊥O2A.

ω2
ω1
o1
o2
锁止弧
槽轮
拨盘
圆销

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。
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
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RT，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=Csin（β）
(6)槽轮外径：R2=［（Csin（β）)2+R2T]½
（7）槽轮深度:h=R1+R2-C+RT+δ
（8）拨盘回转轴直径：d1＜2（C-R2)
（9）槽轮轴直径：d2＜2（C—R1-RT—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-RT
（12）槽轮每循环运动时间：tf=[（z-2）/z]30/n1
（13）槽轮每循环停歇时间：td=［（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=arctg[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