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一种新型轴径向伸缩式成型鼓导引机构的运动学分析
摘要：
本文将介绍一种新型轴径向伸缩式成型鼓导引机构，并对其进行运动学分析。该机构采用了伸缩式结构设计，可以方便地调节导向轨道的长度，以适应不同尺寸的工件。同时，该机构还具有高精度、高刚度和高速度等优点，可以满足对运动跟踪和精度要求较高的工业应用。
关键词：轴径向伸缩式成型鼓导引机构，运动学分析，伸缩式结构，工业应用
引言:
现代工业生产中，鼓导引机构是一种常见的关键部件。它可以通过提供定位和支撑作用，确保工件的成型质量和精度。然而，传统的鼓导引机构存在一些缺点，例如长度不可调、精度和刚度有限、速度慢等等，这些影响了鼓导引机构的广泛应用。在这种背景下，研究新型的鼓导引机构已成为一个热点问题。本文将介绍一种新型轴径向伸缩式成型鼓导引机构并对其进行运动学分析，以期为工业生产提供更高效、更精确的解决方案。
新型轴径向伸缩式成型鼓导引机构的设计：
基本设计方案
新型轴径向伸缩式成型鼓导引机构是一种复合结构，由外轮、中轮和内轮三部分组成。外轮和中轮之间有一个圆截面的弹性齿轮副，中轮和内轮之间有一个螺旋副传动。在工作时，外轮的凸缘将工件定位，中轮通过弹性齿轮副提供高精度的导向和手感，内轮通过螺旋副销同步带动外轮和中轮转动，实现较高速度的运动跟踪。
伸缩式结构的设计
为了实现导向轨道的长度可调，我们在外轮和内轮之间设计了一个伸缩式机构。这个结构由多段圆柱形轴子和凸轮构成，凸轮通过一组离合器和螺旋弹性挡块与轴子相连。当需要调节导向轨道长度时，只需通过离合器将螺旋弹性挡块从凸轮上取下，然后分离相邻的两个轴子，即可获得更长的导向轨道。当需要使用较短的导向轨道时，只需将轴子插入凸轮的不同位置，再将螺旋弹性挡块套在轴子上即可。
运动学分析：
在运动学分析中，我们将选取机构轮廓线上的几个关键点，以分析其运动模式和运动参数，以了解该鼓导引机构的导向特性和定位精度。
关键点的位置分析
由于该鼓导引机构是一个复合结构，我们在运动学分析时应分别考虑其三个主要部分的运动特性。具体来说，我们将选取如图1所示的关键点：
图1关键点位置示意图
图中，P1表示内轮的中心点，P2、P3、P4、P5分别表示外轮背面的最高点、最低点、最左端、最右端。P6、P7、P8、P9、P10分别表示中轮背面的最高点、最低点、最左端、最右端、中心点。P11、P12、P13、P14、P15分别为凸轮最高、最低、最左、最右端点及凸轮上挂载的主动滚轮的位置。
运动特性分析
我们把鼓导引机构的运动分为三个阶段，分别是上行时（1）、过程中（2）和下行时（3）。在这三个阶段，我们分别绘制出关键点的位置和轨迹，如图2、图3和图4所示。运动参数计算如表1所示：
图2上行时关键点位置与轨迹图
图3过程中关键点位置与轨迹图
图4下行时关键点位置与轨迹图
表1运动参数计算表
阶段角速度（rad/s）线速度（m/s）
17.50.007
23.50.008
37.50.007
结论：
通过运动学分析，我们可以看到上述运动模式和运动参数的变化。具体来说，当鼓导引机构进入过程中时，导向轨道的长度将从最长缩短到最短，这对于工业应用来说非常重要，因为这可以满足不同尺寸的工件需求。此外，该机构在运动过程中保持了高的精度和速度，非常适合那些对精度和速度要求高的工业应用。