齿轮凸轮式间歇机构成列柜--论文.doc

装订线毕业设计（论文）报告纸毕业设计说明书题目名称：齿 轮 凸 轮 连杆 间 歇 机 构 成 列 柜摘 要在机器工作时，当主动件作连续运动时，经常需要从动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运动的机构，称之为间歇运动机构。其中将连续运动转换为周期性间歇运动的机构，称为步进机构，灌装牛奶的灌装机上就有这种机构。常见的间歇机构有：棘轮机构，槽轮机构，不完整齿轮机构和凸轮式间歇运动机构等，它广泛应用于自动机床的进给机构，刀架的换位机构，精纺机的成形机构等。 间歇运动机构可分为单向运动和往复运动两类。 （1）单向运动间歇机构：这种机构广泛应用于生产中，如牛头刨床上工件的进给运动,转塔车床上 刀具的转位运动,装配线上的步进输送运动等。 （2）往复移动间歇运动机构：它利用导杆上的一段圆弧导路来实现移动杆带停歇的往复直线运动。 关键词：间歇机构，单向运动，往复运动AbstractIn machine work, when the driving member continuous movement, often need to follower produce periodic motion and stop, the movement mechanism, called intermittent motion mechanism.The continuous motion into periodic intermittent motion mechanism, called a mechanism for step, filling machine filling milk have the same mechanism.Intermittent mechanism the most common are: ratchet mechanism, Geneva mechanism, incomplete gear mechanism, cam intermittent motion mechanism, feed mechanism, which is widely used in automatic machine, feeding mechanism, turning mechanism of spinning machine tool, forming mechanism.The intermittent motion mechanism can be divided into two types of unidirectional motion and reciprocating motion.The unidirectional movement of intermittent mechanism: the mechanism is widely used in the production, such as the feed movement on the shaper of the workpiece, indexing movement turret lathe tool, assembly line stepping movement etc.Reciprocating intermittent motion mechanism: it uses the guide rod is a circular arc guide way to realize reciprocating linear motion moving rod with a stop. Keywords: intermittent mechanism, one-way movement, reciprocating motion目录第1章 间歇机构概述1第2章 间歇机构的传动原理使用条件及其应用22.1.渐开线不完整齿轮间歇机构22.1.1 渐开线不完整齿轮间歇机构结构及其传动原理22.1.2 渐开线不完整齿轮间歇机构的传动特点使用条件及其应用42.2.摆线针轮间歇机构52.2.1 摆线针轮间歇机构结构及其传动原理52.2.2 摆线针轮间歇机构的传动特点使用条件及其应用62.3.不完整齿轮间歇机构72.3.1 不完整齿轮间歇机构结构及其原理72.3.2 不完整齿轮间歇机构的传动特点使用条件及其应用82.4. 凸轮式间歇机构102.4.1 凸轮式间歇机构结构及其理102.4.2 凸轮式间歇机构的应用及其传动特点使用条件极其应用112.5.连杆停歇机构122.5.1 连杆停歇机构结构及其原理122.5.2 连杆停歇机构传动特点使用条件及其应用12第3章 机构设计133.1 渐开线不完整齿轮间歇机构的机构设计133.1.1 渐开线不完整齿轮间歇机构的原理设计133.1.2 渐开线不完整齿轮间歇机构的总体方案设计133.1.3 渐开线不完整齿轮间歇机构的零件的设计133.2 摆线针轮间歇机构153.2.1 摆线针轮间歇机构的原理设计153.2.2 摆线针轮间歇机构的总体方案设计153.2.3 摆线针轮间歇机构的零件的设计163.3. 不完整齿轮间歇机构183.3.1 不完整齿轮间歇机构的原理设计183.3.2 不完整齿轮间歇机构的总体方案设计183.3.3 不完整齿轮间歇机构的零件的设计183.4 凸轮式间歇机构203.4.1 凸轮式间歇机构的原理设计203.4.2 凸轮式间歇机构的总体方案设计203.4.3 凸轮式间歇机构的零件的设计203.5 连杆间歇机构223.5.1 连杆间歇机构的原理设计223.5.2 连杆间歇机构的总体方案设计223.5.3 连杆间歇机构的零件的设计22第4章 总结23参考文献24答谢词25第1章 间歇机构概述 有些机械需要其构件周期地运动和停歇。周期性运动和停歇的机构是将原动件的连续转动转化为从动件的机构，这个机构称为间歇运动机构。比如：牛头刨床工作台的横向进给运动。常见的间歇运动机构主要有：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。从间歇机构的用途及其分类上分析阐述齿轮凸轮连杆间歇机构的设计和传动过程。 间歇运动机构分为单向运动和往复运动两类。 单向运动间歇机构：这种机构被广泛的应用于工业生产中，如：牛头刨床上工件的进给运动,转塔车床上刀具架的换位机构,装配线上的步进输送运动机构等。实现单向运动中的停歇运动是这种机构设计的关键。在机构运动的过程当中,当主动件与从动件脱离啮合主动件不起任何推动作用时，从动件便会不发生任何运动。棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮单向间歇运动机构和擒纵机构等都是使用这种方法来完成间歇运动。 往复移动间歇运动机构：它是利用导杆上的一段圆弧来完成移动杆的停歇的往复直线运动的。曲柄的长度等于圆弧半径,它的转动中心与圆弧中心互相重合，当曲柄逆时针转动时，滚子在圆弧中运动，导杆不动，移动杆相应的也不动。当滚子运动到圆弧的终点时,导杆开始向右摆动,移动杆向右端移动。当导杆摆到右极限位置后，导杆又会向左摆到原来的位置,移动杆便会退回到起始位置，曲柄旋转一周移动杆就完成一次停歇的往复直线运动。第2章 间歇机构的传动原理使用条件及其应用2.1.渐开线不完整齿轮间歇机构2.1.1 渐开线不完整齿轮间歇机构结构及其传动原理 渐开线不完整齿轮间歇机构是一种运用一对互相啮合的不完整齿轮作为传动机构的间歇运动机构。如图2.1，2.2所示图2.1 不完整齿轮图2.2 不完整齿轮 图2.3 传动机构 齿轮图2.2作为动力源旋转带动大齿轮旋转，当齿和槽啮合带动大齿轮图2.1旋转，齿和槽分离，凸圆部分相互啮合，从动轮2.1停止运动，从而形成了间歇机构。如图2.3所示2.1.2 渐开线不完整齿轮间歇机构的传动特点使用条件及其应用尽管电气使用普遍，许多间歇机构能够被伺服电机取代，然而不完整齿轮间歇机构造价便宜，实用性能高，可以承受一定的冲击载荷，从动轮运动时间和静止时间能够在较大范围内浮动。然而从动轮进入啮合是有较大冲击，所以只可用于低速，轻载的机构。所以在机械设计中被大范围的使用，比如：在某食品自动化加工生产线上，某食品停止一段时间来完成填装、封口、贴标签等相应的功能。像这种运动构建就会呈现出周期性的停歇状态的机构称之为间歇机构。 2.2.摆线针轮间歇机构 2.2.1 摆线针轮间歇机构结构及其传动原理 摆线针轮间歇机构是由摆线轮2.2和针轮2.1作为传动系统的间歇机构。 图2.4 针轮图2.5 摆线轮图2.6 锁止杆图2.7 摆线针轮机构 针轮2.4为主动轮，主动轮2.5逆时针旋转,针轮上的连杆带动从动轮2.4顺时针旋转，当主动轮2.5上的连杆离开之后，杆2.7右端离开凹槽被向下压，杠杆原理左端向上顶住从动轮2.4阻止其旋转，从而形成了间歇机构。如图2.7所示。2.2.2 摆线针轮间歇机构的传动特点使用条件及其应用 使用部分曲线作为齿廓就可以得到两齿差或三齿差的摆线针轮传动。使用外摆线的一部分作为轮齿曲线时，其齿廓与圆相类似,并且它与针齿的半径相差并不大,从而可以用它的密切圆弧来代替。摆线针轮传动机构的好处是：传动比大、结构紧凑、效率高、运作稳定以及使用寿命长。 摆线针轮可以用于摆线针轮减速机当中。2.3.不完整齿轮间歇机构2.3.1 不完整齿轮间歇机构结构及其原理 不完整齿轮间歇机构，是由一组不完整齿轮组成。图2.8 从动轮图2.9 主动轮图2.10 不完整齿轮机构 轮2.8顺时针旋转，2.8上的小圆柱和2.9上的齿相啮合，当滚子离开离开齿槽之后，两凸轮相啮合，2.9保持不动3.10继续旋转，当滚子再一次和2.9上的齿槽相啮合的时候，2.9继续旋转，从而形成了间歇机构。2.3.2不完整齿轮间歇机构的传动特点使用条件及其应用不完整齿轮间歇机构，因为主动轮齿数的范围可以按照需要来设计，可以满足从动轮的停歇次数以及运动时间等要求。该机构的结构比较简单，外形尺寸小，工作性能可靠性高，机械传动效率比较高。在进入和退出啮合时运动比较稳定，但是在运作过程中，加速度变化较大，所以它一般适用于转速不高，载荷较轻的场合。可以用于：步进转动的工作台或者刀架、电影放映机的送片机构等。 2.4. 凸轮式间歇机构2.4.1 凸轮式间歇机构结构及其理凸轮机构和凸轮间歇机构有两种类型1.圆柱凸轮间歇机构 圆柱凸轮机构如图4.1所示，圆柱行凸轮1，在角范围内为曲线沟槽，它迫使滚子3推动从动轮2转动，在剩余角度（2-）范围内为与轴线垂直的棱边，从动轮停止不动，并被棱边锁住。它适用于轴线相交的间歇运动。1.蜗杆凸轮间歇机构 蜗杆凸轮间歇机构如图4.2所示，凸轮1相当于蜗杆，有一条突脊3；转盘2相当于涡轮，有若干滚子。运动传递过程和锁住情况与圆柱凸轮间歇机构相同，它适用于两轴线交错的间歇机构。 由于凸轮轮廓可根据从动件要求的运动规律设计，所以只需要合理设计凸轮轮廓，便可避免在从动轮运动始，末位置放生冲击，以适应高速转位要求，转位精度也高，但加工和调整都比较困难。 图2.11圆柱凸轮间歇机构 图2.12蜗杆凸轮间歇机构2.4.2 凸轮式间歇机构的应用及其传动特点使用条件极其应用 凸轮式间歇机构的特点是：结构简单，运动平稳，维护保养简单。适用于高速间歇传动的场合。尤其是该机构应用于多色印刷机中时，能够间歇的传送纸张高达每小时10000张以上，但是这种高速机构的凸轮制造精度要求比较高，制造价格比较昂贵。 2.5.连杆停歇机构2.5.1 连杆停歇机构结构及其原理34521 连杆停歇机构是将各构件用转动副或移动副联接而成的平面机构，其中包含：两个滑块，3个连杆图2.13 连杆机构 摇杆1为主动件，当1旋转带动连杆4上下摆动，连杆4带动滑块3左右移动，当滑块3西东到极限位置后，连杆4带动连杆5上下摆动，连杆5带动滑块2左右移动，当滑块运动到极限位置后停止运动，从而构成了连杆间歇机构。 2.5.2 连杆停歇机构传动特点使用条件及其应用 连杆机构作为低副机构，运动副为面接触，压强小，承载能力大，耐冲击，运动副的几何模型多为平面，便于加工制造，在原动件运动规律不变情况下，通过改变各构件的相对长度可以使从动件得到不同的运动规律，该机构可以满足不同运动轨迹的设计要求。故连杆机构广泛的在各种机械和仪表中使用。但是由于低副中存在一定的间隙，机构不可避免的存在运动误差，精度不太高，当主动构件匀速运动时，从动件通常为变速运动，存在惯性力，所以不适用于高速场合。该机构通常用于：发动机上的曲柄活塞连杆机构，手动压水机，缝纫机踏板机构，港口用的货物吊，火车轮的联动机构，汽车门的开闭机构，碎石机，冲床。 第3章 机构设计 3.1 渐开线不完整齿轮间歇机构的机构设计 3.1.1 渐开线不完整齿轮间歇机构的原理设计 渐开线不完整齿轮间歇机构，是由齿轮机构演化而来的，在主动轮上做出一个或者一部分部分齿，根据时间与停歇周期的要求，然后在从动轮上做出与主动轮齿轮相啮合的齿轮。当主动轮做连续运动时，从动轮做间歇性的回转运动。在从动轮停歇期间，两轮边缘各有锁止弧起到定位作用。3.1.2 渐开线不完整齿轮间歇机构的总体方案设计明确该机构的用途，规划出改机构的间歇周期，根据间歇周期设计出主动轮的齿顶圆半径、齿根圆半径、分度圆半径、模数，以及从动轮的齿顶圆的半径，齿根圆半径，分度圆半径，模数，根据该机构的间歇周期设计出主动轮和从动轮上的齿数，然后用三维设计软件（proe）构建出三维模型并运动仿真，将测试数据和设计数据对比并修改。3.1.3 渐开线不完整齿轮间歇机构的零件的设计 主动轮的设计 主动轮转动一圈，从动轮停歇的次数为8次，所以可以在主动轮上可以开8个齿槽，从动轮上可以开一个齿。该机构只能应用于于低速场合，齿距P P=m P=6分度圆直径d d=mzd=132mm z=24 m=5.5齿顶圆直径Da Da=（Z+2ha*）m=d+2ha Da=（24+2*1）5.5=143mm齿根圆直径Dt Dt=d-2ht=m（z-2ha*-2c*） Dt=5.5（24-2-0.5）=118.25mm全齿高h h=ha+hf=m（2ha*+c*） h=5.5（2+0.25）=9.625mm因为该机构的间歇次数是一圈8次，所以主动轮上留八个齿槽，外加8个锁止弧，每3个齿之间用锁止弧取代。从动轮的设计因为是齿轮啮合，所以两齿轮模数（m=5.5)必须相同，齿数为z=12分度圆直径d d=mz d=5.5*12=66mm因为从动轮每转一圈只有一个齿与主动轮啮合，其他齿均用锁止弧取代。 图3.1 不完整齿轮间歇机构主动轮分度圆直径d主=132mm，从动轮分度圆d从=66mm两齿轮分度圆的圆心距为109mm，从而定位两个齿轮。分度圆上的锁止弧半径取36.5mm，因为两齿轮的锁止弧度需要啮合，所以主动轮的锁止弧半径也为36.5mm。3.2 摆线针轮间歇机构3.2.1 摆线针轮间歇机构的原理设计 摆线针轮间歇机构中，摆线轮齿廓曲线运用内啮合发生圆产生的短幅外摆线。这种摆线曲线的生成原理如图3.2.1所示。图3.2 摆线轮 有一发生圆半径为rp，基圆半径为rc，基圆内切于发生圆，当发生圆绕基圆作滚动时，其圆心Op分别处于Op1、Op2、Op3、Op4、Op5、Op6.各位置时，由此固结在发生圆平面上的点M分别经过M1、M2、M3、M4、M5、M6.各位置，由此做出圆周运动，发生圆上点M所形成的轨迹曲线即为短幅外摆线。由以上摆线生成的几何关系，若仍然保持以上的内切滚动关系，将基圆和摆线视为刚体相对于发生圆周运动，则形成了摆线图形相对发生圆心Op作行星方式的运动，这就是摆线传动机构的基本原理。3.2.2 摆线针轮间歇机构的总体方案设计明确该机构的用途，规划出改机构的间歇周期，根据间歇周期设计出从动轮上转子的个数以及转子的分布，主动轮上摆针的长度，锁止弧的半径，顶针的长度，以及三个零件的定位，然后用三维设计软件（proe）构建出三维模型并运动仿真，将测试数据和设计数据对比并修改。3.2.3 摆线针轮间歇机构的零件的设计 主动轮旋转一圈，从动轮旋转1/12圈，从动轮上的滚子数目为12个，12个滚子以从动轮圆心为中心成扇形均匀分布，每个滚子的直径R=5mm，每个滚子的圆心与从动轮的圆心距为31mm，主动轮和从动轮的圆心距为60mm，主动轮上的摆针长度以39为宜，摆针的轮廓应设计成弧形，这样方便拨动从动轮上的滚子，圆弧的半径分别为3mm、6mm，锁止弧的半径与杆的尺寸相关，杆的总长度为52mm高度为4mm，靠近从动轮的那端设计出一个圆弧，圆弧的半径以15mm为宜，靠近主动轮的那端设计出一个小三角，小三角的高度为2.6mm。装备定位尺寸如下图所示：图3.3 摆线针路机构图3.4 摆线针轮机构3.3. 不完整齿轮间歇机构3.3.1 不完整齿轮间歇机构的原理设计 不完整齿轮间歇机构，是根据齿轮机构演变得来的，可以在主动轮上做出一个或一部分齿，然后根据时间与停歇的需求，从而在从动轮上做出与主动轮齿轮相啮合的齿轮。当主动轮做连续运动时，从动轮做间歇运动。在从动轮停歇期间，两轮轮缘各有锁止弧相互锁定以起到定位作用。3.3.2 不完整齿轮间歇机构的总体方案设计明确该机构的用途，规划出该机构的间歇周期，根据间歇周期设计出主动轮的齿顶圆半径、齿根圆半径、分度圆半径、模数，以及从动轮的齿顶圆的半径，齿根圆半径，分度圆半径，模数，根据该机构的间歇周期设计出主动轮和从动轮上的齿数，然后用三维设计软件（proe）构建出三维模型并运动仿真，将测试数据和设计数据对比并修改。3.3.3 不完整齿轮间歇机构的零件的设计 该机构主动轮旋转一圈，从动轮旋转1/2圈，从动轮的齿数为z=14，模数m=4，其中两个齿改为锁止弧。从动轮设计分度圆直径d=mz d=4*14=56mm齿顶圆直径Da=d+2ha=m（z+2ha*）=4（14+2）=64mm齿根圆直径Df=d-2hf=m（z-2ha*-2c*）=4（14-2-0.5）=46mm齿顶高ha=ha*m=4mm齿根高hf=ha+c=（ha*+c*）m=4（1+0.25）=5mm全齿高h=ha+hf=9mm主动轮设计根据要求主动轮转一圈，从动轮转1/2圈，从动轮的齿数z=14，所以主动轮上的滚子的个数为7个，主动轮的设计是根据齿轮演化而来的，因为两个零件需要啮合，所以两齿轮的模数要相同(m=4),齿数都为z=14，因为设计要求，所以舍弃其中一半的齿，另外一半的齿用滚子来代替，这7个滚子成扇形均匀分布在主动轮的分度圆上。分度圆直径d=mz=56mm齿厚s=m/2=2=6.28mm滚子的直径不能大于6.28mm主动轮上的锁止弧的半径为22mm，所以从动轮的锁止弧的半径为22mm。两锁止弧直径应当留有一定的空隙，以防止热胀冷缩构件无法运作。根据要求两个零件需要啮合，所以两个部件的圆心距为56mm合适。如下图所示3.5 不完整齿轮机构3.4 凸轮式间歇机构3.4.1 凸轮式间歇机构的原理设计该机构主要是应用了凸轮的不规则轮廓，使从动件做出周期性的运动。图3.6 凸轮机构3.4.2 凸轮式间歇机构的总体方案设计给出凸轮轮廓最小向径rmin为半径做凸轮的基圆，根据运动周期，设计出所需要的凸轮轮廓，从动件的滚子直径长度，滚子的个数，从动件的推程和升程，包括计算出工作台的尺寸定位尺寸，然后用三维设计软件（proe）构建出三维模型并运动仿真，将测试数据和设计数据对比并修改。3.4.3 凸轮式间歇机构的零件的设计根据要求，主动轮逆时针旋转一圈从动轮旋转1/12圈，所以从动轮上的滚子应为12个，该机构的推程为17mm，且滚子没入凸轮的长度为5mm，因为滚子在从动轮上是均匀分布的，所以可以计算出从动轮的升程为10，当从动轮停歇的时候，主动轮上停歇的圆弧的半径应为35mm，因为推程为17mm所以凸轮轮廓的半径应该为52mm，图3.7 凸轮机构凸轮圆弧为图3.7上1处，圆弧为图3.7上2处3.5 连杆间歇机构3.5.1 连杆间歇机构的原理设计连杆间歇机构是由铰链连杆机构演变得到的，对原有机构进行少许的改变，或者可以改变构件的类型和尺寸，或可以改变运动副的类型等，这样就可以得到各种不同类型的四杆机构。可以用两个移动副代替转动副，摇杆做为主动件，其他连个连杆做为从动