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一个 间歇 运动 机构 分析 设计

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间歇运动的分析和设计 机制 G K 夕法尼亚大学机械工程与应用力学系，美国费城 概要 这里描述了使用非传统 c 缸口和辊子布置的间歇运动机构的设计。在这种机构中，滚子曲柄而不是 c 缸丑被用作连续的输入构件，而在每一个旋转中完全旋转并保持接触。使用这种新机制说明了不同停留时间和间隔的单个或多个住宅。此外，具有更好的动态特性的各种间歇运动是可能的，与使用具有直的或弯曲的狭槽的日内瓦机构相比，这是可能的。在本文中，开发了用于确定凸轮轮廓的设计方程，该凸轮轮廓满足机构的运动和动态性能的规 格。 1 引言 尽管在电子和电器五金等方面取得了进步，但在许多实际应用中，机械协调运动也是不能省略的（ 1）。零件的整合，可靠性提高，成本低，重量减轻是机械控制机器的一些优点（ 2）。在本文中，考虑了两个旋转平面构件之间的功能产生问题（即，实现一个构件上的运动类型和第二构件上的另一种类型的运动之间的期望关系）。连杆，凸轮从动系统和齿轮被广泛用于此目的。凸轮跟随器系统比其他两个更加通用，因为它们可以被设计成实现旋转输入部分和振荡从动件之间更广泛的功能关系。在凸轮驱动跟随器的传统单个凸轮从动系统中， c 缸 n 和跟随器都不 能完全旋转。日内瓦机构，星形轮，共轭凸轮，棘轮，擒纵机构等是有限住宅实现间歇运动的一些手段（ 3）。这些装置中最受欢迎的日内瓦机构是一种特殊类型的凸轮从动系统，其中具有三个或更多个住宅的间歇运动是可能的。然而，也涉及驱动部件和被驱动部件间的间歇接触。 1 导致高加速度和加加速度（加速度的时间导数）阻碍了其在高速应用中的性能。使用两个日内瓦轮系列，日内瓦车轮配有弯曲的槽（ 4，均匀的日内瓦车轮，带有非线性弹簧（的双曲柄日内瓦车轮（ 7）和与日内瓦车轮（ 4）连接的四杆机构 8）是提高日内瓦机制高速性能的一些方法，冈萨 雷斯 - 帕拉西奥斯和安吉尔（ 9）提出了一种生成索引装置接触面的一般方法，但这项工作中的平面凸轮是不可接受的压力角为90 ,与这些机构相比，本文提出的凸轮从动装置提供间歇运动，同时凸轮和滚柱曲轴总是接触，传动指数在规定的可接受限度内。即使在高速下也可以进行签名以获得更好的性能，因为与其他间歇运动装置不同，不存在间歇性冲击。可以获得非单位停留时间的单个或多个住宅。通过适当地指定运动，最大加速度和加加速度可以最小化。此外，在设计过程中也可以合并适当的传输标准。该装置的构造也很简单，因为它仅由两个构件组成，每个构 件分别围绕单独的固定枢轴旋转，并且将辊保持在一起。应该注意，停留运动是利用该机制可以实现的许多可能的功能产生运动之一。 2 本文中考虑的平面凸轮从动系统的物理布置如图 1 所示。滚轮曲柄和凸轮分别围绕两个固定点 0枢转。安装在滚子曲柄的自由端的滚轮与凸轮接触。滚轮曲柄和凸轮的转动分别由和 J 表示。为了运动学分析的目的，如图所示，滚子的半径减小到零。然而，在本文后面生成凸轮轮廓时，半径是适当考虑的。这种紧凑简单的凸轮从动机构的设计目标是： 1）凸轮和滚子 - 曲柄在每个循环中必须旋转 360， 同时保持彼此接触 2）任意规定的运动相关和 J 应为可能包括有限停留和运动反转，而传输标准被充分满足以实际使用。 传输角度（或其互补角度，压力角）通常用作传输标准。 10）对压力角的一个定义是输出力的方向与施加输出力的点的速度方向之间的锐角。“由于传播角是压力角的补数，前者可以定义为 F的普通法线和输出点路径法线之间的锐角。“在凸轮从动系统中，力的方向沿着接触点处的公共法线。压力角和传动角度如图 1所示，当滚轮曲柄驱动凸轮时，传动角的理想值为 90，所以应该接近 90，在本文中，在以下讨论中，传输角度的上述定义将被用作传输效率的标准，另外一个替代的传输标准也用于开发设计方程，将在 中进行定义。 图 1 具有零半径的辊的机构的基本布置 轮的开度与封闭曲线 可以从 11）的凸轮机构的描述中推断出，对于凸轮和滚子曲柄的完全旋转，凸轮不能具有闭合轮廓。这可以解释如下。考虑在固定凸轮而不是由两个枢轴 A 白和 成的企业之间，对图 I 的基本定位的运动反演。如图 2a 所示，也可以对应于沿着凸轮轮廓的双连杆开放串联链的端点的引导运动。在图中显示了可能的凸轮轮廓，用 于和 / J 之间的某种类型的功能关系。 i A 是一般的配置 开链。为了确保和 b 的 360 度运动范围， 线必须包含两个点，这两个点与双连杆开放链的完全伸展和完全折叠的构型相对应。 0A是完全伸出的配置扭 d o“ A”是完全折叠的组态。在这两种配置下，凸轮轮廓应与双连杆开链的环形工作空间的边界相切。因此，公共端与中心线和滚子曲轴对齐，导致凸轮和滚柱曲柄之间的零传递力。因此，不需要用于凹凸的封闭轮廓。这意味着凸轮必须是如图 4 所示的敞开轮廓。因此，滚子必须在每一转中穿过凸轮的打开 轮廓两次。也就是说，在图 2a 中，随着 i沿逆时针方向旋转到 i“，点 A通过 A，然后当 i逆时针旋转到 o时， A 通过 A 再次移动到 A，这是机制的一个重要特征，因为这规定了和 / J 关系的函数关系，可以规定只有一半的周期，除了这个限制和传输标准，没有其他限制来指定运动 . 择输入成员 可以推断，使用凸轮作为输入构件，如果滚子曲柄必须以良好的传动角完全旋转，则即使瞬时停留也是不可能的。如图 2a 所示，在滚轮临时停止的配置下，如果 A 也是 E 接触点，那么在该点的公共正常必须通过凸轮 中心 共正常 之间的锐角与输出点路径正常为 4i A，是传输角度。 是当辊子沿着轮廓在其反向行进期间到达轮廓上的相同点时的滚子 - 曲柄轴的位置。因此， A *与 A 一致。传动角保持为。可以看出如图 2b 所示，输出链路 将其位置从普通法线的一侧移到另一方面， A 随着配置文件而来这意味着在第二个输出连接中的第一个第二个对数将与第二个正态分布在一起，导致零透射角。因此，可以得出结论，第二个凸轮不能被输入成员。作为输入成员，在第 4 节中描述的设计程序中，适当的传输条件将被定义为 d。 图 2a 凸轮固定 的机构的运动学反转 图 2b 运动学反演以确定周期的后半部分的运动 3 输出运动分析 在图 2b 中，其是图 1 的基本布置的运动学反转， 是在凸轮初始移动滚子期间的构型。 ： A是当在凸轮反向穿过时回滚到同一点的结构。 0 延伸超过 角度 / J 和固定连杆上的参考（水平）线（即，该反转中的凸轮）表示凸轮在凸轮自由旋转的基本布置中的旋转。图 2b 还显示了反向遍历的相同角度 / J。从图中可以看出以下关系： 其中是连接凸轮枢轴和滚子中心的线之间的角度，以及连接凸轮枢轴和滚子 - 曲柄 枢轴的线。方程式 1b 相对于输入的微分得到 应该注意的是， n 是指我们指定的动作的一部分， n是指剩余 分的运动。显而易见的是，集成 n 给出凸轮旋转 / J。 下的面积相对于这个周期的两半的凸轮的运动的总和。 因此，使用等式 4，可以预测和控制周期的后半部分的运动。 将凸轮和滚子 - 曲柄枢轴之间的距离表示为 d，并且使用图 3 中的余弦定律将滚子曲柄的长度设为可以写为 相对于 区域 的区分 上述表达式有助于指定所需的运动以及生成凸轮轮廓，如第 4 节所示。 输索引 虽然传输角度是量化给 定机制的性能的有用措施，但在设计新机制时并不