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論文導(dǎo)讀：并且按照最佳運(yùn)動(dòng)規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。平行分度凸輪機(jī)構(gòu)是一種比較復(fù)雜的共軛凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)壓力角是衡量凸輪機(jī)構(gòu)傳力特性好壞的一個(gè)重要參數(shù)。運(yùn)動(dòng)規(guī)律，平行分度凸輪機(jī)構(gòu)參數(shù)分析。
關(guān)鍵詞：平行分度凸輪機(jī)構(gòu)，參數(shù)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律

　　0.引言
　　隨著社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)化生產(chǎn)線越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用，該類(lèi)機(jī)械產(chǎn)品正向著輕量化、精密化和高速化方向發(fā)展，為了滿足生產(chǎn)工藝的要求，往往需要機(jī)器或者執(zhí)行部件作周期性的間歇運(yùn)動(dòng)，以進(jìn)行加工、換位、分度、進(jìn)給、換向等一系列的工藝規(guī)范的操作。免費(fèi)論文，運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其特點(diǎn)是將凸輪的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為分度盤(pán)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，分度盤(pán)時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停，并且按照最佳運(yùn)動(dòng)規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使系統(tǒng)在其間歇期能完成預(yù)期的工藝動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)這種周期性的停歇、分度動(dòng)作的機(jī)構(gòu)稱為分度機(jī)構(gòu)或者步進(jìn)機(jī)構(gòu)，主要用于分度運(yùn)動(dòng)。
　　1.平行分度凸輪的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)原理
　　平行分度凸輪是一種較為復(fù)雜的平面共軛凸輪機(jī)構(gòu)，屬幾何封閉形式。免費(fèi)論文，運(yùn)動(dòng)規(guī)律。該類(lèi)機(jī)構(gòu)主要由分度凸輪1、分度盤(pán)2和分度盤(pán)滾子3組成，凸輪與分度盤(pán)的軸線平行布置，用于兩平行軸間分度傳動(dòng)，輸入軸上一般裝有一對(duì)共軛凸輪，輸出軸分度盤(pán)上分兩層或多層均勻布置若干個(gè)滾子，分度傳動(dòng)時(shí)，凸輪軸上的共軛凸輪依次推動(dòng)分度盤(pán)上的滾子旋轉(zhuǎn)，每片凸輪分別與對(duì)應(yīng)的滾子接觸，實(shí)現(xiàn)輸出軸分度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。嚙合傳動(dòng)時(shí)始終至少有兩個(gè)滾子分別與相應(yīng)的兩片分度凸輪接觸，起到幾何封閉作用。此類(lèi)機(jī)構(gòu)可將凸輪軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)軸的停歇傳動(dòng)或移動(dòng)，如圖1所示圖a)、b)分別為實(shí)現(xiàn)小分度數(shù)（一分度、二分度）的平行分度凸輪。一分度即凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一周，分動(dòng)盤(pán)也轉(zhuǎn)過(guò)一周，并停歇一段時(shí)間。免費(fèi)論文，運(yùn)動(dòng)規(guī)律。能實(shí)現(xiàn)分度數(shù)為1的間歇運(yùn)動(dòng)在印刷、包裝機(jī)械中應(yīng)用較多。
　　
　　a) 一分度
　　2.平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)
　　平行分度凸輪機(jī)構(gòu)除了一般凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)外，還有其特有的基本參數(shù)：
　　(1)分度數(shù)n和分度角τh
　　輸出軸在回轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)或停歇次數(shù)稱為分度數(shù)n, 該參數(shù)是根據(jù)機(jī)構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)合的運(yùn)動(dòng)要求確定；τh =
　　(2) 動(dòng)靜比和凸輪動(dòng)程角
　　動(dòng)靜比是在一個(gè)分度周期中，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)間與靜止時(shí)間的比值；凸輪動(dòng)程角是凸輪在從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度，即在一個(gè)分度周期內(nèi)，輸入軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度包括兩部分，動(dòng)程角和停歇角，它們之和為。
　　動(dòng)靜比可以用下式來(lái)表示：
　　
　　式中為凸輪的動(dòng)程角,指分度數(shù)。
　　(3)從動(dòng)滾子數(shù)m和凸輪頭數(shù)
　　從動(dòng)滾子數(shù)m為從動(dòng)盤(pán)上滾子的總數(shù)；凸輪頭數(shù)是指每一個(gè)分度凸輪撥過(guò)的滾子數(shù)，這里借用了蝸桿螺紋頭數(shù)的概念，即
　　
　　(4)中心距c
　　輸入軸與輸出軸的軸線間距離，稱為中心距c，是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的原始參數(shù)。3.平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
　　從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是根據(jù)需要進(jìn)行選擇的，它與工作臺(tái)的工作平穩(wěn)性直接相關(guān)。
　　由凸輪所驅(qū)動(dòng)的隨動(dòng)件的位移作為時(shí)間的函數(shù)，為
　　
　　隨動(dòng)件在=0的瞬間開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，之后，假設(shè)位移逐步的增大，在=時(shí)達(dá)到最大位移h值。這時(shí)，無(wú)因次時(shí)間T以及無(wú)因次位移S的定義如下
　　
　　
　　式中，t：（實(shí)際）時(shí)間（秒）
　　 th：到達(dá)最大位移的時(shí)間（秒）
　　 T：無(wú)因次時(shí)間（沒(méi)有單位）
　　 s：位移（毫米）
　　 h：最大位移（沖程）（毫米）
　　 S：無(wú)因次位移（沒(méi)有單位）
　　這時(shí)，，0≦≦1，0≦≦1
　　稱之為從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的無(wú)因次化，即
　　
　　用依次微分的值為，，，分別稱為無(wú)因次速度，無(wú)因次加速度，無(wú)因次躍動(dòng)
　　
　　
　　
　　這些值和實(shí)際的（有因次的）位移，速度，加速度，躍動(dòng)值的關(guān)系為
　　
　　
　　
　　
　　凸輪曲線有很多種類(lèi)。根據(jù)在起始端以及終止端上有無(wú)停留，可將從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)分為以下三類(lèi)：
　�。�1） 雙停留運(yùn)動(dòng)：在行程的兩端上有停留的運(yùn)動(dòng)
　�。�2） 單停留運(yùn)動(dòng)：只在行程的起始端或者終止端的任何一方有停留的運(yùn)動(dòng)
　�。�3） 無(wú)停留運(yùn)動(dòng)：在行程的兩端都沒(méi)有停留，反復(fù)做連續(xù)往返的運(yùn)動(dòng)
　　凸輪機(jī)構(gòu)用來(lái)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)時(shí)，常選用的運(yùn)動(dòng)曲線有修正梯形曲線、修正正弦曲線和修正等速度曲線。它們都屬于雙停留對(duì)稱曲線。
　　表1 三種常用凸輪曲線的特性值
　　

曲線名稱	記號(hào)
修正梯形	MT	2.000	±4.888	±61.43	8.090
修正正弦	MS	1.760	±5.528	+69.47 -23.16	5.458
修正等速	MCV	1.275	±8.013	+201.38 -67.13	5.733

由表1可以看出修正梯形曲線大，適用于高速輕負(fù)荷，不適用于重負(fù)荷。免費(fèi)論文，運(yùn)動(dòng)規(guī)律。修正等速曲線的和扭矩小，和大，所以不適用于高速。修正正弦曲線均衡性好，用在負(fù)載未知的場(chǎng)合，最沒(méi)有危險(xiǎn)。免費(fèi)論文，運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此選用修正正弦曲線。免費(fèi)論文，運(yùn)動(dòng)規(guī)律。圖3為無(wú)因次化修正正弦位移、速度和加速度曲線。

　　(a) 位移曲線(b) 速度曲線
　　

　　(c) 加速度曲線
　　圖3修正正弦無(wú)因次化曲線
　　修正正弦曲線的位移表達(dá)式為
　　區(qū)間Ⅰ
　　
　　區(qū)間Ⅱ
　　
　　區(qū)間Ⅲ
　　
　　4.平行分度凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)分析
　　平行分度凸輪機(jī)構(gòu)是一種比較復(fù)雜的共軛凸輪機(jī)構(gòu)，在其一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中，凸輪依次推動(dòng)分度盤(pán)上相應(yīng)的滾子完成各自的角位移，每個(gè)凸輪的輪廓曲線都是由一段接一段的凸輪輪廓曲線組成的，另外，作為共軛凸輪，兩個(gè)凸輪的嚙合運(yùn)動(dòng)還必須有一定的重合度，以實(shí)現(xiàn)閉鎖。因此，平行分度凸輪輪廓的形成有很多限定條件，它們既相互關(guān)聯(lián)又相互制約。
　　(1)連續(xù)傳動(dòng)條件
　　為保證從動(dòng)盤(pán)連續(xù)分度轉(zhuǎn)動(dòng)至少應(yīng)有一個(gè)滾子處于被推動(dòng)狀態(tài)即正扭矩狀態(tài)，同時(shí)為保證從動(dòng)盤(pán)在分度減速段能按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)，至少應(yīng)有一個(gè)滾子處于負(fù)扭矩狀態(tài)，此即機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的基本條件。
　　(2)外徑條件
　　 當(dāng)凸輪選取合理的動(dòng)程角θh時(shí)，由起始位置分度旋轉(zhuǎn)至t=TⅡ時(shí)，滾子Ⅲ由Ⅱ0運(yùn)動(dòng)到Q1的位置，此時(shí)滾子Ⅲ與滾子Ⅰ對(duì)應(yīng)的凸輪廓線相交于Q1；當(dāng)t>TⅡ時(shí),滾子Ⅲ開(kāi)始進(jìn)入與其對(duì)應(yīng)的廓線段Q1ⅡQ2嚙合。若凸輪動(dòng)程角θh選取過(guò)小，則會(huì)出現(xiàn)從動(dòng)盤(pán)進(jìn)入停歇期時(shí)，滾子Ⅲ仍未運(yùn)動(dòng)到與Q1接觸時(shí)的位置，即滾子Ⅰ、Ⅲ對(duì)應(yīng)的凸輪廓線段交點(diǎn)不存在，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)傳遞中斷，要保證機(jī)構(gòu)連續(xù)傳動(dòng)應(yīng)使凸輪1與滾子Ⅰ脫離接觸以前，滾子Ⅱ進(jìn)入到與滾子Ⅰ對(duì)應(yīng)的廓線段以內(nèi)，其幾何關(guān)系可表示為
　　
　　(3)壓力角條件
　　 凸輪機(jī)構(gòu)壓力角是衡量凸輪機(jī)構(gòu)傳力特性好壞的一個(gè)重要參數(shù)，它反映了凸輪與從動(dòng)件之間速度與力傳遞關(guān)系；在不考慮摩擦力時(shí)，壓力角是某瞬時(shí)接觸點(diǎn)處的公法線方向與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角。壓力角越大有害分力就越大，當(dāng)壓力角增大到某一數(shù)值時(shí)，有害分力所引起的摩擦阻力將大于有效分力，這時(shí)無(wú)論給凸輪從動(dòng)件的作用力有多大，都不能推動(dòng)從動(dòng)件，即機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖。因此，從減小推力，避免自鎖，使機(jī)構(gòu)具有良好的受力狀況來(lái)看，壓力角應(yīng)越小越好。
　　5.結(jié)束語(yǔ)
　　迄今為止，很多學(xué)者對(duì)分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析等作了大
　　量的工作，取得了很多的成果。國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出的各種新型分度凸輪機(jī)構(gòu)，其創(chuàng)新思路主要是通過(guò)改變主、從動(dòng)件旋轉(zhuǎn)軸的空間相對(duì)位置，然后根據(jù)從動(dòng)件輪廓、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、分度數(shù)、中心距等機(jī)構(gòu)參數(shù)，導(dǎo)出凸輪輪廓曲線或曲面。本文針對(duì)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和傳動(dòng)原理，深入地分析了該類(lèi)機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)及其機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)過(guò)程中應(yīng)滿足的條件，為平行分度凸輪的實(shí)體建模及其虛擬設(shè)計(jì)問(wèn)題奠定了理論基礎(chǔ)。

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