完全齿轮和凸轮机构固联来代替这两个运动功能单元。如图26所示。
图26 不完整齿和凸轮机构固联替代功能单元9和10
图18中运动功能单元11是运动传递方向转换功能,可以用圆锥齿轮传动代替,如图27所示。
i = 1
图27 圆锥齿轮传动机构代替运动功能单元10
图18中运动功能单元12是把连续转动转换为间歇往复转动的运动功能单
元,于是可以用凸轮机构代替该运动功能单元,如图 28所示。
图28 用不完全齿轮传动替代运动功能单元12
图18中运动单元14是把往复移动转换为往复摆动,可以选择齿轮齿条传动替代。如图29所示。
图29 用齿轮齿条替代运动功能单元14
图18中运动功能单元8是运动分支功能单元,可以用运动功能单元10、运动功能单元11锥齿轮传动的主动轮、运动功能单元13齿轮传动的主动轮与运动功能单元7的运动输出齿轮固联代替,如图30所示。
图30 3个运动功能单元的主动件固联替代运动功能单元8
图18中运动功能单元13是加速功能,可以选择齿轮传动代替,传动比为1/,如图30所示。
图30 用齿轮传动替代运动功能单元13
图18中运动功能单元15是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元,可以用槽轮机构替代。该运动功能单元的运动系数为
由槽轮机构运动系数的计算公式有:
式中,
Z——槽轮的径向槽数。 则,槽轮的径向槽数为:
该槽轮机构如图31所示。
图31用槽轮机构替代运动功能单元14
图18中的运动功能单元16是运动放大功能单元,把运动功能单元15中槽轮在一个工作周期中输出的1/4周的转动转换为一周的运动,用圆柱齿轮机构替代,其传动比为i=1/4。圆柱齿轮传动如图32所示。
图32 用圆柱齿轮传动替代运动功能单元15
图18中运动功能单元17是把连续转动转换为连续往复移动的运动功能单元,可以用曲柄滑块机构替代,如图33所示。
图 33用曲柄滑块机构替代运动功能单元17
根据上述分析,按照图18各个运动单元连接顺序把个运动功能单元的替代机构一次连接便形成了产品包装生产线(方案10)的运动方案简图,如绘制图所示
(4) 系统运动方案设计
1) 执行机构1的设计
该执行机构是曲柄滑块机构,由曲柄15,滑块18,导杆19,连杆20和滑枕21组成。其中大滑块的行程h=480mm,现对机构进行参数计算。
该机构具有急回特性,在导杆19与曲柄15的轨迹圆相切时候,从动件处于两个极限位置,此时导杆的末端分别位于C1和C2位置。取定C1C2的长度,使其满足:
C1C2?h
利用平行四边形的特点,由下图可知滑块移动的距离E1E2= C1C2=h,这样就利用了机构急回运动特性,使滑块移动了指定的位移。
设极位夹角为θ,显然导杆19的摆角就是θ,取机构的行程速比系数K=,由此可得极位夹角和导杆19的长度。
k?10??180?300k?1h/2l??965.926mm L=sin?
2
图35 导杆滑块机构设计
先随意选定一点为D,以D为圆心,l为半径做圆。再过D作竖直线,以之为基础线,左右各作射线,与之夹角15°,交圆与C1和C2点。则弧C1C2即为导杆顶部转过的弧线,当导轨从C1D摆到C2D的时候,摆角为30°。接着取最高点为C,在C和C1之间做平行于C1C2的直线m,该线为滑枕21的导路,距离D点的距离为
l?lcoss?l??2
2在C1点有机构最大压力角,设导杆21的长度为l1,最大压力角的正弦等于
l?lcossin?max?要求最大压力角小于100,所以有
?2
2l12?965.926?1?cos15? l1?94.770mm02sin?max2?sin10l1越大,压力角越小,取l1=200~400mm。
曲柄15的回转中心在过D点的竖直线上,曲柄越长,曲柄受力越小,可选
12AD?l~l
23取AD=480mm,据此可以得到曲柄15的长度
l2?ADsinl?lsin?0?2480*?500?sin150?129.41mm
2) 执行机构2的设计
如图34(b)所示,执行机构2由两个运动复合而成。其中一个运动是连续转动转换为单向间歇转动,由不完全齿轮26、27实现。另一个运动是将连续传动转换为间歇往复移动,可以选用不完整齿传动(30、31)和直动平底从动件盘形凸轮机构(28、29)固联来共同完成要求。 凸轮、齿轮、齿条的设计
在一个工作周期内的运动为 转+90°(1/40T2) 停 (1/20 T2) 转+90°(1/40T2)
停 (18/20 T2)
通过平顶凸轮带动齿条在工作周期内往复运动,带动齿轮顺转和逆转。 假设齿轮带动滑移齿条转动,在一个凸轮推程过后,能使齿轮转动90度,这样在设计中采用模数为2的标准齿轮,为了使齿轮转动90度,而且考虑空间因素的制约,计算从动件推程:
为了稳定,传动设计中采用推程正弦加速度回程加速度。 本凸轮推程运动角60°,回程运动角60°,近休止角180°,远休止角60°。从动件推程80mm,推回程均采用无冲击的正弦加速度方式。
角度范围 0≤θ≤≤θ≤ S - 80(1-+) V sin(6θ) 0 A -cos(6θ) s0 0 0 0 根据凸轮的从动件运动规律,我们可以利用解析法设计出凸轮的轮廓。具体设计流程: 做出
-s图像,利用压力角的要求可以做出凸轮的基圆和偏距,这样,可以利
用解析法求出凸轮的形状。由于电动机的转向是可以调整的,设从34轴向上看凸轮是顺时针转动的。取凸轮偏距为0,即设计成对心的滚子凸轮机构。
经查表需用压力角采用30°确定凸轮的基圆为s100mm,滚子半径采用10mm的轴
承。
理论轮廓坐标方程:
=(+s)cosθ;
y=(+s)sinθ;
带上滚子半径的实际轮廓半径,滚子是在实际轮廓外部。 实际轮廓坐标:
X=x-× ;
Y=y+
;
凸轮机构的设计
凸轮机构在一个工作周期的运动为 停9/30T2 向下200mm(1/30T2) 停9/30T2