目 录1 驱动直线步进机械设备的槽轮机构设计（6） 11.1 设计题目 11.2 设计任务 11.2.1 设计参数 11.2.2 设计内容 11.2.3 设计要求 11.2.4 设计任务 21.2.5 设计资料 22 槽轮机构运动分析 22.1 槽轮机构运动特性分析 22.2 动静比的计算 53 槽轮机构的动力学计算 73.1 驱动直线步进机械设备扭矩的计算 73.2 驱动功率的计算 83.3 轴的强度校核 94 槽轮机构结构尺寸设计 114.1 槽轮主要结构尺寸计算 114.2 槽轮机构结构型式 124.3 轴的结构尺寸设计 134.3.1 槽轮轴的尺寸设计 134.3.2 曲柄轴的尺寸设计 144.4 轴承及键的选择 144.4.1 轴承的选择 144.4.2 键的选取 145 设计体会及以后的改进意见 15参 考 文 献 1611 驱动直线步进机械设备的槽轮机构设计（6）1.1 设计题目：驱动直线步进机械设备的槽轮机构设计（6）一个外啮合6槽槽轮机构，带动一水平循环的传送带设备做步进运动 1.2 设计任务1.2.1 设计参数（1）传送带上有40辆小车，每辆小车重20kg，小车与导轨间的摩擦系数为f=0.2；（2）间歇移动的距离为H=200mm；（3）运动-停歇的周期时间为10s；（3）槽轮机构的传动效率为0.9；（4）槽轮轴立式安装，工作台通过一组轴承与机架相连。
1.2.2 设计内容（1）根据要求，确定工作台的静止和转位时间；（2）计算主动拨销的转速；（3）计算槽轮轴上的最大扭矩和平均扭矩；（4）对槽轮进行运动学分析列出槽轮的角位移、角速度和角加速度的方程，并做出相应的曲线图5）对槽轮进行受力分析计算转臂轴上需要的最大驱动力矩和平均功率，确定驱动电机的功率；求出拨销和转臂之间的最大反力，校核转臂轴直径和槽轮轴直径是否满足强度和刚度要求1.2.3 设计要求课程设计是一必修的实践性教学环节，所有学生必须重视、认真对待，必须独立按时完成课程设计任务，遵守设计纪律，严禁雷同、抄袭图纸要求：使用计算机软件绘图，注意装配图、零件图的标注内容及格式，要求标注完整、规范，结构合理说明书要求：按照陕西科技大学课程设计的格式规范，内容详实，分析合理，计算又据，数据可靠1.2.4 设计任务（1）槽轮机构及其转臂组件的装配图（含箱体，工作台）2）槽轮机构的详细图纸（包含组件图和零件图）3）图纸量最少为1张装配图和3张零件图1.2.5 设计资料（1）课程设计说明书（统一左侧装订）（2）相关设计图纸（总计不少于4张）（3）陕西科技大学课程设计评分表（网上下载，不同说明书装订在一起，填写完整的设计题目，姓名等相关资料，并注意评分表下面的日期为2012年）2 槽轮机构运动分析2.1 槽轮机构运动特性分析从结构原理上分析，槽轮机构实际上是曲柄导杆机构的一种变型。
在槽轮机构运动过程的任一瞬时，如图2-1所示，槽轮的转角和曲柄的转角之间的几何关系为图2-1 槽轮机构运动特性计算图令，把它代入上式，得 （2-1）将上式对时间逐次求导，即得槽轮运动的角速度和角加速度为 （2-2） (2-3)式中为曲柄转角若满足槽轮机构运动平稳无冲击的要求，则拨销在进入退出槽轮的速度和加速度为最小值于是，由式（2-2），得 式中为拨销进入槽轮时的角速度，为相应于时的曲柄转角即 （2-4） 所以当曲柄拨销在垂直角进入时可以避免第一冲击，此时槽轮的角加速度由式（2-3）可得，式中为拨销进入槽轮时的角加速度， 将代入上式可得可见，曲柄销进入槽轮时存在角速度产生的第二冲击由图2-1知，槽轮机构角速度变化曲线是对称于位置的，在时达最大值这对其他槽数的槽轮机构也都成立只要用带入式（2-2），即可求得槽轮的最大角速度为 （2-5）槽轮角速度最大值并不发生在位置对它求一次倒数并令它等于零得 （2-6）角速度分析，=0.5 = 0° 10° 20° 30° 40° 50°60°70°80°90° 10.9150.710.4770.2750.1180-0.087-0.015-0.2角加速度分析= 010°20°30°40°50°60°70°80°90°0-0.929-1.335-1.272-1.029-0.8-0.577-0.428-0.319-0.246 图2-2 角速度变化曲线图2-3 角加速度变化曲线2.2 动静比的计算 设槽轮有个均匀分布的径向槽，槽轮每一次转动过程的转角为主动件相应的转角为。
由此得槽轮的转角 （2-7）槽数为6，代入公式得， 曲柄的转角（即转臂或拨销盘的转角） （2-8）槽数为6，代入公式，得将值代入下式 设槽轮在一个循环周期中的运动时间为静止时间为，曲柄销转一周的时间为T （2-9）将式代入以上两式，得3 槽轮机构的动力学计算3.1 驱动直线步进机械设备扭矩的计算 在传送带上，这种机械设备一般都在低速情况下工作，计算扭矩时，通常可忽略惯性力矩而仅考虑摩擦阻力矩由功率相等原理有： (3-1)式中 F----机械设备的生产阻力，如传送带与支撑导轨间的摩擦力（N） dh----机械设备的微小位移量（m） M2---槽轮轴上的平均扭动转矩（NM） d---槽轮的微小转角（rad） (3-2)式中 H——机械设备的最大步进位移量（m） ——槽轮的槽间角（rad）将 f=0.2 N=40 m=20kg代入上式F= Nmgf=40209.80.2=1568 N为槽轮轴上平均驱动转矩，主动拨销盘支承轴上的扭矩Mc为： (3-3)式中 Mc——拨销盘支撑轴上的扭矩 ω—— 槽轮转动的角速度 ω0——拨销盘转动的角速度 ŋ——槽轮机构的传动效率 将式（3-2）代入上式并按最大扭矩计算得3.2 驱动功率的计算槽轮轴上所需的最大功率为 （3-4）主动转臂轴上所需的驱动最大功率为 （3-5）转臂轴上需要的平均功率为 （3-6）查自动机械设计表7-2知：Z=6时，如果由电动机来驱动单个槽轮机构，则电机的额定功率乘以过载系数一定要大于槽轮机构的最大功率。
上式求出的P2需除以过载系数后后选择驱动电机的额定功率，此时选电机的过载系数为1.8，则我国普通电机的过载系数为1.8~2，由表可以看出，z≤6的槽轮机构其比例系数大于电机的过载系数，所以在设计槽数较少的槽轮机构时，选择电机的额定功率应适当的大于他的平均功率即选用电机的功率为选取小功率电动机，选择YC系列功率为0.25kW 转速1400r/min此时通过用无级降速器降到6r/min3.3 轴的强度校核轴受弯矩不大，所以按扭转强度条件计算，轴的扭转强度为 (3-7)式中 —扭转切应力，； T—轴所受的扭矩，Nm；—轴的抗扭截面系数，；n—轴的转速，r/min；P—轴的传递的功率，kW；d—计算截面处轴的直径，mm；—许用扭转切应力，单位,由上式可得轴的直径 (3-8)按最大功率校核，轴选用45号钢，则将P1max=0.19kw，P2=0.21kw,n=6r\min代入上式计算得出槽轮轴的直径：主动曲柄的直径：当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的消弱对于直径mm的轴，有一个键槽时，轴径应增大5%~7%故槽轮轴的直径：主动曲柄的直径：4 槽轮机构结构尺寸设计 4.1 槽轮主要结构尺寸计算槽轮机构的主要结构尺寸取决于机构所能传递的扭矩，即应具备的强度条件。
这和机构的使用情况，材料、热处理、加工装配技术，结构形式等许多影响因素有关设计时，通常根据工艺要求、布局条件选定适当的中心距和槽数图4-1 槽轮机构简图(a)、中心距暂时选取中心距=180mm(b)、主动曲柄半径r (c)、主动圆销半径ra(d)、槽轮名义半径R 槽轮的名义外圆半径是指当圆销开始进入槽轮（即当圆销中心A处在位置,如图3-1）所示时槽轮轴心到滚子中心A之间的距离为.如果槽轮为外圆半径则当圆销进入槽轮时，将与轮槽两侧顶端有一间隙，使冲击加剧，这时槽轮实际外圆半径应是槽轮轴心到轮槽边延长线与圆销切点D之间的距离，即(e)、槽深h(f)、槽顶厚，取b=5mm(g)、槽轮轮毂半径(h)、曲柄轴半径，(i)、锁止狐半径(j)、锁止狐张角对定位精度要求较高时，刚可主动转臂上锁止弧所对中心角，应与槽轮在静止时的转臂转角相等，故4.2 槽轮机构结构型式槽轮机构主动件的结构型式，可做成拨销盘或曲柄，也可做成其他形式，如带有拨销的齿轮或蜗杆等拨销可做成悬臂式单支承或双支承单支承的刚度一般能满足要求，且适应性强，故本次设计采用单支承拨销采用套在螺栓上的滚子（套筒）型式槽轮尺寸较大时可做成镶嵌式结构，在尺寸不大时可做成整体式结构，本次设计采用整体式结构，以降低制造成本。
4.3 轴的结构尺寸设计有上式计算知：槽轮轴的直径：主动曲柄的直径：综合强度与经验公式选取槽轮轴最小直径为36mm，曲柄轴最小直径为38mm可免去轴的较核轮毂的长度D=(1.5~2)d，槽轮轮毂直径为75mm，曲柄轴轮毂直径为65mm绘制轴的结构简图543231图4-2 轴的结构简图4.3.1 槽轮轴的尺寸设计（1） 确定各轴段直径1段：d1=dmin=36mm，根据公式的估算值2段：d2=40mm，根据轴承的标准选取3段：d3=45mm，大于40mm减少加工4段：d4=48mm，安装零件处的尺寸5段：d5=40mm，根据轴承的标准选取轴肩直径取55、52，（2）确定个轴段长度1段：l=70mm，估算值2段：l=20mm，根据轴承的标准选取3段：l=75mm，根据曲柄的轮毂长度计算4段：l=70mm，此处小于零件的轮毂长度5段：l=20mm，根据轴承的标准选取肩的宽度为5mm，因此轴的总长度为265mm4.3.2 曲柄轴的尺寸设计方法同上4.4 轴承及键的选择4.4.1 轴承的选择本次设计中由于槽轮作为传动件所受的扭矩大于弯矩，且在轴向方向受力较少，因此本次设计中选用深沟球轴承查机械课程设计简明手册表8-23深沟球轴承分别选为曲柄轴：一对圆珠滚子轴承6008配合槽轮轴：一对圆珠滚子轴承6。