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1、Z S T UZhejiang Sci-Tech University本 科 毕 业 设 计BachelorS THESIS 论文题目：间歇运动机构运动分析及创新设计试验平台研制 专业班级：09机械四班 姓名学号：黄陆杨 B09300411 指导教师：唐浙东 递交日期：2013年5月20号 浙 江 理 工 大 学机械与自动控制学院毕业论文诚信声明我谨在此保证：本人所写的毕业论文，凡引用他人的研究成果均已在参考文献或注释中列出。论文主体均由本人独立完成，没有抄袭、剽窃他人已经发表或未发表的研究成果行为。如出现以上违反知识产权的情况，本人愿意承担相应的责任。 声明人（签名）： 年 月 日摘要在许多
2、机械设备中，尤其是自动和半自动机中，由于生产工艺的需求，往往需要机构实现周期性的转位、分度以及作带有瞬间停歇或有停歇区的断续性运动。总的来说，间歇运动机构根据其不同的结构特征和运动原理，可以分为两大类：一类是实现步进运动的间歇运动机构，如棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、共轭盘形分度凸轮机构等；另一类是实现瞬间停歇或停歇区的间歇运动机构，如凸轮-连杆组合机构以及差动链轮机构。由于间歇机构传动的间歇特性以及设计难度较大，所以现实生活中，对于间歇机构运动分析的试验平台还是比较少见的，本文着重对常见的几种可以实现步进运动的间歇机构进行设计，通过理论初设计时确定机构的动停比，在试验台上安装相应传感器
3、，对运动的间歇机构进行数据的采集，绘制出间歇机构的运动曲线，对机构进行运动的分析，确定机构在理想工况下的传动特性，从而对后期机构的矫正与优化提供一定的帮助。关键字：间歇运动机构；传感器；步进运动；试验台AbstractIn many machinery and equipment，Especially in automatic and semi-automatic machines , Due to the demand of the production process, Often requires agencies to achieve a cyclical translocation,
4、 indexing and with instantaneous stop or stop intermittent motion. Overall, Intermittent mechanism can be divided into two categories according to their different structural characteristics and movement principle, One is stepping movement intermittent motion mechanism, such as Ratchet mechanism, Gen
5、eva mechanism, incomplete gear mechanism, conjugated disc-shaped indexing cam mechanism and so on; The other is instantly stop or rest area intermittent motion mechanism, such as Cam - connecting rod combination mechanism and differential sprocket mechanism.Due to the intermittent transmission chara
6、cteristics of intermittent institutions as well as design more difficult, in real life, the test platform for intermittent motion analysis is still relatively rare. This article focuses on several common stepper motion can be achieved intermittent do a parametric design. Determined by the theory of
7、the early design agency of the Proportion of movement and rest. Sensor installed on the test stand, collect the data of the Intermittent movement mechanism, Measuring the angular displacement of its movement, the angular velocity, Analysis of the motion of the institutions, Determining mechanism in
8、the transmission characteristics of the ideal conditions, Correction and optimization of the late institutions to provide some help.Key words:Intermittent mechanism;Sensor;stepper motion；Test bench目 录摘 要Abstract第1章绪论11.1 间歇机构的背景11.2 国内外研究现状及发展趋势11.2.1 国内外间歇机构研究现状11.2.2 国内外间歇机构研究趋势31.3 本次设计的内容和意义3第2章
9、 间歇运动机构的设计42.1 棘轮机构的设计42.2 槽轮机构的设计72.3 不完全齿轮机构的设计102.4 共轭盘形分度凸轮机构的设计15第3章 间歇运动机构试验平台253.1试验台的简介253.2电机的选择283.3减速器的选择283.4旋转编码器的选择293.5 带的设计303.6 轴的强度校核31第4章 间歇机构的运动分析324.1 槽轮机构运动分析324.2 共轭凸轮运动分析35第5章总结与展望38参考文献39致 谢40浙江理工大学本科毕业设计(论文)第1章绪论1.1 间歇机构的背景科学技术的进步与发展使各种生产机械的性能日益完善和复杂，机械化和自动化控制水平日益提高。相应的，对生产
10、机械中的各种执行机构和辅助机构的性能提出了越来越高的要求。尤其在轻工、食品、纺织、电子等行业广泛使用的各种自动机械、输送装置中，有许多包含步进机构的机械系统。其特点是将系统输入轴的连续回转运动转换为工作执行机构的间歇转动或移动，从而使系统在其间歇期能完成预期的工艺动作。为了适应不同的工作要求，改善动态性能，提高定位精度，各种间歇机构自发明伊始，人们不断创造众多结构新颖、构思巧妙、满足各种工艺需要的间歇运动机构。1.2 国内外研究现状及发展趋势1.2.1 国内外间歇机构研究现状在十八世纪后期，由于受当时生产水平的限制，普遍采用槽轮机构、星轮机构等结构简单的间歇运动机构，且只有简单的运动分析方法。
11、十九世纪中叶以后，生产水平不断发展，开始出现机构的综合方法。近年来，不少国内外机构学工作者致力于间歇运动机构的研究，取得了一些成果，但从事间歇运动机构研究的人并不多，而间歇机构在生产生活中的应用却越来越广泛，因此，对间歇机构试验台的研制很有必要。棘轮机构一般用于传递平行轴的运动，在机械中一般应用在转速不高和要求间歇转动的装置中，如牛头刨床工具机台的横向进给机构、自行车后轴的齿式棘轮超越机构、手动绞车中的防逆转机构、超越离合器和刹车器等机构。由于棘轮是在非对称应力循环加载下特有的一种非弹性循环受力,其结构安全性和寿命评估是设计人员在设计时必须考虑的一个重要因素。康国政、高庆学者的课题组对40Cr
12、3MoV贝氏体钢、调质42CrMo钢等循环软化材料的棘轮行为进行了实验研究,结果表明:该类材料的棘轮行为具有明显的三阶段特征,即初始的棘轮应变率衰减阶段、中段的常棘轮应变率阶段和后期的加速棘轮应变率阶段,并且材料会很快因为过大的棘轮应变而过早失效。由于棘轮行为的复杂性,很多因素的影响都还没有得到合理的考虑,还需要进行大量的实验以及相应的理论研究。槽轮机构具有结构简单,便于制造、安装方便等优点,但传统普通槽轮机构在每次驱动曲柄进人或脱离轮槽时,槽轮的瞬时角加速度不为零且方向相反。以致发生方向相反的冲击,引起动载荷,使系统产生不必要的振动,尽管增多槽数等方法可以减缓加速度的峰值,但无法从根本上完全
13、消除。现在有些学者对传统普通槽轮机构进行机构变异,使新型槽轮机构能够在很大程度上克服以上缺点。不完全齿轮机构是由齿轮机构演变而得的一种间歇运动机构。不完全齿轮机构是一种颇具特色的间歇运动机构, 特别是对于低速、轻载、要求间歇匀速传动的情况, 尤为适宜。近年来, 很多作者进一步对不完全齿轮机构的啮合过程几何参数作了详细的推证, 但是, 由于不完全齿轮机构的参数众多, 关系复杂, 交错影响, 给设计工作带来很大困难。现行的设计方法, 一般都是以假想齿轮的齿数Z 、模数m或中心距A为给定条件, 再选定一些参数, 经过相当繁复的运算, 得出K值。如果K 值不合要求, 则需另选参数, 重新计算。由于这些
14、参数并不标志间歇运动的基本特征, 因此计算工作量很大,而所得结果往往不够理想。 由于缺少有效的设计方法, 在一定程度上也影响了推广应用。凸轮型分度机构结构简单、能自动定位、动静比可任意选择，已广泛应用于印刷、食品包装等自动机械中，并成为间歇和步进机构的主要发展方向。凸轮机构在发达国家已有数十年的发展历史，其理论研究工作仍在深入，其生产已采用高精度加工设备，产品质量不断完善。GonzalezPalacios和JAngeles于1990年提出了输入、输出轴相交成任意角度的球面分度凸轮机构，但只是分析了输入、输出构件的直接接触的情况。此后，他们进一步推导了含滚子的球面分度凸轮机构的凸轮轮廓的曲面方程
15、，初步分析了输入、输出轴夹角对机构压力角的影响，给出了几个摆动凸轮机构的设计实例和一个球面空间分度凸轮机构的原型机。目前对球面分度凸轮机构的理论分析工作已取得一些成果，但是该机构采用球面凸轮，结构复杂，加工制造难度很大，制造成本较高，与实际应用还有相当的一段距离。我国于70年代开始在某些工厂和高校着手研究这类机构，在几何学、运动学、结构设计和动力学方面均取得了一些成果，已具备设计开发能力。1.2.2 国内外间歇机构研究趋势近年来，一些学者和工程技术人员将间歇机构与其他一些机构进行并联组合，实现了较为复杂的工作循环。这类组合机构的特点是设计灵活性较大，可以在不改变原有间歇机构工作特点的情况下，打破原有机构的局限性。此外，一些机构学工作者提出了许多灵活多样的变异设计，为间歇机构的创新提供了更为广阔的思路。机构的组合是发展新机构的重要途径之一。目前组合机构已在各种自动机械或自动生产
