目 录
1 驱动直线步进机械设备的槽轮机构设计（6） ................................... 1
1.1 设计题目 ............................................................ 1 1.2 设计任务 ............................................................ 1
1.2.1 设计参数 ....................................................... 1 1.2.2 设计内容 ....................................................... 1 1.2.3 设计要求 ....................................................... 1 1.2.4 设计任务 ....................................................... 2 1.2.5 设计资料 ....................................................... 2
2 槽轮机构运动分析 .......................................................... 2
2.1 槽轮机构运动特性分析 ................................................ 2 2.2 动静比的计算 ........................................................ 5 3 槽轮机构的动力学计算 ...................................................... 7
3.1 驱动直线步进机械设备扭矩的计算 ...................................... 7 3.2 驱动功率的计算 ...................................................... 8 3.3 轴的强度校核 ........................................................ 9 4 槽轮机构结构尺寸设计 ..................................................... 11
4.1 槽轮主要结构尺寸计算 ............................................... 11 4.2 槽轮机构结构型式 ................................................... 12 4.3 轴的结构尺寸设计 ................................................... 13
4.3.1 槽轮轴的尺寸设计 .............................................. 13 4.3.2 曲柄轴的尺寸设计 .............................................. 14 4.4 轴承及键的选择 ..................................................... 14
4.4.1 轴承的选择 .................................................... 14 4.4.2 键的选取 ...................................................... 14
5 设计体会及以后的改进意见 ................................................. 15 参 考 文 献 ................................................................ 16
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1 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
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
tan??ABO2B?rsin?l?rcos?
2
令??rl，把它代入上式，得
??arctan?sin?1??cos? （2-1）
将上式对时间t逐次求导，即得槽轮运动的角速度和角加速度为。
??d?dt??(cos???)1?2?cos???2??0
（2-2）
d?dt22
????(??1)sin?(1?2?cos???)222??0
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
?(cos?0??)1?2?cos?0??2???k???0?0
式中?k为拨销进入槽轮时的角速度，
?0为相应于?k时的曲柄转角。即
cos?0???0cos?0???rl（2-4）
所以当曲柄拨销在垂直角r?O2A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，
?(??1)sin?0(1?2?cos?0??)222???k???02
式中?(rad/s2)为拨销进入槽轮时的角加速度， 将??cos?0代入上式可得
?k?cot?0??0
3
2
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??0位置的，在??0时?达最大值。
0这对其他槽数的槽轮机构也都成立。只要用??0带入式（2-2），即可求得槽轮的最大角
速度为
?max??1???0 （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?cos??(1??)cos??4??022
22?max?1??2?arccos??()?4????()?2?4???1?? （2-6）
角速度分析，?=0.5
0° 10° 1
角加速度分析
??02??o=
?(cos???)1?2?cos???2
70°
80°
90° -0.2
20° 0.71
30° 40° 50° 60° 0.477 0.275 0.118
0
0.915 -0.087 -0.015
=
????1?sin?2?1?2?cos????22
0
10°
20°
30°
40°
50° -0.8
60°
70°
80°
90°
0 -0.929 -1.335 -1.272 -1.029 -0.577 -0.428 -0.319 -0.246
4
