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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時間:2020-07-24 10:18:18 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
引言
在輕工機械中,當(dāng)可見三輪四桿機構(gòu)用于實現(xiàn)短暫停號叫它具有便于調(diào)節(jié),結(jié)構(gòu)緊湊,制造方眞運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等許多優(yōu)點,例如上海益民食品一廠從德國弓I進的太妃博包裝機中,驅(qū)動糖條輸送部件就是用圖所示的三輪四桿機構(gòu)圖中,1為齒輪,2為連桿,3為主動齒輪.4為盤形曲柄,5為搖桿,6為從動齒輪.
糖團被熱軋成條狀后,連續(xù)被送入包裝機進行切塊,包裝,在刀接觸糖條而進行切糖時,希望搪條停止輸送;切糖完畢,刀離開糖條后,又希望糖條快速送進.以此來保證糖塊外形整齊,并有較高生產(chǎn)幫該三輪四桿機構(gòu)能滿足上述工藝要求.
1運動分析
三輪四桿機構(gòu)運動簡圖如圖2所示,是由齒輪】.4和5與曲柄插桿機構(gòu)組合而成.齒輪1圓,沽連桿b構(gòu)成轉(zhuǎn)動副丄齒輪4松套在銷軸B上,而齒輪5松套在軸8°上.
關(guān)于曲柄揺桿機構(gòu)AtABBt的運動分析%有以下諸關(guān)系式;
2arctg[CF±VP^P-G1)/(£_£?)〔 (1)
=ardg[(F+應(yīng)11可)/(E+ecos<>3)] (2)
式中劇 E=dacosC>1JF*—frsin<>l;
G=(£*+F1+c*-b^/lc
3、/to、=ajin(®(—e,)/csin(e,-®j) (3)
oij/coj=asin(。i—®s)/Asin(e.—6,) (4)
«j/tt>i™[b((al/(ol)1+ocosf^j—%)—c(cat/ta^'cosf®,—®2))/csin^j—0,) (5)
«2/co,=ktcoj/(o—flco^j—<>3)—Afaij/aij'coXe,—e,)]/&sin(e,—®j) (6)
現(xiàn)討論從動齒輪5的運動規(guī)律.搖桿c、齒輪5和4組成一個周轉(zhuǎn)輪系,按周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算(
(r4/rs)Jcoi—(r4/rf)a>4 (7)
同理,在連桿如齒輪1和4組成的周轉(zhuǎn)輪系中,一糾)/(%-糾)=-(J/J),即
-=卩+(j/嘴]糾—(,1(8)將式⑶代入式(7),得
as,-(rl/rf)a>l~(b/ri)(o1+(c/rJ)wJ (9)
將式(9)取定積分,當(dāng)主動偏心齒輪1轉(zhuǎn)過&時.從動齒輪5的轉(zhuǎn)角為
。,-J:3,山H(,i/r,)J:3|dr_(3/r,)r%dr+ (10)
式中,7為主動偏心齒輪1轉(zhuǎn)過2rt所需的時間.
在曲柄搖桿機構(gòu)X/BS,中.當(dāng)曲柄a(即齒輪1)轉(zhuǎn)過如時,連桿3和搖桿c分別作一次周期性運•動.回到起始位置,故肌-J:cu/fQ,-ffwjd*-0,而e]-「切心2jt.代入式(1。)得
®s-f^
在原太妃糖包裝機的三輪四桿機構(gòu)中,因,,=2—故由式(11)可知,當(dāng)也=2匹時,即當(dāng)主動偏心齒輪1轉(zhuǎn)過一周時,從動齒輪5轉(zhuǎn)過半周.
將式(9)對時間取不定積分
(!,/七通-r$)0\+(c/r$)%+C (12)
。時♦e,。。.得c~(frj/fj)®,—(c/fjjOj.
當(dāng)e,-。時的曲柄搖杼機構(gòu)如圖3所示.由圖看出 fl
®a=arccos[(&1+(d—a)'—cJ)/2b(d—a)] V
-arccosTfi1-(tf-fl)1-c1)/2c(d-a)] 切
于是,可得式(12)中的積分常數(shù) |A』 ]
C-(6/r()arccos[Cb'+ -o)J-c')/2b{d-o)]
-(c/r,)arccosK,‘一(d-a)'-e']/2戒-卽) S3
將式(9)每一項除以<0,.得
(Oj/cUj-(rf/r})-(b/ri)i
將式(9)對時間求導(dǎo),得
(»,/<»:=-(6/rJUj/oj|)+(c/r,)(8^/co") (15)
2w與a的關(guān)系式
在三輪四桿機構(gòu)中,主動齒輪1(即曲柄。)勻速轉(zhuǎn)動一周期間,從動齒輪5作周期性不等速轉(zhuǎn)動二次,令帝=旭,/叫]*,調(diào)節(jié)曲柄a的長度,可使從動齒輪5實現(xiàn)三種不同加的運動規(guī)律I*
2) 正轉(zhuǎn)一瞬時停歇一正轉(zhuǎn),”=0;
3) 正轉(zhuǎn)一瞬時停歇一倒轉(zhuǎn)一瞬時停歇一正轉(zhuǎn),WV0.
顯然,第二種運動規(guī)律是第一種運動規(guī)律和第三種運動規(guī)律的臨界狀態(tài).在理論上,第二種運動規(guī)律只是出現(xiàn)一次瞬時停歇.但在實際機構(gòu)中,由于齒輪嚙合存在齒惻間隙,轉(zhuǎn)動副中的間隙和構(gòu)件的彈性變形等影響,在通常的制造偏差范圍內(nèi),從動齒輪5的停歇時間約等于齒輪1轉(zhuǎn)過45°角,即相當(dāng)于1/8周期叫于是,第一種運動,齒輪5的停歇時間小于1/8周期,第三種運動齒輪5的停歇時間大于1/8周期.
三輪四桿四機枸有w的瞬時位置如圖4所示.齒輪5和齒輪1的相對速度瞬心p位于直線AtBt和CD的交點上.于是可得關(guān)系式+<1).式中,x^-PAa.
過A.點,作4.F平行CD分別交A方和%3于E和F點’再過七點,作%于G點,在相似三有形和《虬F中
B^/FD~d/x^-(1-W}/W
B.+FD=*r,將式(16)和(17)聯(lián)立求解.=-WOr,.FD=r(-JTr,.
又因而=酒故ZE=rt-f¥rt.
在直角三角形A.B.G中
d1-(A^E+EF+FG)1+B^G
A#£AEcos^—acosS=(r(—Wr’JcosB—acxtsS£F«2(r4+F£>)cosP-2(r4+"rJccsHFGnB.F3S$*«(I—呼、cos。
召.—EqFsinBT1—W)rssinfi
角形4/君中,<3血<5=(七一咳rjsing.于是
acosd=J(rI—F»、)co$'g—(r(—Wr+a1
將式U9)和式(20)代入式卩8),得
d'=[0+c)co」-Jkcos'N-T'+a,f
式中,A=r(+rttC=r4+/*)>71=/*(—Wr}lU=(1—JK)r,.
將式01)対竦導(dǎo),并令其等于零.化簡后得
16bc(bc-TU)T\os*p一I6be(bc-TC/Xr‘一 +cffr,一/)=0
后(22用
cos^=[(T1- /2T1J{1+[(&+c)1-
k-U^/AyTbcibc-TU)
將式03)代入式(2頃化簡后可得
a-J(TU)'-E’-Ui)('Tbc-->Fbc^TU)i/U(24)式《24)就是W和a的關(guān)系式.
原包裝機的三輪四桿機構(gòu)中.齒輪模數(shù)均為E2mm,肯輪L的齒數(shù)2,-25,其節(jié)圓半徑、-mZ,/2=25mm;齒輪4的齒數(shù)Z#-55,其節(jié)圓半徑-=50mm;;齒輪5的齒數(shù)Z,-2Z,-50,其節(jié)圓半徑rj=2r(=50mm;機架長度d=LL5mm.
取W=0.25,0.20,....-0.05.代入式(24)分別求出相應(yīng)的曲柄長度a.再按《12)、(14)和(15).可繪出如圖5所示從動齒輪5的運動線圖.
由下式
yI=arcco町尸+/—(d—a)']/22>c)
,2t, ” (25)
=arccosfKJ+a)—(fc+c)]/2Z>c),
求岀7.和七.可得最小傳動角丫皿MinlL
再以久為變量.分別以和偽/(3;|—皿羽為目標(biāo)函數(shù)用黃金分割法搜索可再原機構(gòu)的。/%1•和|%/如〔Tmax列于表I.
表1
W |
a |
|
I%/%」 |
応/3:匚 |
0,25 |
9385D0 |
67.62 |
0.075476 |
0.26433 |
0.20 |
12.01013 |
66.06 |
0.80690 |
0.32160 |
015 |
14.04612 |
64.50 |
0.85945 |
038074 |
0.10 |
16.09368 |
62.94 |
0.091243 |
0.44196 |
0.05 |
18.15357 |
6U9 |
0.96585 |
0.50549 |
0.00 |
20^2662 |
59.83 |
L01973 |
0,57157 |
-0.05 |
223136^ |
58J7 |
1.07403 |
0.64048 |
由表1可見,曲柄長度。調(diào)節(jié)得愈短.相應(yīng)的皿愈大,電/氣匸和橢/磯匚愈小,即運動愈平穩(wěn).但4愈短則呼意大.即停歇時間愈短.因此.只要停歐時間能滿足工藝要求,盡可能取呼大些.國外引進的先逬機器中,往往取呼等于平均傳動比之半"M,由式UU可知,原機構(gòu)的平均傳動比為0.5,故W可取到0.25.
3改進設(shè)計
保持原機構(gòu)的機架長度d、齒輪I和5不變,取帝-0.25,Z4-S5,54,……,40,可由式律4)求得4.由式《25)求得丫皿,列于表2.
從表2可見,當(dāng)Z.»•43,即=43mm時.。=8.96713版m.b=68mm,e93mm,其最小傳動-80,47*較大.進一步保持1I5mm不變,取PF-0.25.Z,=25,24,….17,Zi~2Zl,ZT.=55,54,…,40,由式(24)和(25)可求得“和比較后可得:當(dāng)Zt=18,Z.=54時,有煎大的丁皿=83.38'如表3所示.
|
表 |
2 |
表 |
3 |
|||||
瓦 |
a |
b |
c |
Ymin |
|
a |
b |
c |
|
55 |
9.98500 |
80 |
105 |
67,62 |
55 |
6.49578 |
73 |
91 |
82.0S |
54 |
9.91947 |
79 |
104 |
68.53 |
54 |
6.41874 |
72 |
90 |
83.38 |
53 |
9.85116 |
78 |
103 |
69.46 |
53 |
6.33767 |
71 |
89 |
81.99 |
52 |
9.77988 |
77 |
)02 |
70.43 |
52 |
6,225225 |
70 |
88 |
8C.38 |
51 |
9.70545 |
76 |
101 |
71.43 |
51 |
6.16212 |
69 |
87 |
78.71 |
S0 |
9.62766 |
75 |
100 |
72,46 |
50 |
6.06686 |
68 |
86 |
76,97 |
49 |
9.54628 |
74 |
99 |
73.52 |
49 |
5.96601 |
67 |
85 |
75,15 |
48 |
9.46107 |
73 |
98 |
74.62 |
48 |
5.85906 |
66 |
84 |
73.25 |
47 |
9.37177 |
72 |
97 |
7S.76 |
47 |
5.74539 |
65 |
83 |
71,27 |
46 |
9.27806 |
71 |
96 |
76.94 |
46 |
5.62433 |
M |
82 |
69.18 |
45 |
9J7964 |
70 |
95 |
78J7 |
45 |
5.49506 |
63 |
81 |
66.99 |
44 |
9.07613 |
69 |
94 |
79.44 |
44 |
5.35665 |
62 |
跑 |
64.69 |
43 |
8.96713 |
68 |
93 |
80.47 |
43 |
5.20799 |
61 |
79 |
6225 |
42 |
S.85220 |
67 |
92 |
78.84 |
42 |
5.04775 |
60 |
78 |
59.66 |
41 |
&73083 |
66 |
91 |
77J5 |
41 |
4,87430 |
59 |
77 |
56,92 |
40 |
8,60247 |
65 |
90 |
75.38 |
40 |
4,6«565 |
58 |
76 |
53,98 |
圖6所示為改進后三輪四桿機構(gòu)的運動線圈.在該機構(gòu)中,機加長度d-l】5mm保持不交.齒輪1的齒數(shù)Z,-18.其節(jié)圓半徑r,=18mm;齒輪4的齒數(shù)Z4=S4r其節(jié)圓半徑仁-54mm;齒輪5的齒數(shù)Z5=2Z,=36,其節(jié)圓半徑r,=36mm.連桿長度B==r,+r.=72mm,搖桿長度C=r.+r$=90mm.仍取W—0.25,0.20,•••,—0.05,可計算出企―伽/嘰“和k,/也:L'列于表4?比較表4和表,相對應(yīng)南T*、和|勺/蛆| 改進機構(gòu)均優(yōu)于原機構(gòu)故改進三輪四桿機構(gòu)運動更平穩(wěn),結(jié)構(gòu)也更優(yōu)化.
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