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1引言

在包裝機(jī)械中，許多包裝工藝過(guò)程需要冋歇運(yùn)動(dòng)來(lái)完成，如包裝材料、產(chǎn)品及包裝的輸送，翻 轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)移，工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)位等。我們?cè)O(shè)計(jì)的BX200 I雪糕包裝機(jī)的間歇輸送鏈道就是應(yīng)用齒輪連桿機(jī)構(gòu)即三輪四桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成的。

輸送鏈道1將雪糕2送至推板3處時(shí)，由推板垂直撥入包裝材料4中.熱封包裝。推板要把雪糕從鏈道上推入正在成型的包裝 材料中，就需要鏈道在推板處把雪糕從鏈道推出 的這段時(shí)間內(nèi)停止迅動(dòng)。即要求輸出鏈道做冋歇 運(yùn)動(dòng)。

實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有槽輪機(jī)構(gòu)、棘轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、 凸輪機(jī)構(gòu)及三輪四桿機(jī)構(gòu)等。但由于槽輪機(jī)構(gòu)、棘 輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性的限制，它們的運(yùn) 轉(zhuǎn)速度不能很高，每分鐘的間歇次數(shù)不能超過(guò) 1。0?200次。否則，動(dòng)載荷很大，沖擊和振動(dòng)很強(qiáng)

輕工心1998年 烈，可靠性很差，機(jī)構(gòu)的工作準(zhǔn)確度就難以保證。 而凸輪式間歇機(jī)構(gòu)加工比較復(fù)雜,而且高速運(yùn)轉(zhuǎn) 的凸輪加工精度要求很高，裝配調(diào)整要求也高。而 齒輪連桿機(jī)構(gòu)加工方便、在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中精度易于 保證，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠。我們?cè)O(shè)計(jì)的雪糕包裝機(jī),速度達(dá) 200包/分，在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中有瞬間的暫停，即暫停 時(shí)間比較短。因此采用齒輪連桿機(jī)構(gòu)，也就是三輪 四桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成它的間歇運(yùn)動(dòng)。

它是由3個(gè)相互嚙合 的齒輪1、3、5和一個(gè)曲柄揺桿機(jī)構(gòu)ABCD組成 的復(fù)合機(jī)構(gòu)。連桿2連接齒輪1、3的中心，連接齒 輪3、5的是插桿4。齒輪1偏心固聯(lián)在偏心軸塊6上，以鍵聯(lián)結(jié)。 齒輪3自由地回轉(zhuǎn)在連桿2上與搖桿4的連接軸 上。當(dāng)齒輪1繞偏心軸6作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一方面通 過(guò)嚙合使齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面因?yàn)樗瞧陌?裝的，又通過(guò)連桿2使揺桿4擺動(dòng)，所以齒輪5輸 出的運(yùn)動(dòng)是兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的復(fù)合，是按一定規(guī)律變化 的有間歇的運(yùn)動(dòng)•這樣就滿足了輸送鏈道間歇運(yùn) 動(dòng)的要求。

3機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

設(shè)曲 柄搖桿機(jī)構(gòu)中的曲柄AB = a.連桿BC = b,搖桿 CD=c,機(jī)架AD=d,齒輪1,3,5的節(jié)圓半徑分別 為 rl式中：％、》、％ 分別為齒輪5及桿2、桿4的角 加速度。只有在3s =。時(shí)，機(jī)構(gòu)處于暫停狀態(tài)，因 此，這種機(jī)構(gòu)在起停瞬時(shí)角速度和角加速度都為 零，沖擊、振動(dòng)小

為了簡(jiǎn)化公式推導(dǎo)，假定r：=r，，則有：b=c=ri+r2

根據(jù)三心定理，齒輪5和齒輪1的相對(duì)速度 瞬心Pis位于瞬心線Pm、P°s的延長(zhǎng)線的交點(diǎn)上， 則螺根據(jù)三角形的正、余弦定理求得：OA搖桿CD上分別裝有齒輪3和5組成一個(gè)周

0)1 max a】 min

則齒輪5與作正轉(zhuǎn)一停歇一反轉(zhuǎn)一停歇的周期運(yùn) 動(dòng)，如圖5的曲線C所示。

從上邊b=c的條件下分析可知，在一定的條 件下,三輪四桿機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)瞬時(shí)的間歇運(yùn)動(dòng)即 曲線B所示。在理論上齒輪5只是在270。的瞬間 停，但在實(shí)際機(jī)構(gòu)中，在通常的制造偏差范圍內(nèi)， 間歇時(shí)間約等于齒輪1轉(zhuǎn)過(guò)45。角的時(shí)間,即相當(dāng) 于1/8周期。

4輸出有一次暫時(shí)停頓的三輪四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)針

輸出有暫時(shí)停頓也就是如圖5的曲線B所 示，齒輪5有瞬時(shí)的停歇，也就是說(shuō)此種機(jī)構(gòu)在偏 心軸以?shī)膭蚪撬俣刃D(zhuǎn)時(shí)，齒輪5在某一瞬時(shí) 有&=0

圖5

圖5所示為機(jī)構(gòu)處于暫停的位置。在這個(gè)位 置不論齒輪1的角速度也為多大，而齒輪5的角 速度為零。條件是1、3齒輪的嚙合點(diǎn)F,3、5齒輪 的嚙合點(diǎn)E和輸入軸A三點(diǎn)在一條直線上•

同為F點(diǎn)是齒輪1、3的相對(duì)運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)中心 P“,E點(diǎn)是齒輪3、5的相對(duì)運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)中心P35>A 點(diǎn)為齒輪1的絕對(duì)瞬時(shí)中心Poi.D點(diǎn)為齒輪5的 絕對(duì)瞬心P°s，所以當(dāng)AEF共線時(shí),A點(diǎn)就是齒輪 1和齒輪5的相對(duì)運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)中心Pis的位置。

根據(jù)瞬時(shí)中心的定義，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)著的構(gòu)件上 與相對(duì)瞬時(shí)中心位置一致的點(diǎn)的絕對(duì)速度相等, 而相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為零°所以齒輪5上位于A處的 點(diǎn)的速度應(yīng)和齒輪1上的A點(diǎn)速度相等,而齒輪 1上的A點(diǎn)速度為零，即有齒輪5此時(shí)不動(dòng)，速度 為零。

從作圖可看出，在AD較大的情況下，在機(jī)構(gòu) 運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中EF連線兩次通過(guò)A點(diǎn)，即機(jī)構(gòu)在一 個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中有兩次停歇。在AD較小的情況下， EF連線在機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中始終不通過(guò)A點(diǎn) (即EF與AD的交點(diǎn)總是在A點(diǎn)的一側(cè))，那么 在EF共線且AD有一個(gè)最小值，機(jī)構(gòu)才有一次 停歇，這就是我們要尋求的答案.

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