行星齿轮_槽轮间歇运动机构的运动设计.pdf

第 30 卷 第 1 期2001 年 2 月 贵州工业大学学报(自然科学版)JOURNAL OF GUIZHOU UNIVERSIT Y OF T ECHNOLOGY Vol.30 No.1February.2001 (NaturalScience Edition)文章编号:1009-0193(2001)01-0031-06y行星齿轮-槽轮间歇运动机构的运动设计王 婷,刘 云,李家春,牛鸣岐(贵州工业大学机械工程系,贵州 贵阳 550003)摘 要:对行星齿轮-槽轮间歇运动机构的运行设计进行了分析,给出了此种机构的槽轮槽数、行星轮偏心距和圆柱销直径等设计参数选择的理论依据和机构运动设计的步骤和方法。最后给出一个设计的示例。关键词:行星齿轮一槽轮机构;槽数;偏心距;运动设计中图分类号:TH11214 TH1321425 文献标识码:A0 引 言行星齿轮-槽轮间歇运动机构是一种新型的间歇运动机构,由于它的运动特性较普通槽轮间歇运动机构优越,已被用在一些先进的自动机械上。目前已有一些学者对此种机构进行了运动分析和运动设计的研究,运动分析的研究已较详细和完善,但运动设计的若干问题尚未从理论上解决,特别是对于此种机构的槽轮槽数和行星轮圆柱销偏心距的选择缺乏理论依据。本文对此种机构运动设计的若干问题进行了研究,给出了此种机构的槽轮槽数和行星轮偏心距选择的理论依据和机构运动设计的步骤和方法。最后给出一个设计的示例。1 行星齿轮-槽轮间歇运动机构的分类1.1 行星齿轮-槽间歇运动机构的类型行星齿轮-槽轮间歇运动机构有两种类型,如图 1 所示,a)为外啮合行星齿轮-槽轮间歇运动机构,b)为内啮合行星齿轮-槽轮间歇运动机构。行星齿轮-槽轮间歇运动机构由具有径向槽的槽轮 3、固定的中心轮 4、具有圆柱销 C 的行星轮 2、行星轮支架 1 和机架组成。图 11.2 行星齿轮-槽轮间歇运动机构的传动原理现以图 1 a)所示的外啮合行星齿轮-槽轮间歇运动机构为例说明此机构的传动原理。当行星轮支架y收稿日期:2000-10-10子 1从 AB 转到ABc时,行星轮 2 从 BC 位置运动至BcCc位置,行星轮转过的角度为 2P+251,行星轮的圆柱销推动槽轮的径向槽使槽轮转过 2 53角度。2 行星齿轮-槽轮间歇运动机构的运动参数2.1 行星齿轮一槽轮间歇运动机构的动停比系数 k设 z 为均匀分布的径向槽数,k 为动停比系数。同普通槽轮机构一样,对于只有一个圆柱销的行星齿轮-槽轮间歇运动机构,动停比 k 为k=2 512P-2 51=P-2Pz2P-(P-2Pz)=z-2z+2(1)由于 k 必须大于零,所以由上式可知 z 应大于 2。如果有 n 个均匀分布的具有圆柱销的行星轮,则k=2n512P-2n51=z-22zn-(z-2)(2)由于动停系数 k 应大于零,上式分母必须大于零,所以n 0,式(17)为外啮合行星齿轮-槽轮机构圆柱销中心的轨迹图 5(图 5a),当 i21 0 时,式(17)为内啮合行星齿轮-槽轮机构圆柱销中心的轨迹(图 5b)。由式(17)可得dxd51=x=-lABsin 51+ei21sini2151d2xd521=x=-lABcos 51+ei221cosi2151dyd51=y=lABcos 51-ei21cosi2151d2yd521=y=-lABsin51+ei221sini2151(18)34 贵 州 工 业 大 学 学 报(自然科学版)2001 年则圆柱销中心轨迹的曲率半径为r0=x#-x yx#2+y#2(19)由式(19)可得圆柱销中心轨迹在圆柱销刚啮入槽轮处的曲率半径 rminrmin=x#-x&y#x#2+y#251=Pz(20)为避免圆柱销与槽轮发生干涉,应使rcrmin=x#-x&y#x#2+y#251=Pz(21)6 行星齿轮-遭轮间歇运动机构几何尺寸的确定6.1 中心距 lAD的确定中心距 lAD一般由机构的强度和机构尺寸大小确定,它是行星齿轮-槽轮间歇运动机构设计时必须首先确定的机构尺寸之一。6.2 槽轮半径 r3的确定由图 1 知r3=lADcos53=lADcos(Pz)(22)6.3 行星轮节圆半径 r2、固定齿轮 4 的节圆半径 r4的确定6.3.1 对于外啮合行星齿轮一槽轮间歇运动机构由式(10)得r2=lADsin(Pz)-lBCi21=lADsin(Pz)-lBC(z-2)3z-2(23)r4=r2(i21-1)=r22zz-2(24)6.3.2 对于内啮合行星齿轮一槽轮间歇运动机构由式(15)得r2=lADsin(Pz)-lBC-i21=lADsin(Pz)-lBC(2-z)z+2(25)r4=r2(1-i21)=r22zz-2(26)6.4 行星轮支架长 lAB的确定lAB=r4?r2(27)式中/+0用于外啮合行星齿轮-槽轮间歇运动机构,/-0用于内啮合行星齿轮-槽轮间歇运动机构。7 行星齿轮-槽论间歇运动机构的设计步骤1)由运动特性要求选定行星齿轮-槽轮间歇运动机构的类型;2)由机构尺寸大小或强度选定 lAD;3)由运动要求选定槽轮槽数;4)选定 lBC;当 lBC=0 时,此种机构演化为普通槽轮机构,因此 lBC在取值范围内可适当取大,以体现此种机构的特点,必要时可在取值范围内根据运动特性要求在运动分析基础上确定;5)计算 r2、r3、r4和 lAB。35第 1 期王 婷,等:行星齿轮-槽轮间歇运动机构的运动设计 6)选定 rc,应使 rc rmin。8 示 例1)设计一外啮合行星齿轮-槽轮间歇运动机构;2)取 lAD为 100mm;3)取槽轮槽数 z 为 4;4)由式(11)算出lBC 11178,取 lBC为 10mm;5)由式(17)、(18)、(19)和(22)算出r2=70171mm、r3=121142mm、r4=481568mm、lAB=60171mm;6)由式(21)算出 rmin=3914mm,取圆柱销半径为 5mm。参考文献:1 苏 李特文著.卢贤占,高业田,王树人译.齿轮啮合原理 M.上海:上海科学技术出版社,1984.2 郑文伟,吴克.机械原理 M.北京:高等教育出版社,1997.3 洪允楣.机构设计的组织与变异方法M.北京:机械工业出版社,1982.Kinematic Design of Planetary Gear Train-GenevaWheel Intermittent Motion MechanismWANG Ting,LIU Yun,LI Jia-chum NIU Ming-qi(Department of Mechanical Engineering GUT,Guiyang 550003,China)Abstract:This paper analyzes the kinematic design of the planetary gear train-geneva wheel intermittentmotion mechaism,discusses how to select the number of grooves of the geneva wheel,the offset distanceof the planetary gear and the diameter of the drive cylinder,and describes the method and steps of kine-matic design.It also gives an example to illustrate this kind of design.Key words:planetary gear train-geneva wheel;the number of grooves;offset distance;kinematic design(本文责编:李淑琴)36 贵 州 工 业 大 学 学 报(自然科学版)2001 年