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组合槽轮机构
顾张丽 刘跃 刘浩
浙江工业大学，杭州市，310014

摘 要：在设计机械过程，需要实现将一个转矩传输到两个不同的轴上，同时对两根轴的转动时间有特定的要求时，如实现间歇、交替运动等。槽轮机构的结构简单，外形尺寸小，机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位【1】，因为存在冲击，所以机构适用在速度不是很高的情况下，对槽轮做简单的组合，使得机构尺寸减小，质量减轻，具有研究价值。
关键词：槽轮; 间歇运动; 交替运动;
A Self-developed Geneva Mechanism
GuZhangli LiuYue Liuhao
Zhejiang University of Technology Hangzhou, 310014
Abstract： In the mechanical design process, there is a need to make a torque be transferred to two different axis. There are specific requests of the two axis of rotation time, such as the realization of intermittent, alternating campaigns. Geneva mechanism has the simple structure, shape, small size, high mechanical efficiency and can more stable, intermittently to transfer torque. Because of the impact, the speed is not applicable to the body in the high case. Making a combination of geneva mechanism can decrease body size,reduce the quality with research value.
Key words: geneva; intermittent movement; turn movement;
引 言
一般的槽轮机构主要由一个主动拨盘、一个从拨盘和机架组成。当需要将拨盘的连续回转转换成两个间歇的回转时，理论上需要两组槽轮。考虑到节省空间和材料，我们设计时将两个拨盘结合成为一个，使得结构更加紧凑。
1 需要实现的运动
在设计墙壁打磨机时，我们需要一种机构，能够把电机输出的扭矩交替地传给两根与电机轴平行的轴，当电机转动一个周期时，其中一轴刚好完成整周回转运动。
翻看机械设计手册后，我们了解到槽轮机构和不完全齿轮都是很好的传递间歇运动的机构，但是不完全齿轮加工难度比槽轮机构大，而且不能很好完成输出两个交替出现的运动的要求。因此，我们改良了槽轮机构。
2 槽轮运动分配
槽轮是我们的一项运动转换装置，即将电机的转矩传递到小车的后轮上，以及带动磨头做往复运动的曲柄滑块。为了更好实现墙壁打磨的效果，我们要求在小车行走的时候，曲柄滑块机构停止运动。在小车停止的时候，曲柄滑块能做一个整周运动，即每一次曲柄滑块路径，起始点和终止点相同。
电机的转速是40r/min，小车每次前进的距离不应大于磨头的宽度，后车轮的直径是150mm，磨头的宽的是300mm,x表示电机每转过一周时后轮轴转过的圈数。
314*d*x<30
x<0.64
即电机转动一周时，小车后轮的轴转动的时间不能超过0.64个周期。考虑到模墙质量因素，并且引用了经典的槽数为四的外槽轮机构，我们将x取0.25。
3 机构的组成
为了减少机构占用的空间，减轻机构的重量和材料，我们将我们设计时将两个拨盘结合成为一个，即两个从动槽轮和一个主动拨盘。
拨盘一面是六个圆销和一个锁止弧突台，另一面是一个圆销和一个锁止弧突台。
从动槽轮一有四个槽和四段锁止弧，四个槽和四段锁止弧均均布。
从动槽轮二有六个槽和六个锁止弧，六个槽不均布。

从动槽轮一

拨盘一正面

从动槽轮一与拨盘一组合在一起的示图

拨盘一反面

从动槽轮二

从动槽轮二与拨盘一组合在一起的示图
3 槽轮参数分析表[2]
曲柄长度=r
曲柄的角速度=1
序号
项目
符号
理论公式
从动槽轮一
从动槽轮二
1
槽数
Z

4
6
2
槽间角
2
360/z
90
60
3
槽轮每次转位时曲柄的转角

2

180-2
90
45
4
中心距
a
r/tg
r
Rsin22.5/sin30
5
曲柄相对长度

r/a
/2
Sin30/sin127.5
6
槽轮相对半径

R/a
/2
Sin22.5/sin127.5
7
锁止凸弧张角

360-2
270
90
8
圆销半径
rA
rAr/6
r/6
r/6
9
锁止凸弧半径
rs
rsr- rA
rs
rs
10
圆销个数
j

1
6
11
每次转位时间rd与停歇时间rj比
k
K= rd/ rj
1/3
3/1
12
运动系数

rd/rd+rj
1/4
3/4
13
曲柄的角位移
1
1t

/
14
从动槽轮角位移
2
arctg[rsin1/(a-rcos1)]

/
15
从动槽轮角速度
2
d2/dt

/
16
从动槽轮角加速度
2
d22/dt2

/
4 槽轮转速曲线
从从动槽轮一刚开始运动时为运动起始，根据槽轮参数分析表14、15、16项，描绘了从动槽轮一运动曲线示意图。绿色曲线表示从动槽轮一的速度曲线，黄色曲线表示从动槽轮一的角位移曲线，蓝色曲线表示从动槽轮一的加速度曲线。
时间
T/4
T

从动槽轮二的设计从满足机构运动出发，在设计上没有遵循理论公式，以下是我们观察实物模型，以及对机构定性分析得出的从动槽轮二的运动曲线。绿色表示速度曲线，红色表示角位移曲线。
T/4
T

时间

5 三维视图

6 结论
使用一个拨盘，机构占据的空间减小，安装简便
槽轮二的设计违反了一般槽轮的设计，但是由于槽数的增加，使得槽的相对深度减小，以及在槽端部加工成圆弧过度，而且运动的转速不大，因此在实物模型中运动状况比较理想。
7 参 考 文 献:
[1]机械原理[M]．孙恒，陈作模，葛文杰．7版．北京：高等教育出版社，2006．
[2]机械设计手册 [M]．《机械设计手册》联合编写组．北京：化学工业出版设，1982．