资源描述：
《凸轮分度机构的凸轮轴转矩分析与计算.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、1998年3月沈阳工业学院学报Vol.17No.1第17卷第1期JOURNALOFSHENYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGYMar.1998凸轮分度机构的凸轮轴转矩分析与计算曹纯柱全厚波刘芝萍(沈阳工业学院弹药研究所,沈阳110015)摘要凸轮轴转矩是设计凸轮的重要参数.通过全面分析空间凸轮分度机构在运动过程中所受的各种载荷,建立求凸轮轴转矩的公式.对今后设计滚子齿式分度凸轮机构具有较高的实用价值.关键词凸轮轴,转矩,载荷,驱动.分类号TH112.20引言在引信自动装配机中,普遍应用滚子齿式分度
2、凸轮机构.该机构由分度凸轮、转台以及与转台刚性连接的滚子等组成.回转工作台刚性地固定在转台上,与转台成为一体.分度凸轮以匀角速度转动,其运动是主动运动.在回转工作台分度转位期间,分度凸轮拔动与其啮合的滚子转动,使转台绕其轴旋转,实现回转工作台的转位.转位结束后,分度凸轮通过相邻的两个滚子,使转台定位,回转工作台同时被定位.所以,称滚子齿式分度凸轮机构为间歇运动机构.分度凸轮在驱动回转工作台分度运动过程中,受到各种载荷的作用,这些载荷是:工作载荷(即惯性载荷)和阻尼载荷等.1载荷分析在滚子齿式分度凸轮机构中,凸轮
3、的工作载荷就是使回转工作台转位.由于回转工作台作间歇运动,即回转工作台以运动—静止—运动的方式循环往复地工作,回转工作台由静止到转位,在凸轮的驱动下克服回转工作台的惯性而做功.所以,回转式自动装配机,分度凸轮的工作载荷就是回转工作台的惯性载荷.对于定轴转动物体,回转工作台由回转惯性产生的阻力矩为M=IE(1)式中I——回转工作台与转台的转动惯量;E——回转工作台角加速度.凸轮使回转工作台转位,不仅要克服回转工作台的惯性而作功,而且要克服各种阻尼载荷而作功.阻尼载荷包括摩擦阻力矩和转台、滚子与润滑油之间的阻力矩等
4、.收稿日期:1997-08-2936沈阳工业学院学报1998年由于回转工作台和转台自身的重量,作用在壳体的底座上,对底座产生正压力,在回转工作台转动工作中,产生摩擦阻力矩.一般说来,回转工作台的最大转速不超过1radös,属于低速转动,所以可以认为其摩擦力与转速无关,只存在着库仑摩擦力.设回转工作台重量为P1、转台及滚子重量为P2、与底座摩擦系数为f、转台平均回转半径为R.那么,由摩擦力产生的阻力矩为M2=f(p1+p2)R(2)还有,转台和滚子浸泡在润滑油中,润滑油对转台和滚子形成阻力和粘性阻力.由于转速较低
5、,润滑油阻力和粘性阻力相对工作载荷来说很小,可以忽略不计.另外,在转台与回转工作台绕其转轴旋转时,转台与转轴之间的相对转动,也产生摩擦阻力矩.摩擦阻力矩的大小与转轴直径和对转轴的正压力有关.由于这种摩擦力为滚动摩擦力,滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力.所以,转轴的摩擦阻力矩明显小于M2,也可以忽略不计.2建立凸轮轴转矩的计算公式设凸轮轴的转矩为M0,当凸轮旋转dH时,回转工作台转动dH1.凸轮的输入功为M0dH;在凸轮的驱动下,克服回转工作台的惯性,凸轮做的功为MdH1;同时,凸轮还要克服摩擦阻力矩M2做的功为M2
6、dH1.如果忽略凸轮与滚子之间的传动损失,根据输出功等于输入功原则,应该有M0dH=MdH1+M2dH1(3)dH1dH1dH1dHdH1dH于是M0=M+M2=Mö+M2ödHdHdtdtdtdtMX1M2X1=+=(MX1+M2X1)öXXX式中X1——回转工作台转速;X——凸轮转速.将式(1)和式(2)代入上式得M0=〔IEX1+f(P1+P2)RX1〕öX(4)W因为E=2E(5)tn式中W——回转工作台总的转位角;tn——回转工作台转过总的转位角W时所需的时间;E——回转工作台的无因次角加速度(由给定
7、的运动规律决定).又因为WX1=8(6)tn式中8——回转工作台的无因次角速度(由给定的运动规律决定).将式(5)和式(6)代入式(4),整理后得2IWf(P1+P2)RWM0=3(8E)+8öX(7)tntn第1期曹纯柱等:凸轮分度机构的凸轮轴转矩分析与计算37从式(7)可以看出,凸轮轴转矩与(8E)有关.(8E)的最大值(8E)m称为动载转矩特性值,可以由回转工作台给定的运动规律求出,修正正弦运动规律的动载转矩特性值(8E)m=5.46.以上在公式推导过程中,忽略润滑油对转台和滚子的阻力矩和粘性阻力矩,忽略
8、转台与转轴的摩擦阻力矩.再加上一些考虑不到的现场因素,工程上常常通过取安全系数的办法,近似地用下式计算凸轮轴的转矩.M凸=bM0(8)式中,b为安全系数,一般取b=1.5.3结束语凸轮轴转矩是设计凸轮的重要参数,其大小与凸轮机构的结构有关.滚子齿式分度凸轮机构设计时,当机构的结构方案确定之后,就可以进行凸轮轴转矩计算.凸轮轴转矩由工作载荷和阻尼载荷迭加而成.工作载荷就是转台和回转工作台
