一种均布槽不均布销的槽轮机构的设计方法与流程

本发明涉及槽轮机构的设计方法领域，具体的涉及一种均布槽不均布销的槽轮机构的设计方法。

背景技术：

槽轮机构(genevadrive)是由装有圆柱销的主动拨盘、槽轮和机架组成的单向间歇运动机构，又称马耳他机构。它常被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动。槽轮机构有外槽轮机构(externalgenevamechanism)和内槽轮机构(internalgenevamechanism)之分，它们均用于平行轴间的间歇传动，但前者槽轮与拨盘转向相反，而后者则转向相同，但现有技术中大部分槽轮机构拨盘上各圆销都均匀分布，同时这类槽轮机构在一个拨盘周期内只能产生一种稳定的动停比，限制了其应用范围。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种既能够解决槽轮机构动停比不能变化、又能够解决槽轮机构圆销只能均布的均布槽不均布销的槽轮机构的设计方法。

本发明采用的技术方案是：

一种均布槽不均布销的槽轮机构设计方法，包括以下步骤：

s1、确定槽轮机构的基本结构参数：确定需要设计的槽轮槽数z和拨盘上在同一圆周上不均匀分布的圆销数目m；然后计算槽轮每一次运动转位角2β、槽轮每一次运动转位角2β对应的拨盘转角2α、拨盘中心至圆销中心的距离b；

s2、确定槽轮机构均布槽不均布销必须满足的条件：确定圆销数目m、相邻两圆销之间的中心夹角γ的取值范围；

s3、确定相邻两圆销之间的角度：计算相邻两圆销之间的中心夹角γ1、γ2、…、γm，根据拨盘上两相邻圆销之间中心夹角的不同，使槽轮机构能在拨盘一个旋转周期内实现多个动停比。

进一步的，所述步骤s1中各参数的具体计算公式为

1)槽轮运动转位角2β的计算公式：2β＝2π/z

2)拨盘转角2α的计算公式：其中a为槽轮半径、c为槽轮中心o1与拨盘中心o2之间的中心距；

3)拨盘中心至圆销中心的距离b的计算公式：

进一步的，所述步骤s2中圆销数目m、相邻两圆销之间的中心夹角γ的取值范围是

1)圆销数目m：并且m为整数，当m为小数时，向小取整数位；

2)相邻两圆销之间的中心夹角γ：

进一步的，所述步骤s3中计算相邻两圆销之间的中心夹角的具体步骤为s3a、根据公式计算出槽轮的转位分度运动时间tf，根据公式计算出槽轮停歇时间td；其中t为拨盘转一周的时间；

s3b、根据公式计算出外槽轮机构的动停比k；

s3c、根据公式计算出两相邻圆销之间的中心夹角γ；

s3d、根据圆销数目m计算出出外槽轮机构的所有动停比k1、k2、…、km。

进一步的，所述步骤s3中所有相邻圆销之间中心夹角需满足γ1+γ2+…+γm＝2π。

本发明的有益效果在于：

本发明根据拨盘上两相邻圆销之间中心角的不同，实现均布槽不均布销的设定，使槽轮机构可以在一个拨盘周期内使槽轮实现多个不同的动停比，提高了槽轮机构的应用范围。

附图说明

图1为本发明槽轮机构的基本结构示意图；

图2为本发明多销外槽轮机构的基本结构示意图；

图3为本发明中8销4槽的槽轮机构的立体结构正面示意图；

图4为本发明中8销4槽的槽轮机构的立体结构背面示意图；

图5为本发明中8销拨盘示意图；

图6为本发明中4槽槽轮示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明的一种均布槽不均布销的槽轮机构设计方法，包括以下步骤：

s1、确定槽轮机构的基本结构参数：

如图1所示为槽轮机构的基本结构示意图，设槽轮上的槽是均布的，槽轮机构槽数为z，槽轮半径为a，拨盘中心o2至圆销中心o3的距离为b，槽轮中心o1与拨盘中心o2之间的中心距为c，槽轮每一次转动过程中的转角位2β，与槽轮每一次运动转位角2β相对应的拨盘转角为2α，拨盘上圆销半径为rt。

根据均布槽轮的特性，槽轮每一次转位角：

2β＝2π/z(1)

如图3，当拨盘上的一个圆销刚进入槽轮轮槽，上一个圆销刚刚脱离槽轮时，两圆销位置关于o1o2对称，则拨盘转角之半α与槽轮运动转角之半β之间的关系为：

由式(2)可得：

由式(3)可知，α由槽轮半径a、中心距c和槽轮运动转角之半β决定。

同理可得：

由式(4)可知，拨盘中心至圆销中心的距离b由槽轮半径a、中心距c、拨盘转角之半α和槽轮运动转角之半β决定。

最后将式(3)代入式(4)可求出b。

s2、确定槽轮机构均布槽不均布销必须满足的条件：

如图2所示，如果要在不提高拨盘(转臂)转速的情况下，使槽轮在拨盘一周内转过2β的倍数角，可在拨盘上安装多个圆销来实现，设拨盘上圆销数目为m，且在同一圆周上不均匀分布，因为后一圆销只有在前一圆销脱离槽轮后才能进入槽内，设两个相邻圆销之间的角度为γ，则γ必须大于2α，其中2α为槽轮每次转角2β相对应的拨盘转角，即：

相邻两圆销根据设计要求可以不均匀分布，只要满足γ>2α条件即可。但拨盘上圆销数目不是任意数，需满足以下条件：

m为整数，当m为小数时，向小取整数位。

s3、确定相邻两圆销之间的角度：

设拨盘转一周的时间为t，槽轮的转位分度运动时间为tf，槽轮停歇时间为td，当拨盘的角速度恒定时，有：

外槽轮机构的动停比k为槽轮的转位时间tf与停歇时间td之比，即：

根据不同动停比k的设定和α可以确定两相邻圆销之间的角度γ：

设槽轮机构销数为m，所设定的动停比分别为k1、k2、…、km，两相邻两销之间的角度分别为γ1、γ2、…、γm，γ1+γ2+…+γm＝2π，则γ1-γm可通过所给定的k1-km结合式(10)求出。

下面根据本发明方法设计一个8销4槽的八动停比的槽轮机构，根据8销4槽可知β＝45°，中心距c＝70，槽轮半径a＝15，圆销半径rt＝2，根据式(3)和式(4)可得α＝10.12°，b＝60.3384。对于多销外槽轮机构，令两圆销之间的夹角为γ，则必须满足：γ>2α，因此该槽轮机构两圆销间的夹角γ必须大于20.24°。

设方案中八个不同动停比依次为0.5、0.4、1.3、0.5、1.5、1.6、1、4。令两相邻圆销之间的中心夹角分别为γ1～γ8，根据式(5)可分别求得γ1～γ8的角度，分别为60.72°、70.84°、35.80°、60.72°、33.73°、32.84°、40.48°、24.87°。

如图3-图4所示，槽轮机构包括：拨盘1、槽轮底座2、槽轮盘3、输入轴4、输出轴5；

如图5所示，该拨盘1上有8个圆销，圆销垂直拨盘分布；销与销之间中心角度不均布；销81与销82之间的中心角度为γ1，销82与销83之间的中心角度为γ2，…，销88与销81之间的中心角度为γ8，满足γ1+γ2+…+γ8＝2π；各销中心至拨盘中心距离一致，长度为b，各销高度与槽轮盘3高度一致；圆销直径等于槽轮盘3上传动槽6的槽口宽度；

如图5所示，拨盘1内侧分布8个外凸锁止弧9；外凸锁止弧9高度大于等于槽轮底座2的厚度。

如图6所示，槽轮包括槽轮底座2和槽轮盘3，两者为一个整体；槽轮盘3的径向均布4个传动槽6，两相邻传动槽之间的中心角为90°。槽轮盘3圆弧段所对应的槽轮底座侧边分布有内凹锁止弧7；槽轮盘3与槽轮底座2同心；槽轮底座侧边的内凹锁止弧7最凹点至槽轮中心的距离大于槽轮盘3的半径。

拨盘1为主动件，槽轮为从动件，输入轴4带动拨盘1作匀速运动；槽轮作间歇运动通过输出轴5向外传递动力。

圆销随着拨盘1运动，在刚插入传动槽6时，位于拨盘1上的外凸锁止弧9与位于槽轮底座侧边的内凹锁止弧7脱离，圆销8带动槽轮朝一个方向转动；圆销8退出传动槽时，位于拨盘上的外凸锁止弧9与位于槽轮底座侧边的内凹锁止弧7啮合在一起，槽轮被锁住而停止转动。

以上是本发明的一种均布槽不均布销的槽轮机构设计方法的一个具体实施例，在此基础上可以扩展应用到内槽轮机构的设计应用中，实现均布槽不均布销的设定，根据拨盘上两相邻圆销之间中心夹角的不同使槽轮机构能在拨盘一个旋转周期内实现多个动停比，提高了槽轮机构的应用范围。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。