基于双偏心轮驱动机构基本参数的运动轨迹的分析与研究

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

在工装夹具中，偏心轮机构可以作为压紧装置，应用十分广泛↑年来对圆偏心夹紧机构的夹紧力的计算和特性 进行了分析及其研究，利用偏心轮的自锁功能l 实现了偏心轮机构在夹紧巾的新应用。

偏心轮在实现机构运动方面同样具有重要作用l5J 1↑年来经过研究和分析设计 了双偏心轮副面调整机构旧，机构在调整精度方面比传统调整机构有明显的优点。针对高频往复运动时会产生较大震动的缺陷，又提 了双偏心轮驱动的高频小负载往复直线运动机构 机构是完全对称的，在小负载时产生的震动很续行了系统运动轨迹综合分析，研究了双偏心轮的基本参数对运动轨迹的影响规律，证明了简单双偏心轮组合实现往复运动的特性，为T程设计选型提供理论支持。

2双偏心轮的基本参数双偏心轮运动简图，如图 1所示。基本参数为：偏心轮 1实现图示的垂直往复运动，处于最低点，偏心距为 e ；偏心轮 2实现水平方位的运动，偏心距为 与偏心轮 1的位错角为 。两轮组合实现框架的特殊运动规律。S.为垂直运动等同于从动件Y向坐标，S：为水平运动等同于从动件 向坐标。两者组合得到直角坐标系的运动规律。

来稿日期：2012-05-06基金项目：山东省自然科学基金项目(ZR201IEEM010)作者简介：王绍清，(1985-)，男，山东，在读硕士研究生，主要研究方向：机械结构分析优化与机械故障诊断；曲庆文，(1959-)，男，山东，博士，硕士生导师，主要研究方向：摩擦学设计技术及摩擦材料 、机械结构分析优化与机械故障诊断第3期 王绍清等：基于双偏心轮驱动机构基本参数的运动轨迹的分析与研究 39图 1双偏心轮组合结构简图Fig.1 Structure Diagram of Combination of Double Eccentric3双偏心轮机构的运动规律推导根据机械运动的基本原理 ，利用反转法，从动件垂直运动规律，也即Y向坐标为：sl y el(1-co )ltoe1 sint$aIto e，co (1)从动件水平运动规律，即X向坐标为：左移动52 e2(1sin( ))v2toe2cos( )52-to e2sin(yt$) (2)右移动：s3 e2(1-sin( ))3-toe2cos(y6)a2to e2sin(y8) (3)其中：8tot左右运动的组合形成 向的运动规律。

4运动轨迹综合设垂直偏心距 el30mm，水平偏心距 e2100mm，凸轮直径R.R-2400mm。垂直和水平运动规律随着偏位角 的变化规律，如图2所示。从图中可以看出，以垂直运动规律为基础，偏位角变化水平运动规律产生偏移，导致的结果，如图 3所示。

昌昌潍500050050o050图2偏心轮运动规律Fig.2 The Law of Motion of the Eccentric在左右侧均起作用时，水平位移为 4e2240mm。根据图 1的布局可以得到位移关系图，如图 3所示。图 3的横坐标为垂直位移，纵坐标为水平位移，负值部分表示左侧框架为工作侧，正值表示右侧框架为工作侧，图中偏位角 从(30～9o)。变化。随着偏位角的变化从动件的运动轨迹在变化 ，在垂直最低位置时，水平处于最左侧关系由右侧框架推动上升，当垂直达到最远点 ，开始下降时，由左侧推动回程。实现了升降和往复的组合移动。当 90o，运动轨迹为直线，可实现往复直线运动。

1.5OE021.o0E02§ 5.00E01o.00E00500E01- 1.0oE02- 1.50E02- ：- 图3组合位移关系图Fig.3 Combination of Displacement5水平间歇运动轨迹综合如果在工作中要求的运动规律为在高点输送，在左右侧框架等于偏心轮直径的情况下是无法实现的，若把左右侧分离，使得左右侧距离大于偏心轮直径，实现任意的水平移动距离，其运动规律，如图 4所示。图中参数为 el30mm，e：100mm，R。 400mm，水平移距 h8Omm。

1501005O- 基0360- - 水平左侧图 4 h8Omm时的运动规律Fig.4 Law of Motion at h80mm水平移距 h8Omm时不同偏位角 的位移关系图，如图 5所示。以y30。为例，右侧为升程位置如图箭头所示。左侧为回程，位置关系如箭头所示。形成了垂直的连续运动与水平的间歇运动组合。水平移距可以从(0～240)mm。水平的最大移距由偏心距e 决定。

11- l- - 1- 150oo50OO 1O 20 30 40 50 60 70图5 h80mm位移关系图Fig.5 Displacement Diagram at h80mm0。时，水平位移变化的运动规律，如图6所示。由图6可知要求的位移越大，水平运动角越大，在垂直位置较低时，必须开始移动。如图7所示，可以更清晰的分析运动位置关系。在实用中根据轨迹要求进行确定，主要包括偏心轮直径R。、R 、el、e2，y、h值。R.、R：的取值影响压力角，与运动规律无关，影响磨损和强度；e 由垂直升降决定，升程为2e ：与最大水平移距相关，h2e ，当h<2e ，水平间歇运动。

暑量滟坦50oo50图 6 360。时的运动规律Fig.6 Law of Motion at 3 60。

平左侧图7 360。位移关系图Fig.7 Displacement Diagram at y60。

偏心距 e 对运动规律的影响，如图8、图9所示。参数为 el-30mm，Rl尺2400ram，水平移距 h80mm，y60。。此时，200mm>e2->40mm。从图中可知，随着 e 的增大，水平运动角越小，也即停歇的时间越长，其从动件的运动越近似于矩形。

g窨潍- 皇吕- 图8 3，60。时的运动规律Fig.8 Law of Motion at y60。

0 10 20 30 40 50 60 70图9 360。位移关系图Fig.9 Displaeemelt Diagram at 7606速度和加速度综合分析速度和加速度是由两部分合成得到，由方程(1) (3)计算分析可得运动规律，如图 10、图 1 1所示。图中计算参数为垂直偏心距 el30mm，凸轮直径Rl 2-400mm，y60。，h0，偏心距 e 变化时从动件的当量速度和加速度变化规律。当量速度和加速度是由垂直与水平合成，无方向，只表示大校由方程(1)-(3)可知速度和加速度与偏心距成线性关系，所以在满足工况要求的前提下，旧使偏心距小，以使惯性力减校同理如果作为间歇运动机构，速度加速度将产生突变点，产生冲击载荷，在考虑机构的强度和寿命时，应该分析典质性载荷。

- 删量血4抓图10 y60。从动件速度Fig.10 Follower Speed at y60。

图 1 1 y6O。从动件加速度Fig.1 1 Follower Acceleration at 1，60。

7总结根据对双偏心轮机构参数的解析，从动件的运动规律撒于参数 el se2、 、h；e 、 、h的组合设计 ，可得到各种实用的运动规律曲线。偏心距 e 、e 与偏心轮直径 .、 ：相关；水平运动行程h与偏心距e 相关，e 越大，h可越大，同时产生的冲击越大，在设计中应综合考虑运动参数与载荷特性的关系，在满足运动规律的前提下，偏心距旧能取小值。在实际应用中作为间歇运动机构可代替两自由度机构，使得结构紧凑，运动稳定性高。