瞬心线机构的工作特点及设计计算的一般原理

瞬心线机构的工作特点及设计计算的一般原理

瞬心线机构是以相对运动瞬心线作为廓形线利用摩擦力来传动的高副机构。它主要用来1)实现主、从动件之间的变速传动2)改善组合机构的运动特性或动力特性例如图1的椭圆齿轮(相当于节线为两条椭圆瞬心线)与曲柄滑块机构组合使滑块的工作行程作近似的等速运动并在回程具有急回特性3)协调平行工作机构的周期

1

两绕定轴O1O2转动的瞬心线(如图2中的C1C2)作纯滚动的两个运动条件

1)根据三心定理相对运动瞬心P与绝对运动瞬心O1O2必位于同一直线上O1P±O2 PO1O2或任何瞬时相互接触的两向径(r1r2)之和等于中心距a

r1±r2a

外接时用“+”号内接时用“-”号

2)t秒后向径r1r2恰好转到P' 点的相互接触则瞬心线所滚过的两段弧长应相等

2

这样每一瞬时相对瞬心P将中心距a分成与角速度ω成反比的二个线段

线

瞬心线方程式

已知中心距a构件1的瞬心线C1的方程r1r1(φ1)求构件2的瞬心线C2的方程

瞬心线在接触点的μ

μ角是瞬心线接触点的向径r和公切线正方向t之间的夹角(3)在瞬心线上任取一点为起点设瞬心线弧长增加的方向与转角φ的方向相反则瞬心线切线的正方向与弧长增加方向一致

 

3

式中  +”号用于外接时-”号用于内接时。即外接时μ1 + μ2180°,内接时μ1μ2

传动比函数i12f(φ1)

①要使瞬心线具有平滑的外形μ角连续变化则要求传动比函数在φ1变化区域内具有连续导数

②为避免瞬心线出现过陡的段落以利于力的传递则要求传动比函数为有限的值一般应使45°μ135°(即保证压力角α=∣μ-90°∣≤45°)

③当要求主动轮按某一方向旋转而从动轮旋转方向不变时则要求传动比函数为正值

因此瞬心线机构的传动比函数应为有限正值的光滑曲线可为周期函数曲线或非周期函数曲线如图4

4

封闭瞬心线

要求瞬心线机构能作连续转动时其瞬心线必须是封闭的

①封闭条件  要使主动轮为封闭曲线由瞬心线方程式

 

 

可知必须使传动比函数是一个周期函数,其周期T与主动轮旋转周期T1之间满足关系式,周期数n1为整数。当的整数倍时,向径r1的值重复出现,即φ10、…、360°处,向径r1均相等,廓线封闭

 

 

要使与具有封闭瞬心线的主动轮相搭配的从动轮的瞬心线也是封闭曲线由方程式

可知从动轮旋转周期T2TT1之间应满足关系式,周期数n2也为整数。当φ1

②封闭瞬心线机构的中心距主动轮转过φ1360°/ n1从动轮转过的角度为

当主动轮瞬心线为一封闭曲线只有选取(1)中解出的中心距a才能保证从动轮瞬心线封闭

瞬心线周长S1S2

式中 i12

对于非圆齿轮其节线周长还应等于周节与齿数的乘积

Siπmzi                (2)

式中  m—— 模数

zi—— 齿数

为满足(2)往往需要改变某些参数ri(φi)

瞬心线的曲率半径ρ

ρ0曲线外凸ρ0曲线内凹ρ=∞时,曲线成直线。瞬心线同时存在凹形与凸形时,则必然存在一个拐点,此处的ρ=∞

曲率半径在极坐标系中的表达式为:

对于主动轮,瞬心线不出现凹形的条件为:

同理得从动轮瞬心线不出现凹形的条件为:

 

 

 

当非圆齿轮的节线有内凹部分时则不能采用滚齿加工而只能采用插齿或铣齿

当节线为凸形时须验算最小曲率半径ρmin处不产生根切的模数m

zmin17