發(fā)布時(shí)間：2019-09-14 18:13

【摘要】：內(nèi)嚙合步進(jìn)波動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種具有中間撓性件的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),適用于中、低速傳動(dòng),具有良好的運(yùn)動(dòng)特性。文章運(yùn)用微分幾何及嚙合原理對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析,推導(dǎo)了角度、角速度、角加速度、壓力角的傳遞函數(shù)公式以及曲率表達(dá)式,并對(duì)輸入傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)的輸出情況進(jìn)行對(duì)比,得出余弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)性能最好的結(jié)論,為該機(jī)構(gòu)的推廣應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

動(dòng)，適用于中、低速傳動(dòng)，性能好，成本低，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、電子等流水作業(yè)的自動(dòng)生產(chǎn)線。它的突出特點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的剛性構(gòu)件難于實(shí)現(xiàn)的傳遞函數(shù)和工作性能。這種機(jī)構(gòu)在我國(guó)只有簡(jiǎn)單的原理的闡述，尚無設(shè)計(jì)計(jì)算資料，更無其成型產(chǎn)品和應(yīng)用。本文運(yùn)用圓矢量方法、微分幾何理論、平面曲線的嚙合原理對(duì)此機(jī)構(gòu)進(jìn)行了傳遞函數(shù)、壓力角等公式的分析推導(dǎo)，，并對(duì)從動(dòng)件的幾種典型運(yùn)動(dòng)規(guī)律的機(jī)械性能進(jìn)行了研究。1工作原理帶撓性件的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是靠“變形波”傳動(dòng)的。其原理是撓性件的變形波傳動(dòng)原理［1］。如圖1所示，不可伸長(zhǎng)的撓性體1支承在平面3上，撓性體上的一點(diǎn)處于x0位置。在其左端出現(xiàn)一個(gè)向右移動(dòng)的變形波波及到x0點(diǎn)時(shí)，必將該點(diǎn)浮起并移至x點(diǎn)位置;當(dāng)變形波通過后，x0點(diǎn)經(jīng)x位置到達(dá)x1點(diǎn)位置;變形波繼續(xù)右移，x1點(diǎn)位置不變。由圖可見，撓性體的變形波經(jīng)歷了出現(xiàn)與消失過程，使撓性體1右移距離Δx。撓性件上不存在變形波的部分是靠摩擦力或嚙合力與支承面接觸而靜止。這就是橫向變形波傳動(dòng)原理，也是“青蟲”等軟體爬行動(dòng)物的爬行機(jī)理。支撐在圓柱面上的橫向變形波，同樣可使撓性件上的點(diǎn)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。如圖2所示，激波器2使撓性件1沿圓柱面3繞o點(diǎn)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生橫向變形波。圖1步進(jìn)變形波移動(dòng)過程

圖2支承在圓柱面上的橫向變形波傳動(dòng)原理模型2運(yùn)動(dòng)幾何分析外嚙合凸輪式步進(jìn)波動(dòng)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型如圖3所示，其運(yùn)動(dòng)分析在文獻(xiàn)［3］中已有闡述，本文著重對(duì)內(nèi)嚙合凸輪式步進(jìn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行分析。圖3外嚙合凸輪式步進(jìn)波動(dòng)機(jī)構(gòu)模型圖圖4內(nèi)嚙合輪式步進(jìn)波動(dòng)機(jī)構(gòu)模型圖圖4所示為內(nèi)嚙合凸輪式步進(jìn)波動(dòng)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型圖。鏈輪分度圓基圓半徑用r0表示，r表示凸輪廓線矢量，鐖1為主動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)角，鐖2為從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)角，鐖s為凸輪廓線包角。ds、dr、d鐖1分別表示凸輪廓線弧長(zhǎng)、矢徑長(zhǎng)和轉(zhuǎn)角的微分量。Ｒh為凸輪廓線基圓內(nèi)部分矢徑，則內(nèi)嚙合凸輪式步進(jìn)波動(dòng)機(jī)構(gòu)的廓線方程可表示為:r=r0－Ｒ()he鐖()1(1)所以有:dr=－Ｒ'he鐖()1+r0－Ｒ()he1鐖[()]1d鐖1(2)rd鐖1=r0－Ｒ()he鐖()1d鐖1(3)ds=rd鐖12+dri

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