b)       以直动滚子从动件凸轮机构为核心的驱动机构方案：

设计方案的示意图见图4-2，图中用了两套力锁合式直动滚子从动件凸轮分别控制机械手的两种运动。考虑到机械手在一个运动周其内上下两次，可以将驱动凸轮的转速提高一倍，由此减化凸轮设计，4-2中就用了一对1：2的加速齿轮副实现这一设想。

2.     凸轮机构运动设计

为了方便称呼，现称驱动机械手上下运动的凸轮为凸轮I，另一凸轮为凸轮II。先设计凸轮I，考虑到减小冲击，采用正弦运动作为推程和回程的运动规律。从动件运动规律函数为，其中行程：

    (4.5)

图4-2

编程画凸轮I从动件运动线图于图4-3

图4-3

对于凸轮机构II，在图4-2中由作图法已知其行程为26.566mm，从动件运动规律函数为，运动线图见图4-4：

    （4.6）

图4-4

3.     按许用压力角确定凸轮回转中心位置和基圆半径

由文献［2］得，正配制直动从动件盘形机构的压力角计算公式：

        （4.7）

取推程压力角许用值，回程压力角许用值。由式（4.5），（4.6）可得：

          （4.8）

          （4.9）

将式（4.5），（4.6），（4.8），（4.9）代入式（4.7）即可得确定基圆半径和偏距下的压力角的函数，编程计算符合压力角许用值条件的范围，选凸轮I的基圆半径，则最好结果为，选凸轮II的基圆半径为45mm，计算结果为当r0=45.0, 凸轮II最好结果

4.     凸轮轮廓的计算

a)       理论轮廓的计算

由文献［2］得，正配制直动从动件凸轮机构的理论轮方线坐标方程为：

                  （4.10）

b)       实际轮廓的计算

由文献［2］得实际轮廓的坐标（X,Y）方程为：

                  （4.11）

由式（4.10）得：

      （4.12）

选用滚子半径为，编程画理论轮廓与实际轮廓图于图4-5，4-6。

图4-5

图4-6

五、机构运动学分析

1.     槽轮运动分析

由式（3.11）可得芯柱传送轮在运动时的转角与轴I转角的关系为：

           （5.1）

2.     凸轮I作驱动执行构件运动规律

由于设计时用得是直动从动件，因此机械手臂的上下运动规律就是

3.     凸轮II驱动执行机构运动规律

图5-1

如图5-1所示，对应图中BA段， ，由式（4.3），（4.4）得：，不难看出                   （5.2）

4.     绘制运动循环图并与图1-2比较

所绘运动循环图为图5-2。

图5-2

相对于图1-2，设计之后的各执行机构的运动曲线比较平滑。

数值结果见下表：

表5-1

六、机构传动分析

1.       电动机的选用

由于任务要求的系统中并没太大的载荷，工作机械中没有多大的冲击，因此从经济性考虑选用功率为0.75KW，1500r/min的电动机，由以上原则，选择电动机型号为Y802-4。

2.        减速传动方案

由于本系统传递功率不大，因此选用：V带→两级展开式→减速器→连轴器→轴I／II。

参考文献：

［1］       机械设计手册单行本·机构·成大先主编

［2］       机械设计·吴克坚 于晓红 钱瑞明 主编

［3］       机械设计手册·成大先主编