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基于Predator SFC 系统的槽轮机构CAD/CAM 创新实验---------------槽轮机构设计方案1． 槽轮机构简介在图1中的外槽轮机构中，主动件拔盘以角速度w1匀速转动，当拔盘上的圆销转到图1所示的A 位置时，拨盘上锁止弧S1的起使边到达中心连线O 1O 2位置，槽轮开始转动。
当圆销转到A 1时，拔销退出轮槽，拔盘继续转动，槽轮却停止转动，我们称此时的槽轮被锁住，槽轮上的内凹锁止弧和拨盘上的外凸锁止弧啮合在一起。
这样，主动拨盘连续转动就转换成槽轮的间歇转动。
为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，拔销开始进入和离开轮槽时，轮槽的中心线应和圆销中心A 的运动圆周相切，即拔销转到图1所示位置时，O 1A ⊥O 2A 。
图1外槽轮机构组成：带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。
拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。
ωωo o 锁止弧 槽轮 拨盘 圆销工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。
作用：将连续回转变换为间歇转动。
特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。
因槽轮运动过程中角速度有变化，不适合高速运动场合。
2．槽轮机构优点(1)结构简单，工作可靠，效率较高;(2)在进入和脱离啮合时运动较平稳，能准确控制转动的角度;(3)转位迅速，从动件能在较短的时间内转过较大的角度;(4)槽轮转位时间与静止时间之比为定值。
3．槽轮机构缺点(1)槽轮的转角大小不能调节;(2)槽轮转动的始、末位置加速度变化较大，从而产生冲击:(3)在工作盘定位精度要求较高时，利用锁紧弧面往往满足不了要求，而需另加定位装置。
(4)槽轮的制造与装配精度要求较高。
由于这些原因，槽轮机构一般应用在转速不高的装置中。
4．槽轮机构的工作原理槽轮机构，又叫马尔他机构或日内瓦机构，由具有径向槽的槽轮1和具有拨销2的拨杆3组成，其工作原理如图2所示。
图2 槽轮机构工作原理简图当拨杆转过一定的角度，拨动槽轮转过一个分度角，由图(a)所示的位置转到图(b)所示的位置时，拨销退出轮槽，此后，拨杆空转，直至拨销进入槽轮的下一个槽内，才又重复上述的循环。
槽轮机构优化设计实践槽轮机构优化设计实践槽轮机构是一种常见的传动机构，广泛应用于各种机械设备中。
为了提高槽轮机构的性能和效率，需要进行优化设计。
以下是一种基于步骤思考的槽轮机构优化设计实践。
第一步：确定优化目标在进行优化设计之前，首先需要明确槽轮机构的优化目标。
这可能包括提高传动效率、减小机构的尺寸和重量、增加机构的可靠性等。
根据不同的应用要求确定具体的优化目标。
第二步：分析机构结构和运动特性通过对槽轮机构的结构和运动特性进行分析，可以了解机构的工作原理和存在的问题。
可以使用计算机辅助设计软件或进行物理模型制作来帮助理解机构的运动特性。
第三步：确定关键参数根据机构的结构和运动特性，确定影响机构性能的关键参数。
这些参数可能包括槽轮的几何形状、槽的深度和宽度、槽轮的材料等。
通过调整这些关键参数可以改善机构的性能。
第四步：建立数学模型根据机构的结构和运动特性，建立数学模型来描述机构的运动。
可以使用拉格朗日方程等方法建立机构的动力学模型。
通过数学模型可以对机构的性能进行分析和优化。
第五步：优化设计在建立数学模型的基础上，可以利用优化算法进行设计优化。
优化算法可以根据优化目标和约束条件，在设计空间中搜索最优解。
常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法等。
第六步：验证优化结果完成优化设计后，需要对优化结果进行验证。
可以使用计算机仿真或进行实验测试来评估机构的性能。
验证结果可以用于评估优化设计的效果，并进行必要的调整和改进。
第七步：制造和应用在完成优化设计验证后，可以进行机构的制造和应用。
根据优化设计的结果，可以制造出性能更好的槽轮机构，并将其应用到实际的机械设备中。
通过以上步骤的优化设计实践，可以提高槽轮机构的性能和效率，满足不同应用的需求。
同时，这种基于步骤思考的设计方法也可以应用于其他机械传动机构的优化设计中。
由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构，又称马尔他机构。
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。
槽轮机构有外啮合和内啮合以及球面槽轮等。
外啮合槽轮机构的槽轮和转臂转向相反，而内啮合则相同，球面槽轮可在两相交轴之间进行间歇传动。
槽轮机构结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机械效率高。
但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击，并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不宜用于高速。
机构的组成构件名称构件的作用和要求机架（参考构机构中视为不动的构件①，用于支承和作为研究其他构件运动的输入（主动）机构中运动规律为给定或已知的一个或几个构件从动件其运动规律取决于机构型式、机构运动尺寸或参数以及主动件运动规律的构件；除主动件以外的所有可动构件均可视为从动件输出件机构中具有期望运动规律或运动要求的从动件传动件在主动件和从动件间传递运动和动力的所有构件导引件在机构中具有给疋位置或轨迹要求的所有构件原动件从外界输入驱动力或驱动力矩的构件机构的组成槽轮机构2009/9/5i§ 1。
1 机构的运动简图§1。
2 机构的自由度和具有确定运动条件§1，3 槽轮机构组成原理及结构分析（四）槽轮机构的设计要点（1）槽数和圆销数的确定根据使用场合所要求的分度数确定槽轮的槽数Z,根据对运动系数的要求确定圆销数m。
（2）中心距的确定它是决定槽轮机构所占空间大小的关键尺寸。
中心距偏大受到空间布局的制约。
若中心距太小，拨盘的关键尺寸R 也小；因而圆销直径和各部分的其它尺寸都不得不受到限制。
尺寸R 小，圆销和槽的受力就更大。
所以，中心距偏小受到强度的制约。
槽轮机构的其它结构尺寸的确定可参阅机械设计的有关手册。
2ee© i 一證盘吃一槽轮.二"间歇传动部件1博轮传动机构工作原理：如圍2.31所示，拨销盘叹不变的角速度 3 0就转，转it2P角时，槽轮鞋过相邻两槽间的夹角2cf 6拔销错过英余部分的角时，槽轮静止不动，直劉拔销进入下一个槽內.又重夏以上循环。
课题序号10授课班级1314授课课时1授课形式复习授课章节槽轮机构教学目标知识目标1、学生知道槽轮机构的组成。
2、学生能正确分析槽轮机构的工作原理。
3、学生能记住槽轮机构的应用实例。
技能目标通过槽轮机构的工作原理，会进行槽轮机构的计算。
情感目标通过问答竞赛的方式，培养学生团队协作和竞赛意识；通过讨论学习，培养学生自主探究学习能力。
教学重点与难点重点：槽轮机构的工作原理难点：槽轮机构的计算教学方法反馈教学法、导学教学法、演示法、讲授法教学资源多媒体设备、图片动画素材、学生工作页、课堂评价表板书设计一、槽轮机构的组成二、槽轮机构的工作原理三、槽轮机构的特点四、内啮合槽轮机构五、槽轮机构的应用⑴电影放映机的卷片机构⑵刀架转位机构六、槽轮机构的计算1、公式法2、分析法课堂教学安排教学环节与主要内容具体教学目标教学活动复习内容：（3min）棘轮机构的运动形式和组成。
导入新课：(5min)分析槽轮机构的考纲，并分析近几年高考涉及到槽轮机构的考点。
复习知识：(22min)一、槽轮机构的组成带圆销的曲柄、带径向槽的槽轮、机架锁止弧的作用：防逆转、使静止可靠二、槽轮机构的工作原理曲柄连续回转，靠圆销与径向槽的啮合与脱开，带动槽轮作周期性时动时停的间歇运动。
曲柄与槽轮方向相反。
三、槽轮机构的特点无刚性冲击，运动平稳性比棘轮机构好，转角不可以调节，不能用于高速。
四、内啮合槽轮机构内啮合槽轮机构曲柄转向与槽轮转向相同、相对于外啮合槽轮机构槽轮静止时间短，运动平稳性好，圆销数目为1个。
1、通过复习培养学生探究学习的能力。
2、学生知道考纲有关槽轮机构的内容。
3、知道近几年高考有关考点。
4、学生知道槽轮机构的组成。
5、学生能分析槽轮机构的工作原理。
6、学生知道槽轮机构的特点。
7、学生知道内啮合槽轮机构的特点。
教师：检查教师：讲授学生：听讲教师：讲授学生：听讲、记忆学生：分析探究教师：引导小结学生：分析探究教师：引导小结教师：讲授学生：听讲、记忆课堂教学安排教学环节与主要内容具体教学目标教学活动五、槽轮机构的应用⑴电影放映机的卷片机构⑵刀架转位机构六、槽轮机构的计算1、公式法导学练习：有一六槽双圆销外啮合槽轮机构，主动件转速为60r/min，当主动件转1转时，槽轮运动时间为________，停歇时间为______。
槽轮机构的设计计算方法探讨槽轮机构的设计计算方法探讨槽轮机构是一种常见的传动机构，由于其结构简单、可靠性高，被广泛应用于各种机械设备中。
在设计槽轮机构时，我们需要考虑多个因素，包括传动比、轮齿尺寸、齿轮模数等。
下面将按照步骤的思路，逐步探讨槽轮机构的设计计算方法。
第一步：确定传动比槽轮机构的传动比是指输出轴转速与输入轴转速的比值。
传动比的选择取决于具体的应用需求，例如提高转速还是减速。
一般情况下，我们可以根据设备的要求来选择传动比。
第二步：计算齿轮模数齿轮模数是齿轮设计的重要参数，它决定了齿轮的尺寸和传动能力。
在选择齿轮模数时，需要考虑传动扭矩、齿轮材料和使用寿命等因素。
一般来说，齿轮模数越大，齿轮的强度和承载能力越高，但成本也会相应增加。
第三步：计算齿数在确定齿轮模数后，我们需要计算各个齿轮的齿数。
齿数的选择需要满足齿轮啮合条件，即保证齿轮的啮合圆周速度一致。
根据传动比和输入齿轮的齿数，可以计算出输出齿轮的齿数。
第四步：计算轮齿尺寸在确定齿数后，我们可以计算轮齿尺寸。
轮齿尺寸包括齿顶高度、齿根高度、齿顶圆直径等参数。
这些参数的选择需要满足齿轮的强度和啮合条件。
第五步：校核设计在完成设计计算后，需要进行校核，确保齿轮的强度和传动性能满足要求。
校核包括强度校核和啮合校核两个方面。
强度校核主要是检查齿轮的受力情况，确保齿轮不会发生破坏。
啮合校核主要是检查齿轮的啮合性能，确保齿轮的运动平稳。
第六步：优化设计在校核设计后，可以根据需要进行优化设计，以提高齿轮的性能。
例如，可以通过增加齿宽、采用修形齿轮等方式来改善齿轮的强度和耐磨性。
总结：槽轮机构的设计计算方法是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。
通过确定传动比、计算齿轮模数、齿数和轮齿尺寸，然后进行校核和优化设计，可以设计出性能优良的槽轮机构。
这些步骤的顺序和方法可以根据具体情况进行调整，以满足不同应用需求。
槽轮机构设计方案------------------------------------------作者------------------------------------------日期基于Predator SFC系统的槽轮机构CAD/CAM创新实验---------------槽轮机构设计方案1．槽轮机构简介在图1中的外槽轮机构中，主动件拔盘以角速度w1匀速转动，当拔盘上的圆销转到图1所示的A位置时，拨盘上锁止弧S1的起使边到达中心连线O1O2位置，槽轮开始转动。
当圆销转到A1时，拔销退出轮槽，拔盘继续转动，槽轮却停止转动，我们称此时的槽轮被锁住，槽轮上的内凹锁止弧和拨盘上的外凸锁止弧啮合在一起。
这样，主动拨盘连续转动就转换成槽轮的间歇转动。
为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，拔销开始进入和离开轮槽时，轮槽的中心线应和圆销中心A的运动圆周相切，即拔销转到图1所示位置时，O1A⊥O2A。
图1外槽轮机构ω2ω1o1 o2锁止弧槽轮拨盘圆销组成：带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。
拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。
工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。
作用：将连续回转变换为间歇转动。
特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。
因槽轮运动过程中角速度有变化，不适合高速运动场合。
2．槽轮机构优点(1)结构简单，工作可靠，效率较高;(2)在进入和脱离啮合时运动较平稳，能准确控制转动的角度;(3)转位迅速，从动件能在较短的时间内转过较大的角度;(4)槽轮转位时间与静止时间之比为定值。
3．槽轮机构缺点(1)槽轮的转角大小不能调节;(2)槽轮转动的始、末位置加速度变化较大，从而产生冲击:(3)在工作盘定位精度要求较高时，利用锁紧弧面往往满足不了要求，而需另加定位装置。
(4)槽轮的制造与装配精度要求较高。
由于这些原因，槽轮机构一般应用在转速不高的装置中。
4．槽轮机构的工作原理槽轮机构，又叫马尔他机构或日内瓦机构，由具有径向槽的槽轮1和具有拨销2的拨杆3组成，其工作原理如图2所示。
图2 槽轮机构工作原理简图当拨杆转过一定的角度，拨动槽轮转过一个分度角，由图(a)所示的位置转到图(b)所示的位置时，拨销退出轮槽，此后，拨杆空转，直至拨销进入槽轮的下一个槽内，才又重复上述的循环。
这样，拨杆(主动件)的等速(或变速)连续(或周期)运动，就转换为槽轮(从动件)时转时停的间歇运动。
槽轮机构常采用锁紧弧定位，即利用拨杆上的外凸圆弧一锁紧弧A与槽轮上的内凹圆弧一定位弧B的接触锁住槽轮。
图(a)所示为拨销开始进入轮槽时的位置关系，这时外凸圆弧面的端点F点离开凹面中点，槽轮开始转动。
图(b)所示为拨销刚要离开轮槽时的位置关系，这时外凸圆弧面的另一端点E刚好转到内凹圆弧面的中点，拨杆继续转动，E点越过凹面中点，槽轮被锁住。
图(c)为拨销退出轮槽以后的情况，这时，外凸圆弧面与内凹圆弧面密切接触，槽轮被锁住而不能向任何方向转动.由上述工作过程的要求，拨杆上的外凸圆弧缺口应对称于拨杆轴线。
5．主要几何尺寸的设计公式图 3为槽轮机构主要尺寸关系图。
图中O1为拔盘中心，O2为槽轮中心，L1为拨销的轨迹半径;L2为槽轮半径;L3为中心距，h为槽轮槽深,rb为拨销半径,δ为间隙。
图3 槽轮机构主要几何尺寸关系图设拔盘轴的直径为d.为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，圆销开始进入和离开轮槽时，轮槽的中心线应和圆销中心的运动圆周相切，从而决定了槽轮机构主要尺寸之间的关系，根据图4所示槽轮机构的设计计算公式如下：图4 槽轮机构主要几何尺寸计算关系图(1)已知参数：槽轮槽数 z , 拨盘上圆销数目 m , 中心距C=O1O2 ,拨盘上圆销半径R T , 拨盘转速 n1(2) 槽轮运动角： 2β=2л/z(3) 拨盘运动角： 2α=л-2β(4) 拨盘上圆销数目： m ＜ 2z/(z-2)(5) 圆销中心轨迹半径： R1=C sin(β)(6) 槽轮外径： R2=[（C sin(β)）2+R2T]½(7) 槽轮深度： h= R1+ R2- C + R T +δ(8) 拨盘回转轴直径： d1＜ 2（C- R2）(9) 槽轮轴直径： d2＜ 2（C - R1- R T - δ）(10) 拨盘上锁止弧所对中心角：γ=2（л/m –α）(11) 锁止弧半径：R0= R1- b - R T(12) 槽轮每循环运动时间：t f = [(z-2)/z] 30/n1(13) 槽轮每循环停歇时间: t d = [(2z-m(z-2))/(mz)] 30/n1(14) 槽轮机构的动停比k： k=(m(z-2))/(2z-m(z-2))(15) 圆销中心轨迹半径R1与中心距C的比λ：λ=R1/C=sin(л/z)(16) 槽轮角位移：Ф=arc tg [γsin(θ)/(1-γcos(θ)) -α≤θ≤+α(17) 槽轮角速度：ω2=（λcos（θ）-λ）ω1/（1+λ2-2λcos（θ））(18) 槽轮角加速度：ε2=（λ（λ2-1）sin（θ）ω21/（1+λ2-2λcos（θ）2）(19) 槽轮最大角速度所在位置：θ=00一般δ的取值范围为3-6mm, 当槽轮槽数z较大时。
6．槽轮机构设计方案6.1 方案1要求槽轮机构的动停比k=1/3设：槽轮槽数Z=4 拨销m=1 中心距C=70 拨销半径R T=2mm销与槽底间隙δ=3 槽齿宽b=5求解槽轮机构的尺寸参数：(1) 槽轮运动角： 2β=2л/z=2л/4=л/2(2) 拨盘运动角： 2α=л-2β=л/2(3) 拨盘上圆销数目： m=1 ＜ 2z/(z-2)=8/2=4(4) 圆销中心轨迹半径： R1=C sin(β)=70 × SIN（45）=49.5(5) 槽轮外径： R2=[（C sin(β)）2+R2T]½=[49.52+4]1/2=49.54(6) 槽轮深度： h= R1+ R2- C + R T +δ=49.5+49.54-70+2+3=34(7) 拨盘回转轴直径： d1=12 ＜ 2（C- R2）=2(70-49.54)=40.9(8) 槽轮轴直径： d2=12 ＜ 2（C - R1- R T - δ）=2(70-49.5-2-3)=31(9) 拨盘上锁止弧所对中心角：γ=2（л/m –α）=3л/2(10) 锁止弧半径：R0= R1- b - R T=49.5-5-2=42.5(11) 槽轮机构的动停比k： k=(m(z-2))/(2z-m(z-2))=2/(8-2)=1/3(12) 圆销中心轨迹半径R1与中心距C的比λ：λ=R1/C=sin(л/z)=SIN(л/4)=0.7076.2 方案2要求槽轮机构的动停比k=1设：槽轮槽数Z=4 拨销m=2 中心距C=70 拨销半径R T=2mm 销与槽底间隙δ=3 槽齿宽b=5求解槽轮机构的尺寸参数：(1) 槽轮运动角： 2β=2л/z=2л/4=л/2(2) 拨盘运动角： 2α=л-2β=л/2(3) 拨盘上圆销数目： m=2 ＜ 2z/(z-2)=8/2=4(4) 圆销中心轨迹半径： R1=C sin(β)=70 × SIN（45）=49.5(5) 槽轮外径： R2=[（C sin(β)）2+R2T]½=[49.52+4]1/2=49.54(6) 槽轮深度： h= R1+ R2- C + R T +δ=49.5+49.54-70+2+3=34(7) 拨盘回转轴直径： d1=12 ＜ 2（C- R2）=2(70-49.54)=40.9(8) 槽轮轴直径： d2=12 ＜ 2（C - R1- R T - δ）=2(70-49.5-2-3)=31(9) 拨盘上锁止弧所对中心角：γ=2（л/m –α）=л/2(10) 锁止弧半径：R0= R1- b - R T=49.5-5-2=42.5(11) 槽轮机构的动停比k： k=(m(z-2))/(2z-m(z-2))=4/(8-4)=1(12) 圆销中心轨迹半径R1与中心距C的比λ：λ=R1/C=sin(л/z)=SIN(л/4)=0.707 7. 方案1槽轮三维模型图5 槽轮三维模型7.1 方案1槽轮设计图纸(1)槽轮图6 槽轮部分(2)拨盘槽轮机构的拨盘部分起驱动作用。
本机构的拨盘如图7所示，本结构分2层，上层起驱动左右，下层起连接槽轮的作用。
两层圈盘实为一体。
图7 拨盘部分(3) 槽轮的装配如图8所示，槽轮机构要装在一底板上并加以固定。
图上销的作用为连接机构和底板。
图8 槽轮机构的装配图8.槽轮机构的配合和表面粗糙度(1)参照刀尖圆角来设计工件圆角,未注倒角C0.2—0.8，未注圆角R0.2—0.8。
(2)表面粗糙度配合面和滑动面Ra12.5，可见加工痕迹，一般用于没有相对运动的配合面。
其它表面Ra25，为达到一般容许公差而切削后自然得到的表面，接触状态要求稳定的面，常见用手接触的面。
Ra6.3（微见加工痕迹）和Ra3.2（不见加工痕迹）用于相对运动速度不高的接触面，要精车、精铰、精镗和精铣。
(3)拨盘和槽轮孔与轴低速旋转，拨销与槽低速相对运动，用间隙配合H8/f7。
(4)没有相对运动的配合，因受力较小，用小的过盈配合H7/h6(5)槽轮外轮廓与拨盘凹弧的配合是H9/e9,大的间隙配合。
(6)中心距公差是±0.02到±0.03。
9. 槽轮机构的运动分析9.1 外槽轮机构角速度和角加速度的分析假设槽轮机构在工作的某一状态时的工作简图如图2-1的(a)所示，其对应的状态矢量见图9的(b)所示，O1为槽轮中心，O2为拔盘中心，E1为槽轮开始进入运动时的圆销中心的位置，E为槽轮在运动中的任一位置，角速度和角加速度曲线见图10所示。
图9槽轮机构工作简图以及矢量分析图图10 槽轮的角速度曲线图(a)和角加速度曲线图(b)（1）槽轮机构运动起来是做变加速运动，槽轮机构的最大角速度出现在θ=0位置。
（2）在拨销进入与脱离轮槽的瞬间，槽轮速度为零，但加速度不为零，所以产生柔性冲击。
（3）槽轮机构的角速度和角加速度的变化取决于槽数z。
（4）在选择槽数时，应该综合考虑多种因素。
对于槽轮机构，槽数越少则工作效率越高，一方面，槽数越少角加速度变化越大，运动平稳性能差，槽轮机构的振动、冲击和噪声将随之加大;另一方面，随着槽数的增加，槽轮的结构尺寸将加大，从动端的惯性力矩也随着加大。
同时当槽数z大于9时，槽轮机构的动停比K变化趋于平稳，动力特性的改善也明显减弱，但随着槽数增加将给机构的设计带来的困难将越大。
因此，在实际应用中，槽轮机构的槽数多在4到8范围内。
