摘 要 本文主要介紹了旋回機(jī)構(gòu)工作原理，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了分析，對(duì)瓷質(zhì)磚拋光磨頭研發(fā)有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 旋回機(jī)構(gòu)，工作原理，運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1引言

瓷質(zhì)磚拋光磨頭是瓷質(zhì)磚拋光機(jī)上的重要部件。其工作特點(diǎn)是：磨塊工作面為圓弧面，磨盤上的六個(gè)T形磨塊在隨磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，自身以一定的速度往復(fù)擺動(dòng)。

為實(shí)現(xiàn)磨塊工作時(shí)的往復(fù)擺動(dòng)，有多種機(jī)構(gòu)供選擇。目前最常見的有凸輪式和旋回式兩種形式，其中凸輪式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但使用中易磨損；旋回式結(jié)構(gòu)及原理相對(duì)較復(fù)雜，但使用壽命較長(zhǎng)；兩者運(yùn)動(dòng)特性也各有不同。

下面就旋回機(jī)構(gòu)的工作原理及運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行相關(guān)分析和討論。

2工作原理

如圖1，斜盤5與齒輪7固聯(lián)在一起，轉(zhuǎn)盤4與斜盤5通過(guò)軸承8聯(lián)接，轉(zhuǎn)盤4與活動(dòng)銷(3件)3鉸接，且向外伸出，活動(dòng)銷3與擺桿1通過(guò)滑套2插接。當(dāng)斜盤5在齒輪7驅(qū)動(dòng)下繞軸套6旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)盤4通過(guò)活動(dòng)銷3使得滑套2的中心繞K點(diǎn)上下擺動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)各主動(dòng)擺桿，各主動(dòng)擺桿通過(guò)錐齒，使得各從動(dòng)擺桿相應(yīng)擺動(dòng)，從而形成了各擺桿“此起彼伏”的運(yùn)動(dòng)效果。 文章內(nèi)容：

1擺桿 2滑套 3活動(dòng)銷 4轉(zhuǎn)盤 5斜盤 6旋轉(zhuǎn)軸套 7齒輪 8軸承

圖1 機(jī)構(gòu)原理圖

該機(jī)構(gòu)是如何實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)的呢？圖2所示的是該機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵元件斜盤5，其特征是安裝運(yùn)動(dòng)元件的設(shè)計(jì)中心線與實(shí)際迥轉(zhuǎn)中心線間有一傾角α，設(shè)計(jì)中心線與迥轉(zhuǎn)中心線的交點(diǎn)為K。工作時(shí)（見圖1），軸承8內(nèi)圈與斜盤5一起（假定）順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)， 而軸承8外圈與轉(zhuǎn)盤4因與各主動(dòng)擺桿連接在一起，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，它們與斜盤5就有了相對(duì)運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)）。為便于研究，采用凸輪研究中最常用的反轉(zhuǎn)法分析，現(xiàn)假定斜盤5是靜止的，這就相當(dāng)于轉(zhuǎn)盤4逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由于各件均是剛體（不可壓縮，不變形），這就使得KN（N：滑套中心）在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中與斜盤設(shè)計(jì)中心線KT始終保持垂直關(guān)系（KT繞旋轉(zhuǎn)軸套6中心轉(zhuǎn)），而N點(diǎn)與K點(diǎn)始終保持定長(zhǎng)，這就是說(shuō)N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)跡是一個(gè)圓。同時(shí)，KN的運(yùn)動(dòng)軌跡(掃描一周)組成了一個(gè)平面（KN⊥KT）。

圖2 斜盤結(jié)構(gòu)

3運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析

磨塊擺桿驅(qū)動(dòng)點(diǎn)N的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓，其所在平面為KN掃描一周而形成的平面，與水平面的夾角為α，以通過(guò)KN、KT交點(diǎn)的水平面為研究平面（擺桿處于水平位置），N點(diǎn)軌跡圓在水平面的投影是一個(gè)橢圓，其軸長(zhǎng)情況是：長(zhǎng)軸2a=D1，短軸2b=D1cosα，根據(jù)主、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)情況，采用橢圓極坐標(biāo)方程進(jìn)行研究。根據(jù)上述分析和假設(shè)建立的N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)學(xué)分析模型如圖3，圖4所示。

圖3 N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)學(xué)模型

圖4 N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡平面投影

橢圓極徑變化規(guī)律為：

由于點(diǎn)N在高度方向呈周期性變化，使得主動(dòng)擺齒、從動(dòng)擺齒各自繞擺動(dòng)中心O1、O2擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)磨塊工作過(guò)程中所需要的往復(fù)擺動(dòng)，如圖5所示。

1主動(dòng)擺齒 2從動(dòng)擺齒 3磨塊

圖5磨塊運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

以擺桿水平位置為基準(zhǔn)點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖如圖6所示。

H點(diǎn)N在高度方向的最大變化范圍 φ擺桿的最大擺角

h點(diǎn)N所處高度 δ擺桿擺角 L擺桿擺臂長(zhǎng)度

圖6擺桿運(yùn)動(dòng)幾何分析簡(jiǎn)圖

擺桿擺腳的變化規(guī)律為：

上述各式的函數(shù)圖形如圖7所示。

f(θ):θ-δ角位移曲線 f′(θ):θ-δ角速度曲線 f″(θ):θ-δ角加速度曲線

圖7各函數(shù)曲線圖

從圖7各圖可看出，回旋機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為周期函數(shù)，且將坐標(biāo)軸向左移π/2時(shí)（各圖虛線部分），符合簡(jiǎn)諧(余弦加速度)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

根據(jù)上述分析可得出如下結(jié)論：

（1） 旋回機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（位移、速度、加速度）函數(shù)為規(guī)則的周期函數(shù)，且周期為2π；

（2） 峰值大小與轉(zhuǎn)盤大小、斜盤傾角有關(guān)，且與回轉(zhuǎn)半徑、傾角α成正比；

（3） 其運(yùn)動(dòng)特性為簡(jiǎn)諧（余弦加速度）運(yùn)動(dòng)。

4與凸輪機(jī)構(gòu)的比較

4.1 運(yùn)動(dòng)規(guī)律及運(yùn)動(dòng)精度

出于加工工藝方面的考慮，凸輪機(jī)構(gòu)一般采用改進(jìn)等速運(yùn)動(dòng)曲線，就具體運(yùn)用情況來(lái)說(shuō)（速度較低，負(fù)荷較大），這也是一種較適合本場(chǎng)合的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但其運(yùn)動(dòng)精度由凸輪曲線精度決定，而凸輪曲線要靠加工來(lái)保證，特別是主動(dòng)擺桿采用的是形封閉中的共軛鎖合方式，對(duì)加工控制提出了較高的要求，需要專門的加工設(shè)備及控制手段，加工工藝過(guò)程如不穩(wěn)定，會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)；旋回機(jī)構(gòu)所具備的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（余弦加速度），是用于無(wú)停歇運(yùn)動(dòng)中一種很好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且運(yùn)動(dòng)精度由結(jié)構(gòu)保證，其影響因素僅由軸承及相關(guān)配合精度決定，其控制較凸輪加工控制簡(jiǎn)單得多；

4.2 使用耐久性

凸輪機(jī)構(gòu)為高副機(jī)構(gòu)，易磨損，故擺桿間隙每隔一段時(shí)間需進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；旋回機(jī)構(gòu)采用的低副傳動(dòng)，不易磨損，使用過(guò)程中一般不需調(diào)整；

4.3 維 修

凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，維修較為便利；旋回機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)維修技術(shù)要求相對(duì)較高。

參考文獻(xiàn)

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