程長　何清　叢永超

【摘 要】本文意在介紹一種偏心旋轉機構的結構設計。此偏心旋轉機構由5個動力源構成。其中1個動力源提供主軸常態(tài)旋轉，2個動力源使主軸上下收縮，另外2個動力源實現(xiàn)偏心旋轉，可實現(xiàn)向2個不同矢量方向偏心旋轉。通過控制2個偏心動力源的運作時間，可由此2個偏心旋轉的矢量合成一個復雜的偏心旋轉曲線，從而實現(xiàn)其加工生產(chǎn)的功能。

【關鍵詞】偏心；旋轉；結構；設計

0.引言

在工業(yè)自動化生產(chǎn)加工領域我們常常用到偏心旋轉機構來滿足生產(chǎn)線某些產(chǎn)品特定工藝加工生產(chǎn)的要求。例如，利用偏心旋轉機構清洗產(chǎn)品內(nèi)孔；利用偏心旋轉機構對塑化產(chǎn)品進行造型處理；利用偏心旋轉機構打磨產(chǎn)品外表面輪廓等等。然而對于動作曲線單一的偏心旋轉機構我們不難實現(xiàn)，但對于動作曲線復雜偏心旋轉機構卻不易實現(xiàn)。本文所介紹的偏心旋轉機構是用于汽車剎車系統(tǒng)中的卡鉗內(nèi)孔的洗刷，可實現(xiàn)動作曲線復雜的偏心旋轉。

1.機構的結構組成

此偏心結構實現(xiàn)的設計有別于常規(guī)設計。如圖1所示，此偏心旋轉機構輸出軸19.主軸為直軸而不是偏心軸，19.主軸自身不會實現(xiàn)偏心旋轉動作，其偏心旋轉動作是靠8.大偏心套筒和18.小偏心套筒旋轉從而迫使19.主軸偏轉來實現(xiàn)。

此偏心旋轉機構由5個動力源組成。圖1所示4個動力源，它們分別是22.小擺動氣缸，23.氣動馬達，24.氣缸，25.氣缸。另外1個動力源是1個可以360°旋轉的齒輪齒條擺動氣缸，其于一個同步帶輪相連，通過同步帶與9.偏心帶輪相連，為提供其偏心旋轉的動力。22.小擺動氣缸與10.小齒輪相連，小齒輪與17.偏心齒輪相互嚙合，偏心齒輪又與15.套筒相連，最終把動力傳遞在套筒上，為整個機構提供偏心旋轉的另1動力。23.氣動馬達通過與11.聯(lián)軸節(jié)螺紋連接（螺紋旋向要與1.刷子的旋轉方向一致），11.聯(lián)軸節(jié)再通過鍵連接把23.氣動馬達的扭矩傳遞給輸出軸19.主軸，從而提供1.刷子旋轉的動力。通過調整23.氣動馬達的輸入氣壓的大小及流量可以控制其轉矩的大小及轉速的快慢。24.氣缸與25.氣缸他們的行程不同，分別與12.連接塊和16.氣缸頭連接塊相連，12.連接塊在抱死23.氣動馬達的同時又與15.套筒相連，當氣缸收縮就會帶動12.連接塊、23.氣動馬達、15.套筒、11.聯(lián)軸節(jié)、19.主軸等等運動，最終作用在1.刷子上使其上下運動。氣缸不同的行程控制主軸可上下運動不同的長度。在此機構中的1.刷子為易損件， 所以在工作時必須實現(xiàn)可快換1.刷子。為此3.刷子下接頭設計成十字開口錐面的形狀， 2.刷子上接頭內(nèi)部也設計成錐面形狀（比3.刷子下接頭的錐度?。?，通過與3.刷子下接頭螺紋相連擰緊，其錐面就會擠壓3.刷子下接頭的錐面以達到鎖死1.刷子的目的。

圖1 偏心旋轉機構組成

1.刷子2.刷子上接頭3.刷子下接頭4.銷子5.大法蘭盤6.襯套7.固定套筒8.大偏心套筒9.偏心帶輪10.小齒輪 11.聯(lián)軸節(jié)12.連接塊13.墊圈14.氣缸連接板15.套筒16.氣缸頭連接塊17.偏心齒輪18.小偏心套筒19.主軸20.軸端擋圈21.小法蘭盤22.小擺動氣缸23.氣動馬達24.氣缸25.氣缸26.軸套27.密封圈28.密封圈

2.機構的基本原理

此偏心旋轉機構基本的工作原理圖如下圖2所示，其中19.主軸為輸出軸由24.氣缸和25.氣缸帶動可上下運動，又由23.氣動馬達提供動力圍繞中心Oa實現(xiàn)自身持續(xù)旋轉。18.小偏心套筒由22.小擺動氣缸傳遞動力，使其可圍繞Ob旋轉，從而迫使19.主軸偏轉，通過調整22.小擺動氣缸擺角的死擋角度可調整19.主軸偏轉的轉角量。8.大偏心套筒由機構外接的可360°旋轉的齒輪齒條氣缸提供動力，其可圍繞Oc點旋轉，從而迫使18.小偏心套筒旋轉實現(xiàn)偏轉。19.主軸、18.小偏心套筒和8.大偏心套筒相互配合作用，可使輸出軸端的1.刷子生成復雜的運動軌跡。通過調整5個動力源運行的快慢以及相應的擺角即可實現(xiàn)軌跡相應的變化，從而達到實際生產(chǎn)的需求。

圖2 偏心旋轉機構的基本工作原理

3.機構的運作分析

下面簡單介紹此機構運作流程。整個機構以PLC控制閥島，22.小擺動氣缸23.氣動馬達24.氣缸25.氣缸等等相應的閥片都集成在閥島上，以實現(xiàn)生產(chǎn)加工動作過程的全自動化。第1步，PLC控制閥島使23.氣動馬達接通氣源帶動19.主軸持續(xù)旋轉，1.刷子連同旋轉；第2步，24.氣缸縮回使1.刷子伸出到工作位；第3步，22.小擺動氣缸擺動帶動9.主軸偏轉，從而帶動1.刷子偏轉；同時機構外接的可360°旋轉的大擺動氣缸擺動，間接帶動1.刷子向另一方向偏轉；同時氣缸25縮回帶動1.刷子在偏心旋轉的同時伸長。第3步動作運作完成后按原步驟返還，回歸0位。

4.結束語

本文詳盡的闡述可偏心旋轉機構的機構組成、基本原理以及運作分析的概況，其結構設計別出心裁，現(xiàn)實中應用具有運行穩(wěn)定，可靠性高，靈活性強，自動化程度高等特點。由此機構生成的合成運動曲線可根據(jù)使用者所要完成的加工需求來進行相應的柔性調整。此機構在工業(yè)自動化領域，尤其是汽車零部件加工生產(chǎn)方面有著十分重要的參考價值。 [科]

【參考文獻】

[1]馬秋生.機械設計基礎.北京：機械工業(yè)出版社，2006，2.

[2]劉延柱，楊海興，朱本華.理論力學.高等教育出版社，2005，12.