凸轮分度器的设计参数

凸轮分度器的设计参数

8工位的全自动纸杯成型机其核心运动部件是由凸轮分度器直接驱动，其工作原理见图1；凸轮分度器的设计参数如下：

（1）工位数量：S=8;

（2）转位时间：0.4s,停顿时间：0.8s;

（3）凸轮曲线类型：变形正弦曲线；

（4）转盘尺寸：直径D=800mm,厚度t=5mm，材料：钢，密度p=7.8X103㎏/组；

（5）夹具质量：0.5㎏/组；

（6）工件由于是纸杯，且数量不多，所以其质量可以忽略，不参与计算；

（7）转盘依靠凸轮分度器支撑其本身重量负荷，其摩擦转矩忽略；

（8）工件（夹具）所在位置直径：De=600mm。

2 凸轮分度器的选型计算

2.1 计算凸轮分度器分度角θh

Θh= Th

Th+T0

X360°（1）

式中，Θh—凸轮分度器分度角，（°）；

T h—凸轮分度器转为时间，s;

T0—凸轮分度器停顿时间，s;

Θh= Th

Th+T0X360°=0.4

0.4+0.8

X360°=120°

2.2 计算凸轮分度器输入轴转速n

T C=T h+T0 （2）60

1.2

式中，T C为节拍时间，s/件；

根据停顿时间、转位时间及式（2），可知机器的节拍时间为

T C =T h +T 0 =0.4+0.8=1.2s

由于机器的节拍时间等于输入轴转速n 为

n =60TC =601.2=50r/min （30） 2.3查阅凸轮曲线参数

应为凸轮曲线为变形正弦曲线，查阅制造商样本资料，得出该凸轮曲线相关参数分别为Vm =1.76,Am =5.53，Qm =0.99。

Vm —凸轮曲线最大无量纲速度；

Am —凸轮曲线最大无量纲加速度；

Qm —凸轮轴最大转矩系数。

2.4 计算加速转矩Ta

（1）计算负载质量。

转盘质量

m 1=πD 2t 4p =π4×0.82

×0.005×7.8×103=19.6㎏

（4） 夹具总重量

m 2=0.5×8=4㎏

负载总重量

m= m 1+m 2=19.6+4=23.6㎏

(2) 计算负载总传动惯量JL

J L =J 1+J 2=1.568+0.36=1.928㎏·m 2

(3) 计算输出轴最大角加速ε

ε=Am 2πS (360θℎ n 60)2=5.53×2π8 (360120° 5060)2=27.15 rac /s 2

(4)计算负载加速转矩T ɑ。

T ɑ=JL ε=1.928×27.15=52.34 N ·m (8)

2.5计算工作扭矩

由于8工位的全自动纸杯成型机工作时，还需要传递转矩到另外两个转盘，其传递扭矩约为T ω=80 N ·m 。

2.6 计算总负载转矩T L

T L =T a +T ω=52.34+80=132.34 N ·m

2.7 计算实际负载转矩Te

计算实际负载转矩Te 时需要考虑安全系数ƒe ,假设取安全系数ƒe =1.5，则

Te =TL ƒe =132.34×1.5=198.51N ·m

2.8计算分度器输入轴所需转矩Tc

输入轴启动负载转矩视为零，因此T ca =0,则有

Tc=3600

θкS Q m T e +T ca = 3600

1200×8 ×0.999×198.51+0=73.7 N ·m (10)

2.9 计算分度器输入轴所需功率P

由电机经减速器传到分度器输入轴时的传动系统效率取60﹪，则可以根据输入轴转速n 、输入轴所需转矩Tc 计算输入轴所需功率

P =2πn η T c = 2×π×50

60×0.6 ×73.7=643 W (11)

实际上，上述计算值为电机启动时所需要的最大功率，连续传动时所需要的功率约为上述计算值的1/2。

2.10 选择凸轮分度器型号规格

根据前面计算得出的凸轮分度器分度角θh 、工位数S 、实际负载转矩T e ，即可选择凸轮分度器的规格型号，由于凸轮分度器是按工位数、分度角、输出轴转矩的大小，进行系列化设计制造的，所以其选择的原则为：在满足工位数S 为8、分度角θh 为120°、输入轴转速n 为60r/min 的条件下，凡是输出轴输出转矩高于上述实际负载转矩T e 计算

值198.51 N·m的规格均可，具体规格可查阅各公司提供的产品样品。

2.11 电机减速器选型

输入轴所需转矩T e、输入轴所需功率P是进行分度器配套电机减速器选型的依据。选择的原则为：只要电机进过减速器（通过同步带传动）后输出转速满足50r/min、输出转矩大于分度器输入轴所需转矩T e计算值73.7 N·m规格的电机和减速器均可。