机械篇丨这篇文章还是来聊三种机构
本帖最后由 每次一例 于 2020-5-5 13:02 编辑说在前面的话：这两个多月的时间，文章写了十几篇了，速度说实话确实有点慢，也经常有小伙伴在后台催我，但是我现在本身也在上班，有时候就抽晚上的时间码字，所以在这里也寻求一下大家的理解，哈哈哈。后面我会在平时去关注一下网络上有没有比较好的文章，然后转载过来，但是还是会保持每周更新一篇原创的习惯，只是中间会穿插一下转载的文章。
模型放在最后了
OK，下面进入主题。这篇文章分析三种设备或机构，先来看一下有哪些：
1、步进式料道；2、翻板机构-1；3、翻板机构-2。
步进式料道
先看一下这个设备的轴测图：
https://pic4.zhimg.com/80/v2-ebd3d1a356d679e15353d3123324e60f_720w.jpg
这种料道一般是用来对长圆棒料进行上料的，上图中箭头方向为工件的输送方向，然后来看一下这个料仓的工作步骤：
→ 工件摆放在两侧的支撑板上 → 电机驱动送料板，将工件移动到支撑板上的下一格 → 直到工件被输送至取料位置，等待抓取。
一、看一下送料板是怎么移动工件的
https://pic4.zhimg.com/80/v2-992b31c933011c312b5f183253a7da1f_720w.jpg
再来看一下动力的传递：
https://pic4.zhimg.com/80/v2-072b14bfb88e9e1d2c3f3216cf90b66b_720w.jpg
通过上面的两张图，我们来理一下送料板移动工件的原理：
1、电机通过链条驱动旋转轴承座；
2、旋转轴承座上的轴带动搬运框架和送料板，实现搬运动作，见下面动图：
https://pic1.zhimg.com/v2-b92d47feafc1c2b28f91fb64a640dd88_b.webp
3、送料板旋转过程中，将支撑板上的工件顶起来一起旋转，送到支撑板上的下一个槽上，然后送料板继续旋转进行下一次的搬运；
4、循环以上动作，就实现了工件的步进式送料。
二、支撑板的调节机构
料道为了适应不同长度工件的搬运，为两侧的支撑板做了可以对中调节间距的机构：
https://pic1.zhimg.com/80/v2-d8a5660a8d8f24ea8bb6723ab5c87534_720w.jpg
1、调节原理
调节丝杆的左右两侧分别是左旋和右旋，在转动手轮的时候，就可以让两侧支撑板沿着导轨实现对中移动，达到调节间距的目的。（原图纸中丝杆两端没有固定座和支撑座，是不合理的，所以这里我添加了固定座和支撑座的示意图）
2、关于梯形丝杆
这个机构中的调节用的是梯形丝杆，一是成本相对滚珠丝杆要低；二是一般梯形丝杆的螺纹升角小于当量摩擦角，具有一定的自锁作用，可以防止在运行中支撑板发生移动。
接下来咱们就来分析一下自锁的原理。
1） 首先来看一下什么是螺纹升角和当量摩擦角
① 螺纹升角，也叫“导程角”，是螺纹的中径展开的圆周线与螺旋线的夹角；然后要再说一下什么是导程：螺旋线绕圆柱体转一圈，沿圆柱体轴线方向移动的距离，听起来有点玄，哈哈哈，看下图就明白了。
将螺纹旋线沿着螺柱的一周展开，如下图：
https://pic3.zhimg.com/80/v2-85c35d15bea1ae1c67f9c9227470675a_720w.jpg
根据以上的定义：
θ：螺纹升角；
S：导程；
Π*D：螺纹中径的周长（Π是圆周率）
所以tanθ = S / Π*D，θ = arctan（S / Π*D）
② 当量摩擦角
定义：当构成移动副的两构件的接触面不是平面时，为了计算方便，引入了当量摩擦系数fv和当量摩擦角α。
因为丝杆螺母和丝杆的接触并不是一个简单的平面，因此这里也引入当量摩擦系数fv来进行相关的计算。
而当量摩擦系数fv = f / cosβ（f是螺旋副的材料摩擦系数）；
β又是什么呢？看下图：
https://pic3.zhimg.com/80/v2-4bba875e77eb523ff7b1ac32f42e5ff6_720w.jpg
梯形丝杆的牙形角一般都是30°，所以β = 15°
然后需要知道的是当量摩擦角的正切值等于当量摩擦系数，即tanα = fv，所以当量摩擦角α = arctanfv
2） 然后来推导一下为什么螺纹升角小于当量摩擦角时，就会有自锁功能
当有力 F 作用在丝杆螺母上时，螺纹的受力情况如下：
https://pic3.zhimg.com/80/v2-7e328dcb4ecbd71912b386283d5eec4e_720w.jpg
将 F 分解成 F1 和 F2，F1是作用到螺纹上的压力；F2是使螺纹发生转动的力。
螺母和丝杆的摩擦力F0 = F1 * fv =F * cosθ * fv ；
F2 = F * sinθ
要达到自锁效果，就需要摩擦力F0 ＞ F2 ，即：F2 / F0 ＜ 1，从而推导出：
→ （F*sinθ）/ （F * cosθ * fv） ＜ 1 ；→ sinθ/（cosθ *fv） ＜ 1；→ tanθ ＜ fv→ tanθ ＜ tanα
从以上推导可以得出：当螺纹升角小于当量摩擦角时，丝杆具有自锁功能。
翻板机构-1
我们先来看一下这个翻板机构的原理视频：
（如需观看视频，请移步公众号）
通过以上视频，想必大家对整个机构有了大概的了解，接下来，我们就来分析一下这次要说的设备：
https://pic1.zhimg.com/80/v2-b8e9060d0424067a8dde05eb60d4a9d8_720w.jpg
这个设备的工作步骤如下：
1、板材从左侧进入输送线，到达翻板机构后停住；2、翻板机构像上面视频中的动作一样，将板材翻面，并放到右侧的输送线上；3、最后由输送线输送到下一工序。
然后将这个设备分成两个部分来说：
1、输送线；2、翻板机构
关于输送线，其实就是一个简单的皮带线或同步带轮输送线，而这两种输送线在前面的文章中已经分析过了，所以这里就不细说了，主要来看一下翻板机构。
https://pic3.zhimg.com/80/v2-17426003ce7d0542c98bbc6cb420257a_720w.jpg
翻板动作如下：
1、初始状态下，翻料板-1和翻料板-2处于水平状态；2、当板材到达翻料板-1上面时停止，这时驱动电机驱动连杆轴，连杆轴带动连杆， 连杆又带动翻料板-1和翻料板-2分别绕着轴-1和轴-2进行旋转；3、翻料板-1带动板材升起，在两个翻料板升到最高处时，板材在重力作用下被翻到翻料板-2上，随后，板材跟着翻料板-2落在输送线上；4、循环以上过程。
上图中的翻板设备共由4个翻转机构组成，只不过它们是同时动作的，而4个翻转机构的结构和原理也都是一样的，所以咱们就来看一下其中一个的详细图：
https://pic3.zhimg.com/80/v2-43b235f0408557661db39ac582d1f50e_720w.jpg
前面没有说到连杆是怎么带动翻料板的，所以下面就来分析一下这部分具体是怎么动作的：
1、驱动电机带动连杆轴和旋转连杆顺时针旋转；2、这时，旋转连杆推动连杆-1，同时拉动连杆-2；3、从而使翻料板-1绕着轴-1逆时针旋转；翻料板-2绕着轴-2顺时针旋转；4、以上动作使两个推料板分开，同理，当驱动电机逆时针旋转时，两个推料板合上。
注：由于在这个设备中，4个翻板机构中间有连杆轴连接，因此不能像上面的视频中一样，旋转连杆可以连续转动。（因为连杆-1/连杆-2会和连杆轴干涉）
翻板机构-2
https://pic4.zhimg.com/80/v2-033c13c677798f1b6deb14c5d19cfcab_720w.jpg
还是先来说一下这个设备的工作步骤：
1、板材从左侧进入滚筒线，进入翻板机构中后停止；2、这时，翻板机构夹住板材，然后移动（从上图可以看到，翻板机构可以左右移动），同时绕着翻转轴进行转动；3、转动180°，板材被翻面并放在滚筒线上，然后被输送走。
依据以上的动作，将设备分成两个部分：1、滚筒线；
2、翻板机构
关于滚筒线，和上面说到的皮带线/同步带输送线一样，都是在之前的文章中详细分析过了，所以也就不啰嗦了，重点还是分析翻板机构。
https://pic4.zhimg.com/80/v2-5606540dca787a144d007ee62c8f123b_720w.jpg
从上面的设备工作步骤中，我们可以看到整个翻板机构一共有三个动作：
1、夹紧板材；2、翻板机构移动；3、翻板机构翻转。
三个动作分别对应了不同的机构，接下来咱们就依次来分析：
一、夹紧机构：
从上面的图片中可以看到，翻板机构的两侧各一个夹紧机构，它们的结构是一样的，所以这里就分析其中一侧的：
https://pic2.zhimg.com/80/v2-7edadfd99e8e8a40167133e8756c75ed_720w.jpg
黄色的零件为板材，它穿过翻板机构，上下各一个夹紧机构，其实这两个机构为对称关系，所以原理也是一样的。
气缸推动旋转板-1 → 而旋转板-1和旋转板-2通过连杆连接 → 所以旋转板-1和旋转板-2分别绕着各自的旋转销轴转动 → 最后通过各自的连接板将夹板下压。
以上就是夹紧机构夹住板材的原理动作。
二、翻板机构移动
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这个机构比较简单，就是通过同步带轮机构，然后将同步带和机构固定，这样同步带在移动的时候，就可以驱动机构沿着导轨滑动。整个翻板机构的两侧各一个导轨，然后通过滚轮在上面滑动：
https://pic3.zhimg.com/80/v2-92929e853c5a4b3d23ea0a115af10c9e_720w.jpg
三、翻板机构翻转
https://pic4.zhimg.com/80/v2-03d3b8fbbbd2d83af26737134d3cdfb7_720w.jpg
固定链条连接在机架上，当电机带动翻板机构移动时 → 固定链条使驱动链轮旋转，从而通过连接轴带动链轮-1也转动 → 链轮-1又通过驱动旋转机构带动大链轮绕着翻转轴转动 → 可以看到末端的夹紧机构是固定在大链轮上的，所以也会跟着旋转。
再来看一下驱动旋转机构：
https://pic2.zhimg.com/80/v2-6fce5613594b9073fd3c49c2a96c9981_720w.jpg
链条两端之所以固定在链轮上，而不是直接整根链条贯穿，是为了在大链轮上留有缺口，以便较宽的板材可以穿过，这样既可以翻转大板材，又可以降低旋转半径。
好了，这三种机构就算是分析完了，依然还是把模型放在公众号里，大家回复：下载模型，就可以拿到下载链接了。
本帖最后由 fanxianfei520 于 2020-5-5 14:06 编辑
感谢楼主，讲解得清晰有序，通俗易懂。辛苦了。图中所有动图都在转圈圈，看不见，不知道是不是我电脑有问题。
下载模型
感谢分享！ 就上边第一个动图可以看到，其他都看不到，都在转圈圈:o 多谢楼主，学习学习 楼主讲的很专业，感谢楼主分享，想问一下，这样方案都有做出成品设备吗？ 楼主、公号是啥呀 谢谢LZ 下载模型