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摘 要 本文主要介绍了旋回机构工作原理,并对其运动规律进行了分析,对瓷质砖抛光磨头研发有一定的参考价值。
关键词 旋回机构，工作原理，运动规律
1引言
瓷质砖抛光磨头是瓷质砖抛光机上的重要部件。其工作特点是：磨块工作面为圆弧面，磨盘上的六个T形磨块在随磨盘转动的同时，自身以一定的速度往复摆动。
为实现磨块工作时的往复摆动，有多种机构供选择。目前最常见的有凸轮式和旋回式两种形式，其中凸轮式结构简单，但使用中易磨损；旋回式结构及原理相对较复杂，但使用寿命较长；两者运动特性也各有不同。
下面就旋回机构的工作原理及运动规律进行相关分析和讨论。
2工作原理
如图1，斜盘5与齿轮7固联在一起,转盘4与斜盘5通过轴承8联接,转盘4与活动销(3件)3铰接,且向外伸出,活动销3与摆杆1通过滑套2插接。当斜盘5在齿轮7驱动下绕轴套6旋转时，转盘4通过活动销3使得滑套2的中心绕K点上下摆动，从而驱动各主动摆杆，各主动摆杆通过锥齿，使得各从动摆杆相应摆动，从而形成了各摆杆“此起彼伏”的运动效果。 文章内容：
1摆杆 2滑套 3活动销 4转盘 5斜盘 6旋转轴套 7齿轮 8轴承
图1 机构原理图
该机构是如何实现预定运动的呢？图2所示的是该机构中的关键元件斜盘5，其特征是安装运动元件的设计中心线与实际迥转中心线间有一倾角α，设计中心线与迥转中心线的交点为K。工作时（见图1）,轴承8内圈与斜盘5一起（假定）顺时针转动, 而轴承8外圈与转盘4因与各主动摆杆连接在一起,不能转动。这样，它们与斜盘5就有了相对运动（转动）。为便于研究，采用凸轮研究中最常用的反转法分析，现假定斜盘5是静止的，这就相当于转盘4逆时针旋转，由于各件均是刚体（不可压缩，不变形），这就使得KN（N：滑套中心）在转动过程中与斜盘设计中心线KT始终保持垂直关系（KT绕旋转轴套6中心转）,而N点与K点始终保持定长,这就是说N点的运动规迹是一个圆。同时,KN的运动轨迹(扫描一周)组成了一个平面（KN⊥KT）。
图2 斜盘结构
3运动规律分析
磨块摆杆驱动点N的运动轨迹是一个圆，其所在平面为KN扫描一周而形成的平面，与水平面的夹角为α,以通过KN、KT交点的水平面为研究平面（摆杆处于水平位置），N点轨迹圆在水平面的投影是一个椭圆，其轴长情况是：长轴2a=D1，短轴2b=D1cosα，根据主、从动件的运动情况，采用椭圆极坐标方程进行研究。根据上述分析和假设建立的N点运动轨迹数学分析模型如图3,图4所示。
图3 N点运动轨迹数学模型
图4 N点运动轨迹平面投影
椭圆极径变化规律为：
由于点N在高度方向呈周期性变化，使得主动摆齿、从动摆齿各自绕摆动中心O1、O2摆动，从而实现磨块工作过程中所需要的往复摆动,如图5所示。
1主动摆齿 2从动摆齿 3磨块
图5磨块运动简图
以摆杆水平位置为基准点,运动分析简图如图6所示。
H点N在高度方向的最大变化范围 φ摆杆的最大摆角
h点N所处高度 δ摆杆摆角 L摆杆摆臂长度
图6摆杆运动几何分析简图
摆杆摆脚的变化规律为：
上述各式的函数图形如图7所示。
f(θ):θ-δ角位移曲线 f′(θ):θ-δ角速度曲线 f″(θ):θ-δ角加速度曲线
图7各函数曲线图
从图7各图可看出，回旋机构的运动规律为周期函数，且将坐标轴向左移π/2时（各图虚线部分），符合简谐(余弦加速度)运动规律。
根据上述分析可得出如下结论：
（1） 旋回机构从动件的运动规律（位移、速度、加速度）函数为规则的周期函数，且周期为2π；
（2） 峰值大小与转盘大小、斜盘倾角有关，且与回转半径、倾角α成正比；
（3） 其运动特性为简谐（余弦加速度）运动。
4与凸轮机构的比较
4.1 运动规律及运动精度
出于加工工艺方面的考虑，凸轮机构一般采用改进等速运动曲线，就具体运用情况来说（速度较低，负荷较大），这也是一种较适合本场合的运动规律。但其运动精度由凸轮曲线精度决定，而凸轮曲线要靠加工来保证，特别是主动摆杆采用的是形封闭中的共轭锁合方式，对加工控制提出了较高的要求，需要专门的加工设备及控制手段，加工工艺过程如不稳定，会造成产品质量波动；旋回机构所具备的运动规律（余弦加速度），是用于无停歇运动中一种很好的运动规律，且运动精度由结构保证，其影响因素仅由轴承及相关配合精度决定，其控制较凸轮加工控制简单得多；
4.2 使用耐久性
凸轮机构为高副机构，易磨损，故摆杆间隙每隔一段时间需进行相应调整；旋回机构采用的低副传动，不易磨损，使用过程中一般不需调整；
4.3 维 修
凸轮机构结构相对简单，维修较为便利；旋回机构结构相对复杂，对维修技术要求相对较高。
参考文献
1 戴振东,岳 林.机械设计基础[M],国防工业出版社,2005,8
2 机械设计手册编委会.机械设计手册[M],机械工业出版社,2005,3
3 成大先.机械设计手册[M],化学工业出版社出版,2004,1
4 李俊峰.理论力学[M],清华大学出版社,2001,8
5 同济大学数学教研组.高等数学(上)[M],高等教育出版社,1988,4
关键词 旋回机构，工作原理，运动规律
1引言
瓷质砖抛光磨头是瓷质砖抛光机上的重要部件。其工作特点是：磨块工作面为圆弧面，磨盘上的六个T形磨块在随磨盘转动的同时，自身以一定的速度往复摆动。
为实现磨块工作时的往复摆动，有多种机构供选择。目前最常见的有凸轮式和旋回式两种形式，其中凸轮式结构简单，但使用中易磨损；旋回式结构及原理相对较复杂，但使用寿命较长；两者运动特性也各有不同。
下面就旋回机构的工作原理及运动规律进行相关分析和讨论。
2工作原理
如图1，斜盘5与齿轮7固联在一起,转盘4与斜盘5通过轴承8联接,转盘4与活动销(3件)3铰接,且向外伸出,活动销3与摆杆1通过滑套2插接。当斜盘5在齿轮7驱动下绕轴套6旋转时，转盘4通过活动销3使得滑套2的中心绕K点上下摆动，从而驱动各主动摆杆，各主动摆杆通过锥齿，使得各从动摆杆相应摆动，从而形成了各摆杆“此起彼伏”的运动效果。 文章内容：
1摆杆 2滑套 3活动销 4转盘 5斜盘 6旋转轴套 7齿轮 8轴承
图1 机构原理图
该机构是如何实现预定运动的呢？图2所示的是该机构中的关键元件斜盘5，其特征是安装运动元件的设计中心线与实际迥转中心线间有一倾角α，设计中心线与迥转中心线的交点为K。工作时（见图1）,轴承8内圈与斜盘5一起（假定）顺时针转动, 而轴承8外圈与转盘4因与各主动摆杆连接在一起,不能转动。这样，它们与斜盘5就有了相对运动（转动）。为便于研究，采用凸轮研究中最常用的反转法分析，现假定斜盘5是静止的，这就相当于转盘4逆时针旋转，由于各件均是刚体（不可压缩，不变形），这就使得KN（N：滑套中心）在转动过程中与斜盘设计中心线KT始终保持垂直关系（KT绕旋转轴套6中心转）,而N点与K点始终保持定长,这就是说N点的运动规迹是一个圆。同时,KN的运动轨迹(扫描一周)组成了一个平面（KN⊥KT）。
图2 斜盘结构
3运动规律分析
磨块摆杆驱动点N的运动轨迹是一个圆，其所在平面为KN扫描一周而形成的平面，与水平面的夹角为α,以通过KN、KT交点的水平面为研究平面（摆杆处于水平位置），N点轨迹圆在水平面的投影是一个椭圆，其轴长情况是：长轴2a=D1，短轴2b=D1cosα，根据主、从动件的运动情况，采用椭圆极坐标方程进行研究。根据上述分析和假设建立的N点运动轨迹数学分析模型如图3,图4所示。
图3 N点运动轨迹数学模型
图4 N点运动轨迹平面投影
椭圆极径变化规律为：
由于点N在高度方向呈周期性变化，使得主动摆齿、从动摆齿各自绕摆动中心O1、O2摆动，从而实现磨块工作过程中所需要的往复摆动,如图5所示。
1主动摆齿 2从动摆齿 3磨块
图5磨块运动简图
以摆杆水平位置为基准点,运动分析简图如图6所示。
H点N在高度方向的最大变化范围 φ摆杆的最大摆角
h点N所处高度 δ摆杆摆角 L摆杆摆臂长度
图6摆杆运动几何分析简图
摆杆摆脚的变化规律为：
上述各式的函数图形如图7所示。
f(θ):θ-δ角位移曲线 f′(θ):θ-δ角速度曲线 f″(θ):θ-δ角加速度曲线
图7各函数曲线图
从图7各图可看出，回旋机构的运动规律为周期函数，且将坐标轴向左移π/2时（各图虚线部分），符合简谐(余弦加速度)运动规律。
根据上述分析可得出如下结论：
（1） 旋回机构从动件的运动规律（位移、速度、加速度）函数为规则的周期函数，且周期为2π；
（2） 峰值大小与转盘大小、斜盘倾角有关，且与回转半径、倾角α成正比；
（3） 其运动特性为简谐（余弦加速度）运动。
4与凸轮机构的比较
4.1 运动规律及运动精度
出于加工工艺方面的考虑，凸轮机构一般采用改进等速运动曲线，就具体运用情况来说（速度较低，负荷较大），这也是一种较适合本场合的运动规律。但其运动精度由凸轮曲线精度决定，而凸轮曲线要靠加工来保证，特别是主动摆杆采用的是形封闭中的共轭锁合方式，对加工控制提出了较高的要求，需要专门的加工设备及控制手段，加工工艺过程如不稳定，会造成产品质量波动；旋回机构所具备的运动规律（余弦加速度），是用于无停歇运动中一种很好的运动规律，且运动精度由结构保证，其影响因素仅由轴承及相关配合精度决定，其控制较凸轮加工控制简单得多；
4.2 使用耐久性
凸轮机构为高副机构，易磨损，故摆杆间隙每隔一段时间需进行相应调整；旋回机构采用的低副传动，不易磨损，使用过程中一般不需调整；
4.3 维 修
凸轮机构结构相对简单，维修较为便利；旋回机构结构相对复杂，对维修技术要求相对较高。
参考文献
1 戴振东,岳 林.机械设计基础[M],国防工业出版社,2005,8
2 机械设计手册编委会.机械设计手册[M],机械工业出版社,2005,3
3 成大先.机械设计手册[M],化学工业出版社出版,2004,1
4 李俊峰.理论力学[M],清华大学出版社,2001,8
5 同济大学数学教研组.高等数学(上)[M],高等教育出版社,1988,4