论文题目: 行星分度凸轮机构的创新设计与研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 刘明涛
导师: 张策
关键词: 间歇机构,分度凸轮机构,环板式传动,机构创新
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 凸轮型间歇机构具有结构简单,能自动定位,动静比可任意选择的特点,更适用于要求高速、高分度精度的场合,因而成为现代间歇机构发展的主要方向。但由于结构上的限制,现有分度凸轮机构的主要问题之一是难以用紧凑的结构实现大分度数。本文首次提出了行星分度凸轮机构的Ⅲ型结构和Ⅳ型结构,新机构具有结构简单、体积小、分度数大及承载能力大等特点,且不需要输出机构,因而具有广阔的应用前景。首先,本文根据共轭齿廓形成原理推导了行星分度凸轮机构Ⅲ型结构和Ⅳ型结构凸轮廓线的方程,利用Matlab软件对两种结构的传动过程进行了计算机仿真,讨论了Ⅳ型结构凸轮廓线的性质以及机构的主要设计参数的选取原则,此外,还对小分度数的Ⅳ型结构做了探讨,总结出了行星分度凸轮机构的创新思路。其次,本文对行星分度凸轮机构Ⅲ型结构和Ⅳ型结构的结构设计进行了研究,分析了Ⅳ型结构的正反转问题及克服Ⅲ型结构和Ⅳ型结构死点位置的方法,并从分度方式、克服死点位置的方法及凸轮-针轮副的啮合情况等方面,分析了Ⅲ型结构和Ⅳ型结构的区别。此外,还讨论了针齿销的支承结构。此外,本文针对行星分度凸轮机构Ⅳ型结构凸轮-针轮副的受力这一过约束问题,建立了变形协调条件,计算了机构单环和双环结构的压力角,并给出了凸轮与针齿之间作用力的计算方法,并对凸轮与针齿啮合齿面的接触强度及针齿销的弯曲强度进行了计算,同时,不考虑加工误差产生的间隙,分析了因针齿受力方向的不同而产生的啮合间隙问题。本文还采用微分法计算行星分度凸轮机构凸轮-针轮副的输出转角误差与构件几何尺寸误差之间的关系,推导出了行星分度凸轮机构凸轮-针轮副输出转角误差通用计算公式,并据此求出了Ⅰ型结构和Ⅳ型结构各几何参数的误差影响系数,以Ⅰ型结构为例进行了具体分析。最后,本文对双环式行星分度凸轮机构实验样机进行研制,所有零件均为全新设计,样机的试运行成功证明了新机构运动的可行性。还对样机安装平衡配重前后的振动信号和噪声信号进行了分析,验证了平衡对于机构减振和降噪是必要的。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 凸轮型间歇机构的发展概况
1.3 几种新型分度凸轮机构
1.4 本课题组已完成的工作总结
1.5 分度凸轮机构精度分析研究概况
1.6 少齿差行星齿轮传动受力分析研究概况
1.7 本论文的研究内容
第二章 行星分度凸轮机构的传动原理和凸轮廓线设计
2.1 引言
2.2 机构的设计参数
2.3 Ⅲ型和Ⅳ型结构的传动原理
2.3.1 环板式传动
2.3.1.1 传动原理
2.3.1.2 环板式传动的优点
2.3.1.3 克服死点位置的方法
2.3.2 Ⅲ型和Ⅳ型结构
2.4 Ⅲ型结构凸轮廓线的形成
2.4.1 Ⅲ型结构坐标系的建立
2.4.2 Ⅲ型结构凸轮廓线方程的建立
2.4.3 Ⅲ型结构的运动仿真过程
2.5 Ⅳ型结构凸轮廓线的形成
2.5.1 Ⅳ型结构坐标系的建立
2.5.2 Ⅳ型结构凸轮廓线方程的建立
2.5.3 Ⅳ型结构的运动仿真过程
2.5.4 Ⅳ型结构凸轮理论廓线的连续条件及传动比
2.5.5 凸轮廓线的尖点
2.5.6 Ⅳ型结构凸轮和针轮的瞬心线
2.5.6.1 瞬心线方程
2.5.6.2 Ⅳ型结构凸轮理论廓线的法线方程
2.5.7 Ⅳ型结构凸轮齿廓的曲率
2.5.8 变位系数K_1 和针齿系数K_z 的选取原则
2.6 小分度数机构初探
2.7 创新思路
2.8 本章小结
第三章 行星分度凸轮机构的结构设计
3.1 引言
3.2 Ⅳ型结构的正转与反转
3.3 Ⅲ型结构与Ⅳ型结构克服死点位置的方法
3.3.1 三环式结构
3.3.2 不对称双环式结构
3.4 Ⅲ型结构与Ⅳ型结构的比较
3.5 针齿的支承设计
3.6 本章小结
第四章 行星分度凸轮机构的受力分析与强度计算
4.1 引言
4.2 压力角的计算
4.2.1 凸轮与针轮的啮合过程
4.2.2 啮合状态的数学表示
4.2.3 单环压力角
4.2.4 双环压力角
4.3 受力分析
4.3.1 Ⅳ型结构单环受力分析
4.3.1.1 受力情况分析
4.3.1.2 变形协调条件
4.3.1.3 受力针齿的数学表示
4.3.1.4 受力计算
4.3.1.5 算例
4.3.2 双环受力分析
4.3.3 啮合间隙分析
4.4 强度计算
4.4.1 啮合齿面的接触强度计算
4.4.2 针齿销的弯曲强度计算
4.5 本章小结
第五章 行星分度凸轮机构的输出转角误差分析
5.1 引言
5.2 凸轮-针轮副输出转角误差通用计算公式
5.3 Ⅰ型结构输出转角误差分析
5.3.1 Ⅰ型结构凸轮-针轮副输出转角误差
5.3.2 W机构的输出转角误差
5.3.3 机构的输出转角误差
5.4 Ⅳ型结构输出转角误差分析
5.5 本章小结
第六章 实验样机的研制
6.1 引言
6.2 样机的参数设计
6.3 样机的结构设计
6.4 样机的零件设计与制造
6.5 实验
6.5.1 实验系统
6.5.2 实验准备
6.5.3 实验过程
6.5.3.1 振动信号
6.5.3.2 噪声信号
6.5.3.3 结论
6.6 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文结论
7.2 研究展望
附录
参考文献
作者在攻读博士学位期间参加的科研项目和完成的学术论文
致谢
发布时间: 2007-07-10
参考文献
- [1].活齿分度凸轮机构的创新设计与研究[D]. 沈煜.天津大学2008
- [2].滚珠型弧面分度凸轮机构的动力学分析及其性能研究[D]. 李蕾.山东大学2011
- [3].凸轮轮廓NURBS重构与工作特性优化研究[D]. 玄冠涛.山东农业大学2014
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