活齿分度凸轮机构的创新设计与研究

论文摘要

凸轮分度机构是自动机械装备中的常见机构,由于该类机构具有高转速、高分度精度等优点,目前已在各种印刷、包装等自动机械中得到广泛的应用。但随着自动机械逐步向高速化方向发展,现有分度凸轮机构已无法满足工程中更高分度次数的工况场合。针对这一问题,研讨提出了一种新型高速分度机构。论文创新工作如下:基于活齿传动原理,提出了一种新型高速分度传动方式。该种分度传动具有结构紧凑、输入输出同轴、可实现任意分度数、凸轮与滚子连续啮合、反行程自锁等特点。提出了新型分度机构:即偏心轮和齿轮齿条式新型分度凸轮机构,并以偏心轮结构形式为重点阐述了其传动原理。在此基础上,定义了该类机构的设计参数和结构参数。应用共轭曲面啮合理论,推导了该类机构的凸轮廓线,进行了凸轮廓线的几何特性分析,重点研究了设计参数对该类机构运动学特性的影响规律,提出了机构参数选取的一般原则。对新型高速分度机构进行了系统的运动分析,应用Pro/E软件对该类机构进行了实体造型及运动仿真演示研究,验证了新机构运动的可行性和机构结构设计的合理性。在此基础上,对该类机构进行了动态静力分析,并重点研究了该类机构通过构件对称布置实现惯性力（矩）平衡的方法。为实现高速分度创造了条件。针对新型分度机构的结构特点,建立了考虑等效接触刚度、机构输入和输出轴扭转刚度等多种因素的多自由度弹性动力学模型,建立了动力学方程,应用变步长的四阶龙格-库塔法进行了求解计算。进行全新设计,制成实验样机。经理论计算与实验结果分析比较,验证了动力学模型的正确性,从而为该类机构的动态设计提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 分度凸轮机构的发展概况
• 1.2.1 分度凸轮机构的基本类型
• 1.2.2 基本类型的结构改进
• 1.2.3 凸轮机构动力学研究概况
• 1.2.4 其它形式的分度凸轮机构
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 新型分度机构传动原理及几何特性分析
• 2.1 引言
• 2.2 活齿传动简介
• 2.3 新型分度机构结构形式及传动原理
• 2.4 机构的特点
• 2.5 机构的基本参数
• 2.5.1 设计参数
• 2.5.2 结构参数
• 2.6 几何特性分析
• 2.6.1 凸轮廓线方程
• 2.6.2 凸轮廓线矢径极值
• 2.6.3 曲率半径分析
• 2.6.4 凸轮廓线自相交问题
• 2.7 本章小结
• 第三章 运动学分析
• 3.1 引言
• 3.2 加速度分析
• 3.3 压力角
• 3.3.1 偏心轮式压力角
• 3.3.2 齿轮齿条式压力角
• 3.4 机构参数对压力角的影响
• 3.5 滚子转速
• 3.6 机构运动仿真
• 3.7 本章小结
• 第四章 动态静力分析
• 4.1 引言
• 4.2 机构的平衡设计及分析
• 4.3 受力分析
• 4.4 实例计算及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 动力学分析
• 5.1 引言
• 5.2 动力学性能的影响因素
• 5.3 动力学模型
• 5.3.1 符号说明
• 5.3.2 方程推导
• 5.3.3 等效接触刚度计算
• 5.3.4 动力学方程求解
• 5.4 计算及分析
• 5.4.1 固有频率计算
• 5.4.2 参数对固有频率的影响
• 5.4.3 动力响应
• 5.5 实验研究
• 5.5.1 实验测试样机简介
• 5.5.2 固有频率测试
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录Ⅰ固有频率参数计算
• 附录Ⅱ结构设计及零件设计
• 致谢