用于数控加工中心的弧面凸轮的理论研究

论文题目: 用于数控加工中心的弧面凸轮的理论研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 张玲爱

导师: 张跃明

关键词: 弧面分度凸轮,啮合特性,曲面造型,三维设计

文献来源: 北京工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 弧面分度凸轮机构是一种用于两垂直交错轴间的间歇分度步进传动机构。由于定位精度高、可靠性好等特点,弧面分度凸轮机构被广泛应用于各种自动机械上,例如传送机械、机床、压力机送料装置以及装配系统等等。弧面分度凸轮的工作廓面是空间不可展曲面,很难用常规的方法进行测绘,也不能用展开成平面廓线的方法进行设计,因此其设计和制造都比较复杂,在一定程度上限制了其发展。论文首先在空间啮合理论的基础上,采用坐标变换法推导出弧面分度凸轮的工作廓面方程、啮合方程和压力角计算公式,并对弧面分度凸轮的啮合特性进行了深入的分析研究,对判断曲面能否正确啮合的依据如根切界限方程、啮合界限方程、诱导主曲率进行推导,并给出算例。对弧面分度凸轮的轴向齿形和法向齿形进行了分析,得出了弧面分度凸轮工作廓面与轴截面和法截面的交线均为曲线的结论。通过对弧面分度凸轮加工中的廓面误差原因的分析,对弧面分度凸轮加工中的各单项误差的计算建立数学模型。文章对弧面分度凸轮的刀位补偿加工法进行了重点的介绍,推导出刀位补偿法加工时理论误差的计算公式,并用matlab编程计算了用刀位补偿法加工ATC 用弧面凸轮时的理论误差以及当给定最大理论误差时,允许使用的最大刀具半径。最后用Pro/E 进行弧面分度凸轮的三维设计,以Visual C++为计算工具,应用Pro/Engineer 强大的曲面造型功能设计出弧面分度凸轮的工作廓面。通过与实物对比,证实了该弧面分度凸轮的设计计算及其三维CAD 仿真都是正确的。

论文目录:

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 弧面分度凸轮机构的发展

1.2 弧面分度机构的研究现状

1.2.1 国外及台湾的研究情况

1.2.2 国内的研究情况

1.3 弧面分度凸轮的研究展望

1.4 课题来源及意义

1.4.1 课题来源

1.4.2 课题研究的背景

1.4.3 课题研究的意义

第2章 弧面分度凸轮的曲面设计及啮合特性

2.1 弧面分度凸轮机构的结构形式及工作原理

2.2 弧面分度凸轮的主要运动参数和几何尺寸

2.2.1 弧面分度凸轮的主要运动参数

2.2.2 弧面分度凸轮的几何参数

2.3 弧面分度凸轮工作廓面的设计

2.3.1 共轭曲面

2.3.2 坐标系的选取

2.3.3 弧面分度凸轮的曲面方程

2.4 弧面分度凸轮机构的啮合方程

2.4.1 啮合点的相对速度

2.4.2 啮合点的公法线

2.5 弧面分度凸轮机构的压力角

2.5.1 压力角的定义及计算公式

2.5.2 最大压力角

2.5.3 实例计算

2.6 弧面分度凸轮机构的两类界限线和法曲率

2.6.1 共轭的界限条件

2.6.2 诱导主曲率

2.6.3 计算实例

2.7 弧面分度凸轮的轴向齿形和法向齿形

2.7.1 弧面分度凸轮的轴向齿形

2.7.2 弧面分度凸轮的法向齿形

2.8 本章小结

第3章 弧面分度凸轮机构的运动规律

3.1 分度凸轮机构常用的运动规律特点

3.2 弧面分度凸轮机构运动规律的选择

3.2.1 余弦加速度运动规律

3.2.2 正弦加速度运动规律

3.2.3 五次多项式运动规律

3.2.4 修正等速运动规律

3.2.5 修正梯形加速度运动规律

3.2.6 修正正弦加速度运动规律

3.3 本章小结

第4章 弧面分度凸轮机构的误差分析

4.1 弧面分度凸轮加工方法简介

4.2 误差来源

4.3 弧面分度凸轮加工中各单项误差的分析

4.3.1 刀具摆角误差

4.3.2 中心距误差和刀具半径误差

4.4 刀位补偿加工时的误差

4.4.1 刀位补偿加工法介绍

4.4.2 刀位补偿加工时的误差计算

4.4.3 Matlab软件简介

4.4.4 计算实例

4.5 本章小结

第5章 弧面分度凸轮的三维 CAD

5.1 Pro/E 软件介绍

5.2 Pro/E 曲面造型功能

5.2.1 基本曲面造型

5.2.2 高级曲面造型

5.2.3 自由曲面造型

5.2.4 曲面的修改与编辑

5.3 弧面分度凸轮工作廓面的曲面造型

5.3.1 数据文件的生成

5.3.2 计算实例

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢

发布时间: 2005-09-21

参考文献

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• [9].弧面凸轮三维CAD及其修形研究[D]. 张高峰.湘潭大学2003
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