弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其動力學(xué)研究.pdf

1、弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)是一種精密傳動機(jī)構(gòu)，因其具有分度數(shù)大、分度精度高、定位可靠等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類自動機(jī)械中。相對于美國、日本等發(fā)達(dá)國家，我國研究弧面分度凸輪的時間相對較短。而凸輪機(jī)構(gòu)工作廓面的復(fù)雜性，使得其設(shè)計(jì)理論和制造技術(shù)相對比較復(fù)雜，從而制約了弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展。 （1）本文以弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)為研究對象，基于空間曲面的嚙合原理采用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換、矢量合成等方法推導(dǎo)出了弧面分度凸輪的廓面方程、嚙合方程、法線方程和壓力

2、角條件。 （2）以最大接觸應(yīng)力最小為目標(biāo)函數(shù)，基于機(jī)構(gòu)的功能守恒定理出發(fā)分析弧面凸輪機(jī)構(gòu)的嚙合點(diǎn)受力，考慮誘導(dǎo)主曲率對嚙合點(diǎn)所受應(yīng)力的影響，建立了弧面凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型；具體包括目標(biāo)函數(shù)的選取、約束條件的確定等，并且給出了弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)工作闊面三維坐標(biāo)的求解過程。在此基礎(chǔ)上，基于VC++面向?qū)ο蟮姆椒癙ro/ENGINEER參數(shù)化建模技術(shù)，利用Pro／Engineer中的Protoolkit提供的二次開發(fā)功能，在綜合考慮

3、了凸輪機(jī)構(gòu)從動件所受載荷、壓力角、以及凸輪和滾子在接觸區(qū)域的曲率半徑等因素的影響的基礎(chǔ)上，建立了弧面分度凸輪參數(shù)化優(yōu)化造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，通過實(shí)例演示了弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化過程。該系統(tǒng)給出了界面友好的參數(shù)輸入對話框，能夠自動完成機(jī)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化和參數(shù)化驅(qū)動建模，并可利用Pro／Engineer的曲面造型工具生成凸輪的工作廓面，直接在Pro／ENGINEER環(huán)境下進(jìn)行裝配。同時為了便于觀察凸輪機(jī)構(gòu)在各位置和各角度下的運(yùn)動情況，還對弧面分度機(jī)

4、構(gòu)的嚙合過程進(jìn)行了運(yùn)動仿真并對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動干涉以及運(yùn)動特性進(jìn)行了分析，以便及時發(fā)現(xiàn)問題修正設(shè)計(jì)結(jié)果。簡要闡述了弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的幾類不同誤差產(chǎn)生的原因，基于微分幾何的方法著重對機(jī)構(gòu)的傳動誤差進(jìn)行了分析，并利用傳動誤差分析軟件分析了各尺寸因素對傳動誤差的影響。 （3）針對目前弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)，從機(jī)電耦合的角度出發(fā)，考慮扭震和凸輪軸向變形以及兩者的耦合作用，將驅(qū)動電機(jī)作為凸輪機(jī)構(gòu)的一部分，初步建立了弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)電統(tǒng)一動