【摘要】： 凸輪分度機(jī)構(gòu)是自動機(jī)械裝備中的常見機(jī)構(gòu),由于該類機(jī)構(gòu)具有高轉(zhuǎn)速、高分度精度等優(yōu)點(diǎn),目前已在各種印刷、包裝等自動機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用。但隨著自動機(jī)械逐步向高速化方向發(fā)展,現(xiàn)有分度凸輪機(jī)構(gòu)已無法滿足工程中更高分度次數(shù)的工況場合。針對這一問題,研討提出了一種新型高速分度機(jī)構(gòu)。論文創(chuàng)新工作如下: 基于活齒傳動原理,提出了一種新型高速分度傳動方式。該種分度傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊、輸入輸出同軸、可實(shí)現(xiàn)任意分度數(shù)、凸輪與滾子連續(xù)嚙合、反行程自鎖等特點(diǎn)。 提出了新型分度機(jī)構(gòu):即偏心輪和齒輪齒條式新型分度凸輪機(jī)構(gòu),并以偏心輪結(jié)構(gòu)形式為重點(diǎn)闡述了其傳動原理。在此基礎(chǔ)上,定義了該類機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。應(yīng)用共軛曲面嚙合理論,推導(dǎo)了該類機(jī)構(gòu)的凸輪廓線,進(jìn)行了凸輪廓線的幾何特性分析,重點(diǎn)研究了設(shè)計(jì)參數(shù)對該類機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)特性的影響規(guī)律,提出了機(jī)構(gòu)參數(shù)選取的一般原則。 對新型高速分度機(jī)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的運(yùn)動分析,應(yīng)用Pro/E軟件對該類機(jī)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)體造型及運(yùn)動仿真演示研究,驗(yàn)證了新機(jī)構(gòu)運(yùn)動的可行性和機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。在此基礎(chǔ)上,對該類機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動態(tài)靜力分析,并重點(diǎn)研究了該類機(jī)構(gòu)通過構(gòu)件對稱布置實(shí)現(xiàn)慣性力(矩)平衡的方法。為實(shí)現(xiàn)高速分度創(chuàng)造了條件。 針對新型分度機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了考慮等效接觸剛度、機(jī)構(gòu)輸入和輸出軸扭轉(zhuǎn)剛度等多種因素的多自由度彈性動力學(xué)模型,建立了動力學(xué)方程,應(yīng)用變步長的四階龍格-庫塔法進(jìn)行了求解計(jì)算。進(jìn)行全新設(shè)計(jì),制成實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。經(jīng)理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析比較,驗(yàn)證了動力學(xué)模型的正確性,從而為該類機(jī)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH112.2
【圖文】：

度凸輪機(jī)構(gòu)，如圖 1-1 所示。(a）弧面分度凸輪機(jī)構(gòu) (b) 圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu) (c) 平行分度凸輪機(jī)構(gòu)圖1-1 三種常用類型的分度凸輪機(jī)構(gòu)1. 弧面分度凸輪機(jī)構(gòu) 二十世紀(jì) 20 年代美國工程師 C. N. Neklutin 發(fā)明的，當(dāng)時 Neklutin 稱此機(jī)構(gòu)為滾子齒形凸輪分度機(jī)構(gòu)（Roller Gear Drive Mechanism），國外又有稱之為 Globoidal Indexing Cam Mechanism。我國于 1988 年將其正式命名為弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)。二十世紀(jì) 50 年代該機(jī)構(gòu)由 C. N. Neklutin 所創(chuàng)辦的Ferguson 公司首先進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化系列化生產(chǎn)。我國從二十世紀(jì)七十年代末對該機(jī)構(gòu)也開始了研制工作，天津大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、大連輕工業(yè)學(xué)院、陜西科技大學(xué)、山東諸城鍛壓機(jī)床廠等院校和廠家在弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的理論研究、設(shè)計(jì)制造等方面做了大量的工作�；∶娣侄韧馆啓C(jī)構(gòu)從 50 年代開始投產(chǎn)以來，經(jīng)過不斷改進(jìn)，已成為應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)量最大的凸輪分度機(jī)構(gòu)產(chǎn)品[3]�；∶娣侄韧馆啓C(jī)構(gòu)是空間凸輪機(jī)構(gòu)的一種，輸入軸和輸出軸呈空間垂直交錯布置。它與平行分度凸輪機(jī)構(gòu)一樣，可以通過預(yù)載消除嚙合間隙，適用于高速、重載、高精度的場合

圖 1-3 包絡(luò)蝸桿分度凸輪機(jī)構(gòu) 圖 1-4 采用雙排滾子的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)借鑒了包絡(luò)蝸輪蝸桿傳動原理，陶學(xué)恒等[26]將弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)看成是變速的蝸輪蝸桿傳動副，提出了一種新型的包絡(luò)蝸桿分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，把熟的齒輪傳動技術(shù)引入到分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造中（圖 1-3）。文獻(xiàn)[27]建了平面包絡(luò)蝸桿分度凸輪機(jī)構(gòu)共軛的基本方程。文獻(xiàn)[28]分析了圓柱面包絡(luò)蝸分度凸輪機(jī)構(gòu)的嚙合原理。文獻(xiàn)[29]采用鋼球代替滾子，提出了球面包絡(luò)蝸桿度凸輪機(jī)構(gòu)。文獻(xiàn)[30]提出了具有滾動齒的新型錐面包絡(luò)蝸桿分度凸輪機(jī)構(gòu)，導(dǎo)了滾動齒廓面及凸輪廓面方程，給出了滾動齒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。文獻(xiàn)[31]提了一種弧面球包絡(luò)凸輪分度機(jī)構(gòu)，推導(dǎo)了嚙合方程和凸輪廓面方程，并研制出樣機(jī)，該機(jī)構(gòu)簡化了凸輪分度機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。此外，專利[32]提出了采用雙排滾子的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)，這是一種十分新的結(jié)構(gòu)，其分度盤的側(cè)視圖如圖 1-4 所示，即在原先安裝一個徑向滾子的位置，重新布置了相交成一個角度的兩個滾子。由于該專利公布時間較晚，在國內(nèi)學(xué)術(shù)刊物上尚未見到相關(guān)理論研究的相關(guān)報道，但是采用這一結(jié)構(gòu)必然增加了

圖 1-3 包絡(luò)蝸桿分度凸輪機(jī)構(gòu) 圖 1-4 采用雙排滾子的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)借鑒了包絡(luò)蝸輪蝸桿傳動原理，陶學(xué)恒等[26]將弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)看成是變速的蝸輪蝸桿傳動副，提出了一種新型的包絡(luò)蝸桿分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，把熟的齒輪傳動技術(shù)引入到分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造中（圖 1-3）。文獻(xiàn)[27]建了平面包絡(luò)蝸桿分度凸輪機(jī)構(gòu)共軛的基本方程。文獻(xiàn)[28]分析了圓柱面包絡(luò)蝸分度凸輪機(jī)構(gòu)的嚙合原理。文獻(xiàn)[29]采用鋼球代替滾子，提出了球面包絡(luò)蝸桿度凸輪機(jī)構(gòu)。文獻(xiàn)[30]提出了具有滾動齒的新型錐面包絡(luò)蝸桿分度凸輪機(jī)構(gòu)，導(dǎo)了滾動齒廓面及凸輪廓面方程，給出了滾動齒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。文獻(xiàn)[31]提了一種弧面球包絡(luò)凸輪分度機(jī)構(gòu)，推導(dǎo)了嚙合方程和凸輪廓面方程，并研制出樣機(jī)，該機(jī)構(gòu)簡化了凸輪分度機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。此外，專利[32]提出了采用雙排滾子的弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)，這是一種十分新的結(jié)構(gòu)，其分度盤的側(cè)視圖如圖 1-4 所示，即在原先安裝一個徑向滾子的位置，重新布置了相交成一個角度的兩個滾子。由于該專利公布時間較晚，在國內(nèi)學(xué)術(shù)刊物上尚未見到相關(guān)理論研究的相關(guān)報道，但是采用這一結(jié)構(gòu)必然增加了

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本文編號：2781312