弧面分度凸輪機構參數(shù)優(yōu)化設計及其動力學研究.pdf

1、弧面分度凸輪機構是一種精密傳動機構，因其具有分度數(shù)大、分度精度高、定位可靠等優(yōu)點，被廣泛應用于各類自動機械中。相對于美國、日本等發(fā)達國家，我國研究弧面分度凸輪的時間相對較短。而凸輪機構工作廓面的復雜性，使得其設計理論和制造技術相對比較復雜，從而制約了弧面分度凸輪機構的進一步發(fā)展。 （1）本文以弧面分度凸輪機構為研究對象，基于空間曲面的嚙合原理采用坐標旋轉(zhuǎn)變換、矢量合成等方法推導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）以最大接觸應力最小為目標函數(shù)，基于機構的功能守恒定理出發(fā)分析弧面凸輪機構的嚙合點受力，考慮誘導主曲率對嚙合點所受應力的影響，建立了弧面凸輪機構的優(yōu)化設計模型；具體包括目標函數(shù)的選取、約束條件的確定等，并且給出了弧面分度凸輪機構工作闊面三維坐標的求解過程。在此基礎上，基于VC++面向?qū)ο蟮姆椒癙ro/ENGINEER參數(shù)化建模技術，利用Pro／Engineer中的Protoolkit提供的二次開發(fā)功能，在綜合考慮

3、了凸輪機構從動件所受載荷、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上，建立了弧面分度凸輪參數(shù)化優(yōu)化造型設計系統(tǒng)，通過實例演示了弧面分度凸輪機構參數(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，能夠自動完成機構的參數(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)境下進行裝配。同時為了便于觀察凸輪機構在各位置和各角度下的運動情況，還對弧面分度機

4、構的嚙合過程進行了運動仿真并對機構的運動干涉以及運動特性進行了分析，以便及時發(fā)現(xiàn)問題修正設計結(jié)果。簡要闡述了弧面分度凸輪機構的幾類不同誤差產(chǎn)生的原因，基于微分幾何的方法著重對機構的傳動誤差進行了分析，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構傳動系統(tǒng)，從機電耦合的角度出發(fā)，考慮扭震和凸輪軸向變形以及兩者的耦合作用，將驅(qū)動電機作為凸輪機構的一部分，初步建立了弧面分度凸輪機構的機電統(tǒng)一動