滚珠型弧面凸轮分度机构动力学模型建立及模态分析

应用拉格朗日方程对一种新型的滚珠型弧面凸轮分度机构进行了动力学建模。忽略滚珠的质量,将滚珠与凸轮之间的接触刚度以及滚珠与分度盘之间的接触刚度近似看作为两个接触刚度的串联,得到等效接触刚度。在建模过程中,利用回转变换张量法对机构中广义坐标几何位移关系进行了分析,建立了考虑扭转弹性模量的滚珠型弧面凸轮分度机构的动力学方程。由动力学方程得到了机构固有频率及其相对应的振型。结果表明,固有频率在分度时期随凸轮转角变化,在停歇时期为恒定值,并且不同阶的固有频率变化趋势也不相同。

滚珠型弧面凸轮分度机构的运动分析和仿真

滚珠型弧面凸轮分度机构中滚珠的运动影响到机构的润滑、失效形式和传动效率。滚珠中心、滚珠与凸轮滚道接触点及滚珠与分度盘球窝接触点相对于凸轮旋转轴线运动轨迹为螺旋曲线,计算表明3条曲线的螺旋升角大小不同。利用螺旋传动理论,分析滚珠的运动形式,计算滚珠的侧滑速度。应用RecurDyn软件对机构进行运动学仿真,验证了滚珠侧滑和锲紧的存在及负载转动惯量对分度盘运动规律的影响。

滚珠型弧面凸轮分度机构的疲劳寿命分析

采用Lundberg和Palmgren的寿命理论,计算分析了滚珠型弧面凸轮分度机构的疲劳寿命计算公式,借鉴滚动轴承和滚珠丝杠额定载荷的计算方法及经验数据,推导出滚珠型弧面凸轮分度机构的额定载荷计算公式,并采用滚动轴承的国际标准寿命补偿方法对其寿命进行补偿。

滚珠型弧面凸轮滚道设计及性能分析

由于凸轮滚道截形对机构的传动效率和承载能力有较大影响,因此针对滚珠型弧面凸轮滚道单圆弧和双圆弧两种截形,深入分析了两种截形的预紧方法及其对凸轮压力角和分度盘运动规律的影响.采用ADAMS软件对两种截形机构进行运动仿真,结果表明,双圆弧截形传动效率较高,分度盘输出运动也比较平稳.证实了滚珠型弧面凸轮滚道双圆弧截形的优越性,为滚珠凸轮滚道截形设计提供了理论依据.

滚珠型弧面凸轮机构的摩擦学设计

在滚珠型弧面凸轮机构的设计中引入摩擦学设计方法,推导出钢球和凸轮滚道接触的最小油膜厚度计算公式。为了保证机构的润滑状态,采用膜厚比进行润滑状态的判断,并以此作为设计准则。同时为了防止油膜温升导致润滑失效,计算出润滑油膜的最大温升,利用润滑油的黏温特性,计算出油膜厚度降低系数,对常温下油膜厚度进行修正。在设计中兼顾强度设计和压力角校核,满足机构的使用性能,减少摩擦和磨损。

影响滚珠型弧面凸轮分度机构啮合效率的分析研究

根据滚珠与凸轮及分度盘球窝的相对运动关系,通过对滚珠运动的分析,推导出滚珠型弧面凸轮分度机构啮合效率的理论运算方法。采用数值运算法,计算分析出重合度对啮合效率的影响,并对采用修正等速、修正梯形加速度和修正正弦加速度曲线运动规律比较,得出在整个分度周期内啮合效率的影响因素。研究工作对机构传动的设计制造具有指导意义。