圆柱形廓面包络蜗杆分度凸轮机构的啮合特征分析与设计

将成熟的蜗轮蜗杆传动原理与技术，引入到分度凸轮机构的研究中，建立了包络蜗杆凸轮副的运动几何模型；并在包络蜗杆分度凸轮机构基本构思的基础上，应用共轭曲面原理，重点研究了圆柱形廓面包络蜗杆分度凸轮机构的基本原理。原型机的研制成功，验证了理论分析的正确性与相关技术的可行性［１］ 。

弧面分度凸轮实体建模研究

系统分析了弧面分度凸轮曲面的形成特点,根据空间啮合原理简洁地导出了弧面分度凸轮的廓面方程,利用旋转坐标的方法,建立了凸轮廓面与从动件上特征截面接触点的一般数学模型。在此基础上,提出了弧面分度凸轮实体建模方法,并以Solid Works软件为平台,进行了实例计算。该实体建模方法,为深入研究共轭曲面零件的实体造型问题奠定基础。

分度凸轮机构共轭接触域图象轮廓的分形表征及识别方法的研究

基于分形理论和计算机图象处理技术,研究分度凸轮机构共轭轮齿间的接触域图象的几何特征和分形表征方法,建立此类机构共轭轮齿上接触域图象轮廓识别的计算几何模型,用于分析和预测实际接触的共轭轮廓间磨损和接触应力分布状况,描述此类机构实际共轭接触域的复杂程度。同时可以分析和预测轮齿表面的摩擦磨损、接触应力、润滑条件等因素对机构运动精度的影响,以便合理地选择分度凸轮共轭曲面的形成方式。

反凸轮机构的设计

反凸轮机构的原动件具有简单的端部形状和运动形式,从动件则具有与运动规律相适应的复杂形状,能实现包括停歇在内的各种运动规律。近来反凸轮机构的应用较多,但缺乏完善的设计方法。本文以共轭曲面原理为工具,用运动学法建立了主动件、从动件间的接触方程;针对四种类型的反凸轮机构,推导出了它们的廓线方程、曲率半径、压力角、接触界点、干涉界点、瞬心线、滑动率和诱导法曲率等的全套计算公式,较系统地给出了设计方法。

旋转多臂提综机构运动精度综合分析

为了提高旋转多臂提综机构的运动精度及其工作的稳定性,建立了考虑尺寸误差和运动副间隙的旋转多臂提综机构各部分的运动精度误差模型,并对其进行了仿真分析。首先,基于机构工作原理,结合连续接触模型,建立了考虑尺寸误差和运动副间隙的共轭凸轮变速机构和平面四杆机构,及其串联而成的旋转多臂提综机构的运动精度误差模型;然后,运用MATLAB对机构进行了数值计算和运动仿真,并分析了共轭凸轮变速机构和平面四杆机构对旋转多臂提综机构运动精度的影响;最后,采用减小运动副间隙值的方法,提高了旋转多臂提综机构的输出精度。研究结果表明:运动偏差在角速度和角加速度极值附近达到最大;共轭凸轮变速机构对提综机构输出精度的影响大于平面四杆机构,且两机构的运动误差对输出精度影响具有一定累积作用;将运动副间隙减小0.02mm后,提综臂角位移、角速度和角加速度最大偏差分别减小10.26%、15.54%、27.75%;该研究结果可为后续对旋转多臂提综机构的运动精度分析提供理论参考。

新型限滑差速器及空间凸轮结构的优化

针对现有轮式车辆中限滑差速器存在的问题,提出了一种新型限滑差速器总成结构.首先根据凸轮机构从动件数学模型及运动规律,利用共轭曲面包络原理及微分几何理论,推导出新型限滑差速器关键元件空间凸轮机构的工作廓面方程及在接触点处的诱导法曲率方程,然后以接触点处的诱导法曲率最小化,作为新型限滑差速器空间凸轮结构优化设计目标.结果表明,诱导法曲率随从动件半径和运动周期增大而减小,有利于减小曲面间的接触应力;但由于从动件参考工作区域变小,局部磨损加剧,使新型限滑差速器机构工作寿命缩短.