Analysis and Design of the Globoidal Indexing Cam Mechanism

We first design and analyze the contour surface of the globoidal indexing cam with the aid of computer, and then do optimum design according to the requirements of dynamics. Finally, we discuss the problem of the pressure angle of the globoidal indexing cam mechanism in detail and put forward a new concept of equivalent pressure angle.

新型媒介点啮合弧面凸轮分度机构设计与分析

采用圆锥滚子轮齿创成弧面分度凸轮廓面,与球形滚子齿实现点接触共轭,构建一种新型的点啮合式弧面凸轮分度机构装置,文中给出了该机构的技术实施方案,通过改变球形滚子齿的球体半径来实现可控点啮合,能够提高此机构对制造和安装误差的适应性。运用媒介共轭的原理与方法,分析了此种间歇运动机构的啮合原理,运用给出的媒介曲面(圆锥滚子轮齿廓面)方程获取其创成的分度凸轮廓面方程的基础上,利用圆锥滚子轮齿廓面与球形滚子轮齿廓面间的线接触关系,推导出分度凸轮廓面与球形滚子廓面间的点啮合条件下的接触迹方程及其诱导曲率方程,以此来确定获取此种高副机构最佳点啮合性能情况下共轭轮齿的运动几何参数。

基于Pro/E的球形滚子弧面分度凸轮CAD/CAM

先推导了任意回转面滚子从动件弧面凸轮的廓面方程,进一步得到了球形滚子弧面凸轮廓面方程。基于Pro/E软件构建了球形滚子弧面凸轮分度机构的三维模型,并进行了运动仿真;采用间接指定刀位轨迹的方法获得了弧面凸轮廓面的数控加工代码,并进行了创成仿真,从而实现了弧面凸轮的CAD/CAM一体化。

基于弧面分度凸轮机构的舰炮弹鼓运动规律研究

某舰炮弹鼓为实现间歇步进运动,采用了余弦加速度运动规律的弧面分度凸轮机构,由于在运动始末处加速度发生突变,运动停止时会产生振动和柔性冲击,导致弹鼓运动平稳性较差,不利于弹鼓与扬弹机交接弹药。基于弧面分度凸轮机构基本运动规律中速度和加速度相对较小、且连续无突变的改进正弦加速度运动规律,对跃度曲线进行优化,建立数学模型,利用Matlab求解相关系数,得到跃度连续的改进正弦加速度运动规律。通过改进前后凸轮机构运动曲线对比分析,说明改进运动规律的有效性,为提高弹鼓运动平稳性提出一种解决途径。

基于UG Open Grip的不同滚子类型弧面凸轮三维实体建模

为了快速、准确地建立4种不同滚子类型的弧面凸轮三维模型,采用UG Open Grip二次开发工具,根据不同弧面凸轮廓面方程生成一系列离散点,再由点生成线,由线生成面,由面生成体,逐步完成不同滚子类型弧面凸轮的三维建模。该方法为快速、准确地建立弧面凸轮三维模型提供了一种方法。

基于UG的弧面分度凸轮机构逆向CAD/CAM研究

开发了弧面分度凸轮机构运动规律反求程序,实现了弧面分度凸轮的计算机辅助设计与计算机辅助加工,阐述了用逆向设计思想求解从动盘运动规律的方法,利用UG二次开发工具UG/OpenAPI实现了弧面分度凸轮参数化建模,介绍了利用UG软件对弧面分度凸轮廓面加工的过程。

基于熵权可拓理论的弧面凸轮减速机构综合性能评价

为评价弧面凸轮减速机构的综合性能,提出了基于熵权可拓理论的弧面凸轮减速机构综合性能评价模型。基于可拓理论设计出点、线啮合两种类型8种弧面凸轮减速机构创新方案,从结构设计、加工制造、动态特性和静态特性4个方面提取了10个评价指标建立弧面凸轮减速机构综合性能评价体系,基于熵权可拓理论建立综合性能评价模型,融合定性指标和定量指标数据,并通过层次分析法(AHP)熵权法进行指标权重组合赋值,采用可拓评价方法得出综合评价结果。该评价方法同时考虑主观性和客观性评价,对线啮合型和点啮合型两种啮合类型的弧面凸轮减速机构进行综合性能评价分析,在通用设计参数相同、运动条件相同和负载相同条件下对弧面凸轮减速机构综合性能进行排序选优,为后续弧面凸轮减速机构应用提供理论支持。

基于正交试验的弧面凸轮减速机构模态敏感性影响因素分析

为了设计出性能优良的弧面凸轮减速机构,提高传动性能,基于空间共轭接触原理,推导了工作曲面方程和共轭接触方程;运用Creo软件对弧面凸轮常量参数进行参数化预处理,完成了弧面凸轮减速机构的参数化设计;依据有限元法,分析了减速机构的前6阶模态,采用正交试验方法进行了试验方案设计;运用统计学理论和方差分析,定量分析了压力角、转盘节圆半径、滚子半径和滚子宽度4个因素对减速机构约束模态的敏感性影响。结果表明,转盘节圆半径、滚子半径的方差值分别为0.021和0.043,均小于0.05,对弧面凸轮约束模态影响较敏感;其次是压力角和滚子宽度。研究结果为弧面凸轮机构设计的振动和噪声研究提供了基础。

异型滚子弧面凸轮减速机构参数化设计及系统开发

为了提高异型滚子弧面凸轮减速机构设计效率、规范设计体系,提出一种基于NX二次开发的参数化设计方法,并开发了设计系统。依据空间几何理论和共轭曲面原理,推导了圆柱滚子、圆锥滚子、球锥滚子、鼓形滚子、球滚子5种典型类型的异型滚子及弧面凸轮工作廓面方程;提取关键设计参数,利用NX二次开发工具开发人机交互设计菜单和对话框,结合NX Open C/C++API和Visual Studio编译环境,开发异型滚子弧面凸轮减速机构参数化设计系统,并根据机构中各部件之间的装配约束关系,开发了自动装配功能。系统验证表明,开发的整套系统可以满足用户的个性化设计需求,有助于实现异型滚子弧面凸轮减速机构设计流程的规范化、标准化,实现快速设计与修改,缩短设计周期。

基于NX的弧面分度凸轮参数化实体建模与仿真加工研究

针对弧面分度凸轮机构模型及加工工艺进行研究,基于共轭曲面原理,运用齐次坐标变换方法建立圆柱滚子弧面分度凸轮廓面通用方程式,推导共轭方程式,求取共轭接触角,通过MATLAB软件编程计算轮廓面坐标点数据,然后导入NX 12.0软件中建立弧面分度凸轮三维模型,再进行弧面分度凸轮加工工艺分析及编程。VERICUT虚拟仿真加工结果表明,弧面分度凸轮加工精度满足预期要求。

新型点啮合弧面凸轮机构的刚柔耦合动力学分析

使用椭球形滚子替代圆柱滚子,与圆柱滚子弧面凸轮实现点啮合,构成点啮合弧面凸轮机构,将机构的输入轴、输出轴和椭球滚子作为柔性体,其余部件作为刚性体,采用ADAMS软件建立刚柔耦合模型,进行动力学仿真,分析机构的振动和运动规律的影响因素。仿真结果显示:在载荷作用下,柔性体的弹性变形在停歇期引起机构的残余振动,且随转速的提高而增大;输入轴和输出轴产生较大的轴向变形和弯曲变形,弯曲变形影响啮合并改变中心距,轴向变形引起附加位移,影响运动规律,随转速的提高影响增大;在分度期,椭球滚子进入和退出啮合,影响机构的受力,使机构振动。椭球滚子和凸轮接触的刚度对比分析结果显示:接触刚度影响残余振动,接触刚度越大,残余振动越小。

弧面分度凸轮工作轮廓曲面的反求与构建

针对弧面分度凸轮工作轮廓曲面形式复杂、设计难度大的问题,提出了一种利用运动仿真技术手段构建曲面的方法。根据弧面分度凸轮与分度盘之间的共轭接触状态,建立工作轮廓曲面的数学模型,以此为基础确定弧面分度凸轮机构的共轭运动规律及基本结构参数,通过分度盘的运动状态反求得到工作轮廓曲面,并进行仿真计算,输出分度盘的角位移、角速度、角加速度以验证曲面的准确性。结果表明,基于运动仿真的反求设计方法获取的弧面分度凸轮工作轮廓曲面能够实现预期运动规律,可显著提高设计效率,为复杂分段曲面的构建带来极大的便利。

基于等距曲面的弧面凸轮单侧面数控加工刀位优化算法

针对弧面凸轮廓面的多轴数控加工,在分析现有各种加工工艺方法,尤其是分析单侧面加工方法存在的不足的基础上,围绕减小加工得到的实际廓面与理论设计廓面的极差,提出一种以刀轴轨迹面与凸轮廓面等距曲面的极差最小为优化目标的弧面凸轮单侧面数控加工刀位数据计算的优化算法。所建立的刀位优化算法综合了不可展直纹面侧铣加工的两点偏置算法和三点偏置算法的优点。通过实例对各种单侧面刀轨规划算法进行加工误差综合对比分析,结果表明所建立的刀位计算优化算法正确有效,可显著减小编程误差,为进一步提高弧面凸轮单侧面加工精度和完善加工工艺奠定了扎实的理论基础。

弧面分度凸轮的三维CAD

利用UG软件的二次开发模块 ,开发了弧面分度凸轮的三维CAD软件 ,通过该软件可以交互生成不同结构和参数的弧面分度凸轮实体模型。因为UG软件是一种集CAD/CAE/CAM于一体的图形软件 ,利用二次开发软件生成的实体模型 ,可以很方便的进行加工模拟。

弧面分度凸轮机构的研究与展望

简要介绍了弧面分度凸轮机构的工作原理 ,并从几何学与运动学、动力学、制造、检测与误差分析等方面对弧面分度凸轮的研究进展进行了详细的阐述 ,对该机构的研究方向与重点进行了分析与展望。

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。

灌装机中弧面凸轮建模与造型研究

针对目前高速灌装机中弧面凸轮设计过程复杂,造型精度低及转盘间歇分度不平稳的问题,根据弧面凸轮与转盘的运动关系及灌装分度要求,建立弧面凸轮的轮廓曲面数学模型,采用分段建模对弧面凸轮进行造型研究。然后对所设计凸轮的轮廓曲面进行了曲面分析、干涉检查和运动学分析,结果表明弧面凸轮的造型具有较高的造型精度,可满足高速灌装设计要求。

弧面凸轮非等径侧铣刀位计算与遗传算法优化

弧面凸轮工作廓面的非等径铣削存在法矢异向误差,为寻求加工误差最小的最佳刀轴矢量,根据实际刀轴轨迹面是直纹面的性质,以NURBS直纹面重构理论刀轴迹面,构建了数控侧铣加工弧面凸轮的刀位优化模型,并提出了一种实数编码遗传算法求解该优化模型。通过实例的数值计算和仿真结果验证了该算法的有效性。

连续分度空间弧面凸轮的多轴数控加工工艺研究

利用空间啮合原理推导了连续分度弧面凸轮的廓面方程,分别基于范成法和仿自由曲面法加工原理建立了连续分度弧面凸轮的通用四轴和五轴数控加工工艺。该工艺已成功应用于连续分度弧面凸轮的多轴数控铣削加工,为连续分度空间弧面凸轮CAD/CAM/CNC系统研究奠定了基础。

内啮合弧面凸轮机构压力角的计算方法

弧面凸轮机构现有的外啮合形式结构尺寸较大,分度数有限,为此提出内啮合弧面凸轮机构。通过空间曲面啮合原理,结合回转变换张量得到了内啮合弧面凸轮机构压力角的计算方法,并通过分析计算寻找压力角的影响因素。结果表明中心距、凸轮基圆半径、从动件运动规律对机构压力角影响较大,从动盘回转半径、滚子形状和尺寸、啮合点位置变化对压力角影响较小;并且中心距越小,基圆半径越大,压力角越小。通过实例验证,减小中心距和改变从动件运动规律,机构压力角会明显减小,这一结果说明在满足传力性能的同时,内啮合弧面凸轮机构结构更加紧凑,为拓展弧面凸轮机构的应用领域提供了理论依据。