可输出多种分度数的弧面分度凸轮机构的设计与仿真

摘要

弧面分度凸轮机构以其优良的间歇运动特性在现代自动化机械中得到广泛的应用。它具有承载能力大、分度精度高、能适应高速情况下的间歇运动要求，同时该机构还具有工作特性稳定，使用寿命长的优点。本课题主要研究的是在弧面分度凸轮机构基础上通过结构设计，为解决该机构分度数单一输出的缺陷而设计的能实现多种分度数输出的机构。而新设计的多种分度数输出机构来解决当前制造工业对多种分度数相互切换要求下的制造技术难题。例如，对液力变矩器的叶片插槽口的加工中，需要根据液力变矩器的型号不同决定加工的分度数且在多种分度数输出之间来相互切换。实现多种分度数切换输出也提高该生产线机器设备工作利用率和工作效率，能实现生产线的刚性生产转为柔性生产要求。
　　对本课题研究取得如下成果:
　　(1)对弧面分度凸轮机构结构形式、工作原理、运动规律和运动参数进行了研究。计算出多组弧面分度凸轮及其从动转盘的几何尺寸，为实现多组弧面分度凸轮机构的三维建模提供参数数据。
　　(2)在弧面分度凸轮的工作曲面设计原理和设计方法基础上，基于Pro/E与MATLAB实现多组弧面分度凸轮的三维建模。
　　(3)根据机构的运动形式要求，设计多套可行性方案并选择最优方案，并在此方案基础上对机构结构进行设计。
　　(4)对换挡机构中的弹性滑键进行理论受力分析与稳态分析，保证换挡过程的顺利执行。
　　(5)借助Pro/E软件建立了机构的虚拟样机模型。
　　通过对本课题的研究，实现了对多组弧面分度凸轮的三维实体建模;借助新型的弹性滑键联接方式解决换挡机构中的电动机扭矩切换输入问题，从而实现主动轴带动多轴之间的扭矩切换难题;利用ADAMS软件对一组弧面分度凸轮机构进行运动仿真分析，为机构的优化设计及改进提供理论基础;建立了机构的虚拟样机，便于了解机构整个工作过程。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 台湾及国外弧面凸轮机构研究现状

1．3 国内弧面凸轮机构研究状况

1．4 本课题所要研究内容及方法

1．4．1 本课题主要研究内容

1．4．2 本课题中的技术难点及拟采用方法

2 弧面分度凸轮机构设计原理与方法

2．1 弧面分度凸轮机构的结构及工作原理

2．2 弧面分度凸轮机构运动规律特性及其选择

2．2．1 各种运动规律主要特性值对分度凸轮机构工作性能影响

2．2．2 弧面分度凸轮机构对常用的几种运动规律性能值和应用场合对比

2．3 弧面分度凸轮机构运动参数与机构的几何尺寸设计计算

2．3．1 弧面分度凸轮机构主要运动参数

2．3．2 弧面分度凸轮机构几何尺寸计算

2．4 弧面分度凸轮工作轮廓曲面的设计原理与计算方法

2．4．1 弧面分度凸轮的建模思想

2．4．2 弧面分度凸轮的数学建模

2．4．3 弧面分度凸轮机构的压力角

2．5 本章小结

3 可输出多种分度数的弧面分度凸轮机构的结构设计与研究

3．1 多种分度数输出的弧面分度凸轮机构设计的运动要求

3．2 多种分度数输出的弧面分度凸轮机构的传动方案选择与结构设计

3．2．1 分度转盘与输出轴的联接传动方案设计

3．2．2 电动机与输入轴之间的动力扭矩切换的传动方案设计

3．2．3 机构的总体结构设计

3．3 多种分度数输出机构的设计与研究

3．3．1 弧面分度凸轮机构的设计与计算

3．3．2 电磁离合器介绍与选定

3．3．3 弹性滑键换挡机构的理论分析

3．4 本章小结

4 基于Pro／Engineer的多种分度数输出机构的三维建模

4．1 Pro／Engineer Wildfire 5．0介绍

4．2 弧面分度凸轮机构的三维建模方法

4．2．1 弧面分度凸轮的三维建模

4．2．2 分度转盘的三维实体建模设计

4．3 多种分度数输出机构各零件结构的设计及三维建模

4．3．1 机构传动齿轮的设计与参数化建模

4．3．2 机构的输出轴与换挡轴结构设计与建模

4．3．3 换挡机构的结构设计与建模

4．3．4 分度箱箱体的结构设计

4．4 本章小结

5 多种分度数输出机构的虚拟样机设计与仿真分析

5．1 虚拟样机介绍

5．2 基于ADAMS的弧面分度凸轮机构的运动学仿真分析

5．2．1 创建弧面分度凸轮机构三维模型及约束

5．2．2 仿真分析数据

5．3 多种分度数输出机构的换挡轴有限元分析

5．3．1 ANSYS workbench13．0介绍

5．3．2 基于ANSYS workbench13．0换挡轴的模态分析

5．4 机构虚拟样机的运动仿真

5．4．1 建立各零件之间的运动约束

5．4．2 整机的虚拟装配与仿真

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的学术论文

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