非等径侧铣圆柱凸轮误差分析及刀位控制

摘要

凸轮机构是机械设备中的关键零部件，具有结构紧凑、性能可靠等诸多优点，在实现间歇运动、分度运动、较大运动升程要求及其它复杂运动要求方面具有很强的适应性。凸轮机构优良的运动特性与动力特性，需要有精确的凸轮构件来保证。凸轮是凸轮机构中的核心部分，因此凸轮必须具有较高的加工制造精度。 本文以对心直动圆柱滚子从动件圆柱凸轮机构为研究对象，以变换矩阵和共轭曲面理论为工具，应用微分几何知识，推导了圆柱凸轮的实际廓面方程。对加工中常用的非等径两坐标加工方法，推导展开平面上非等径刀具中心轨迹曲线方程及刀具创成廓面方程。 利用数学计算软件——MATLAB，对非等径两坐标加工的刀具创成廓面的理论加工误差，分别应用对应点距离误差分析法、法线距离误差分析法及最短距离误差分析法来评价。得出结论：最短距离误差分析法所得误差值最小，最能体现加工时的加工误差，是一种有效的误差计算方法，具有重要的理论意义和实际应用价值。对应点距离误差分析法只是两个对应点之间的距离，并不一定是最短距离，因此有所偏差，而利用法线求两个空间曲面之间的最短距离这种思路经过分析是不可行的。此外，给出了非等径两坐标加工的接触线方程，并绘制出曲线。 最后，简要介绍了两重包络法的加工原理，探讨了两重包络法的发展方向。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题背景及研究意义

1.1.1课题背景

1.1.2研究意义

1.2凸轮机构的分类及凸轮廓面加工方法研究概况

1.2.1凸轮机构的分类

1.2.2凸轮廓面加工方法研究概况

1.3圆柱凸轮廓面非等径加工现状

1.4主要研究内容

第二章非等径两坐标加工圆柱凸轮的刀具创成廓面及误差

2.1共轭曲面理论

2.2单参数曲面族的定义和表示

2.3直动圆柱滚子从动件圆柱凸轮廓面方程

2.3.1插图及公式中符号说明

2.3.2对心直动圆柱滚子从动件圆柱凸轮的实际廓面方程

2.4非等径两坐标加工直动圆柱滚子从动件圆柱凸轮的刀具创成廓面方程

2.4.1平面等距曲线的定义和计算

2.4.2非等径两坐标加工的刀具中心轨迹曲线方程

2.4.3非等径两坐标加工的刀具创成廓面方程

2.5非等径两坐标加工圆柱凸轮的理论误差

第三章非等径两坐标加工圆柱凸轮廓面的误差计算与分析

3.1 MATLAB数学计算软件简介

3.1.1 MATLAB概述

3.1.2 MATLAB的语言特点

3.2对应点距离误差分析法

3.2.1分析步骤与推导过程

3.2.2滚子轴向位置不变凸轮转角变化时的对应点距离误差

3.2.3凸轮转角不变滚子轴向位置变化时的对应点距离误差

3.2.4结论

3.3接触线方程及其空间曲线

3.3.1接触线

3.3.2接触线的空间曲线图

3.4法线距离误差分析法

3.4.1实际廓面的法线方程

3.4.2法线与刀具创成廓面交点

3.4.3法线距离误差公式

3.4.4 MATLAB编程计算

第四章非等径两坐标加工圆柱凸轮廓面的最短距离误差分析法

4.1最短距离误差分析法

4.1.1定义

4.1.2误差推导过程

4.2半径差为1mm时的最短距离误差

4.2.1凸轮廓面的离散和步长的选取

4.2.2滚子轴向位置不变凸轮转角变化时的最短距离误差

4.2.3凸轮转角不变滚子轴向位置变化时最短距离误差

4.3半径差为0.5mm时的最短距离误差

4.3.1滚子轴向位置不变凸轮转角变化时的最短距离误差

4.3.2凸轮转角不变滚子轴向位置变化时的最短距离误差

4.4半径差为2.5mm和4.5mm时的最短距离误差

4.5半径差对非等径两坐标加工圆柱凸轮时最短距离误差值的影响

4.5.1滚子轴向位置固定时半径差对最短距离误差值的影响

4.5.2凸轮转角固定时半径差对最短距离误差值的影响

4.6误差计算方法比较

第五章两重包络法初探

5.1两重包络法简介

5.1.1两重包络法定义

5.1.2两重包络法加工原理

5.2两重包络法刀位控制方法简介

5.3两重包络法研究展望

第六章结论与展望

6.1结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表及录用的学术论文

致谢