具有急回特性的插齿机主运动机构的研究与设计

发布时间：2020-08-02 17:25

【摘要】： 传统的插齿机主运动机构采用曲柄滑块机构,滑块往复运动速度为变化范围较大的变速运动,插齿加工时,需要增加切入和切出较长一段空切行程,才能获得比较均匀的切齿工作行程切削速度。曲柄滑块机构往复运动不具有急回特性,在同样的往复频率下,插齿行程和空回行程占据同样的时间,限制加工效率的提高。为了获得工作行程内速度均匀特性,缩短工作空行程,提高回程速度,本文进行具有急回特性的双曲柄滑块六杆机构在插齿机主运动的应用研究与设计。本文首先研究了当前国内外插齿机领域相关技术现状和发展趋势。然后针对插齿机主运动机构的设计要求,进行了具有急回特性的双曲柄滑块六杆机构方案设计。通过对机构运动规律和结构特点的分析,建立该机构的运动学模型,分析了关键构件的位移、速度和加速度特性。以主运动构件在工作行程内速度均匀为优化目标建立目标函数,以该机构的各个构件尺寸为设计变量确定约束条件,建立数学模型,应用优化软件,求解出优化结果。以三维建模软件SolidWorks软件为设计平台,建立了双曲柄滑块六杆机构的三维几何模型。将该模型导入到机械系统仿真软件ADAMS/View中,利用其交互的图形界面和仿真单元库,构建了该机构的运动仿真模型,并进行仿真求解。从仿真结果可以看出,该机构的尺寸优化,可以大大改善插齿机运动性能,提高插削效率。根据插齿机总体结构尺寸及位置要求,结合优化的机构尺寸,建立了该机构的数字样机模型,并进行机构设计的结构评价,在物理样机制造之前,应消除各零部件的设计缺陷,以缩短开发时间,节约开发成本,提高设计质量。在此基础上进行了工程详细设计,绘制出了结构装配图。对设计出的机构,再次进行运动仿真,验证了该结构应具有的运动特性。应用有限元分析软件,对主运动机构驱动箱进行了模态分析,得出其固有频率,并给出了相应的主振型图。对主运动机构关键零件进行动态静力分析,连杆为平面运动,产生较大的惯性力。对应机构的薄弱环节所能承受的最大支反力,求解主动件的最大角速度,为高速插齿机的研究提供参考依据。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH112
【图文】：

特性图,曲柄滑块机构,双曲柄,六杆机构

分杆件尺寸并增加了一些活动构件，减轻了改装的复杂程度。2.1.3 工作原理图2.1所示的双曲柄滑块六杆机构工作原理是，先由双曲柄机构将运动源传来的等速转动变为不等速转动，再由曲柄滑块机构将不等速转动变为滑块的具有急回特性的往复直线运动。其中，ABCD构成双曲柄机构，DEF构成曲柄滑块机构，杆件CD与DE是刚性联接，其夹角为φ ；AB是主动曲柄，它以角速度1ω 顺时针转动

几何关系

可以确定各构件及其上某些点的加速缺少的前提条件。在机械中，要对其运动强度、振都与动载荷或惯性力的大小和变化有关。因此，对杆滑块机构的运动过程中，滑块作往复直线运动，动曲柄轴的运动较为复杂，相对主动曲柄来说是从，在实际分析中，为使问题简化，以从动曲柄轴为动和往复运动。这样，图2.1所示的六杆机构可看作块机构的综合，故可分别对其进行运动分析。这两键部件滑块在作往复运动时，其速度和加速度都是值及变化规律对双曲柄连杆机构以及插齿机整体的该双曲柄滑块六杆机构运动学的主要任务就是研究1 2 3 4l l l l 的运动分析

曲柄滑块机构,泰勒公式,位移分析,滑块

滑块位移分析：2 2 25 6 5 6 5 3 6 5 32 25 35 6 5 3 626cos sinsincos 1F DFS l l S l l l l lll l l llθ φ θ φθ φθ φ= + = + = + （－）（－）（－）（－）令2 25 326lsinxlθ φ=（－）， f ( x ) = 1 x将其展开为 x = 0的一阶泰勒公式：f ( x ) = f (0) + f ′(0) xf (0) = 1，01 1(0)2 12xfx= ′ = = 1( ) 12∴ f x ≈ x故有图 2.3 曲柄滑块机构

【参考文献】