内平动分度凸轮机构动力学与实验研究

发布时间：2017-06-01 10:16

  本文关键词：内平动分度凸轮机构动力学与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：内平动分度凸轮机构是一种新型的间歇机构,具有结构简单、体积小、分度数大以及承载能力大的优点,所以具有广阔的应用前景。本文在介绍内平动分度凸轮机构的传动原理的基础上,确定了设计参数,提出了机构的设计流程,计算了同时啮合针齿数；建立了考虑构件弹性的多自由度动力学方程,讨论了主要参数对机构一阶固有频率的影响；并进行了实验样机的研制和实验。首先,本文介绍了内平动分度凸轮机构的传动原理。采用了两片凸轮相位错开1800的布置,理论上平衡了摆动力。其次,本文阐述了内平动分度凸轮机构设计的基本流程及主要内容,对设计参数选择,以及基本构件的设计等作了重点说明。在已经确定凸轮-针齿副啮合力的基础上,对整个机构的重要部件进行了强度设计。然后,本文建立了考虑构件弹性的10自由度动力学方程,采用封闭解法求解响应,并对求解出的一阶固有频率较低的原因做了分析,确定了敏感参数,给出了提高一阶固有频率的措施和最优参数。最后,本文对内平动分度凸轮机构实验样机进行研制,重新设计零件,样机的试运行证明了内平动分度凸轮机构的运动是可行的,并对样机的振动信号和噪声进行了测试和分析。
【关键词】：设计流程 内平动分度凸轮机构 动力学方程 一阶固有频率
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 常见的分度凸轮机构10-11
• 1.3 分度凸轮机构的国内外研究现状11-15
• 1.3.1 分度凸轮机构的几何学及结构设计研究现状11-12
• 1.3.2 分度凸轮机构动力学的发展概述和研究现状12-15
• 1.4 动力学模型的求解方法15
• 1.4.1 数值积分方法15
• 1.4.2 振型叠加法15
• 1.4.3 封闭解法15
• 1.5 本论文的主要研究内容15-17
• 2 内平动分度凸轮机构的设计过程概述与强度校核17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 设计流程17-18
• 2.3 机构传动原理介绍18-19
• 2.3.1 机构的结构形式和传动原理18-19
• 2.3.2 机构的特点19
• 2.4 机构主要设计参数19-23
• 2.4.1 机构主要设计参数19-20
• 2.4.2 机构主要设计参数的确定过程20-21
• 2.4.3 机构主要构件设计过程21-23
• 2.4.4 机构零件种类23
• 2.5 内平动分度凸轮机构关键构件强度校核23-27
• 2.6 机构整体情况27-28
• 2.7 本章小结28-29
• 3 内平动分度凸轮机构受力状态的判别29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 受力原则分析29-30
• 3.2.1 凸轮和针轮的相对速度瞬心29-30
• 3.2.2 针齿受力原则分析30
• 3.3 凸轮-针齿啮合状态的数学表达30-35
• 3.3.1 凸轮实际廓线与针齿接触状态30-32
• 3.3.2 针齿理论受力状态的数学表达32-35
• 3.4 各啮合针齿实际受力区间35-36
• 3.4.1 与第一片凸轮啮合各针齿实际受力区间35-36
• 3.4.2 与第二片凸轮啮合各针齿实际受力区间36
• 3.5 两个外形参数对于各针齿实际受力区间的探索性研究36-40
• 3.5.1 偏心距e对于各针齿受力区间的影响36-39
• 3.5.2 针齿分布圆半径R_z对于各针齿实际受力区间的影响39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 4 内平动分度凸轮机构动力学建模及分析41-61
• 4.1 引言41
• 4.2 凸轮的重心的调整41-42
• 4.3 直齿轮啮合刚度k_d凸轮—针齿接触刚度K_c42-49
• 4.3.1 直齿轮啮合刚度K_d42-44
• 4.3.2 凸轮—针齿接触刚度k_c44-49
• 4.4 凸轮单齿等效扭转刚度k_(ei)和凸轮总等效扭转刚度k_e49-53
• 4.5 内平动分度凸轮机构动力学建模53-58
• 4.5.1 计算模型53-54
• 4.5.2 刚度矩阵54-55
• 4.5.3 质量矩阵、广义坐标矩阵和外力矩阵55-56
• 4.5.4 机构固有频率计算56-57
• 4.5.5 机构最低固有频率57-58
• 4.5.6 输出轴的响应58
• 4.6 凸轮刚度等效假设验证58-59
• 4.7 设计参数灵敏度和提高低阶频率的措施59-60
• 4.7.1 设计参数灵敏度59
• 4.7.2 提高低阶频率的措施59-60
• 4.8 本章小结60-61
• 5 样机实验结果和分析61-71
• 5.1 实验准备61-62
• 5.1.1 实验系统61-62
• 5.1.2 实验步骤62
• 5.1.3 实验目的62
• 5.2 样机的启动转速、稳定最低转速62-63
• 5.3 样机噪声实验63-67
• 5.3.1 电机性能测试63-64
• 5.3.2 样机噪声实验64-67
• 5.4 样机振动测试实验67-69
• 5.4.1 输入轴转速为150r/min时的振动时域和频谱信号67-68
• 5.4.2 输入轴转速为240r/min时的振动时域和频谱信号68
• 5.4.3 输入轴转速为300r/min时的振动时域和频谱信号68-69
• 5.5 实验中出现的问题及分析69-70
• 5.6 本章小结70-71
• 6 结论71-72
• 7 展望72-73
• 8 参考文献73-78
• 9 攻读硕士学位期间发表论文情况78-79
• 10 致谢79

【参考文献】

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1 王其超，马丽敏，，肖正扬;新型点啮合式弧面分度凸轮机构的设计与制造[J];机械科学与技术;1996年02期

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本文编号：412364