【正文】 弧面凸輪數(shù)控轉臺的設計摘 要：，并由其所創(chuàng)建的Ferguson公司首先進行了系列化、標準化生產。該機構是用于兩垂直交錯軸間的間歇分度步進傳動。由弧面分度凸輪、從動轉盤以及在從動轉盤徑向均布的滾子組成。由于弧面分度機構具有傳動速度高、分度精度和動力學性能好、承載能力大、可靠性好等優(yōu)點，所以廣泛應用于各種自動機械，如煙草機械、包裝機械、加工中心換刀機械手等。分度凸輪機構具有結構簡單，能自動定位以及動靜比可任意選擇的特點，與棘輪機構、槽輪機構、針輪機構等幾種傳統(tǒng)的間歇運動機構相比，更適合于要求高速、高分度精度的場合，因而廣泛應用于各種多工位自動機械、直線步進機械中。隨著自動機械向高速化、精密化、輕量化的方向發(fā)展，現(xiàn)有分度凸輪機構已難滿足更高要求的需要。關鍵詞：弧面分度凸輪，參數(shù)分析，運動仿真The globoidal indexing cam rotary tableAbstract:The globoidal indexing cam mechanism,which consists of a driving globoidal indexing cam and driven turret with four or six cylindrical rollers was firstly designed by an American,in 1920s and was manufactured by his own pany in series and globoidal indexing cam mechanism has been using in many kinds of automatic has great advantage over other indexing mechanisms,such as high speed、precise index and excellent kinetics.The indexing cam mechanisms are more suitable to the work conditions where high speed and accurate output precision are needed,and have been widely used in all kinds of multisteps machines,linear intermittent machines due to their advantages of simple structure,automatic positioning pared with other intermittent mechanisms. However,existing indexing cam mechanisms can’t meet the requirements of the fast development of automatic machines.Key words：globoidal indexing cam,Parameter analysis,Motion simulation.第一章 緒論在當代機械制造業(yè)飛速發(fā)展過程中，現(xiàn)代機床制造業(yè)正在向“高速、精密、復合、智能和環(huán)?！钡姆较蚯斑M，而高速、高效加工在其中扮演著重要角色。在發(fā)達國家，圍繞高速、高效的新型的機構，不僅在技術開發(fā)方面投入了大量精力，而且在應用推廣方面取得了前所未有的進展。弧面凸輪分度機構是由輸入軸上的弧面凸輪與輸出軸分度輪上的滾動軸承無間隙垂直嚙合，從而實現(xiàn)間歇輸出的新型傳動機構。采用弧面凸輪分度機構的弧面凸輪分度箱，它已成為當今世界上精密驅動的主流裝置。它具有高速性能好，運轉平穩(wěn)，傳遞扭矩大，定位時自鎖，結構緊湊、體積小，噪音低、壽命長等顯著優(yōu)點，是代替槽輪機構、棘輪機構、不完全齒輪機構等傳統(tǒng)間歇機構的理想產品，產品廣泛應用配套于各種組合機械、機床加工中心、煙草機械、化工灌裝機械，印刷機械、電器制造裝配自動生產線等需把連續(xù)運轉轉化為步進動作的各種自動化機械上的必備的理想功能部件?；∶嫱馆啓C構(Globoidalcammechanism)又稱為蝸形凸輪機構或滾子齒形凸輪機構，該機構可用于高速間歇分度，與傳統(tǒng)的間歇傳動機構如棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構等相比，具有傳動速度高、分度精度和動力學性能好、承載能力大、可靠性好等優(yōu)點，而且通過弧面凸輪與從動件滾子的共扼嚙合傳動，可以實現(xiàn)從動件所需要的各種運動規(guī)律。目前己廣泛應用在煙草機械、包裝機械、加工中心換刀機械手等自動機械中。，并由其所創(chuàng)建的Ferguson公司首先進行了系列化標準化生產。之后，前蘇聯(lián)、英國、匈牙利、瑞士、日本等國也相繼對弧面分度凸輪機構進行了研究，并成立有專門的生產廠家和研究機構。在弧面分度凸輪的幾何學與運動學方面。而目前，在日本、德國、俄羅斯和瑞士等國家已實現(xiàn)弧面凸輪的標準化系列化生產。由于弧面分度機構具有傳動速度高、分度精度和動力學性能好、承載能力大、可靠性好等優(yōu)點，所以廣泛應用于各種自動機械，如煙草機械、包裝機械、加工中心換刀機械手等。在加工制造方面，國外和臺灣地區(qū)大都采用范成法在數(shù)控機床上加工。范成法的理論和加工技術已經非常成熟。在數(shù)字化加工方面也有所探索。但可查到文獻不多。國外學者在弧面分度凸輪的應用方面也開展了大量的工作。我國對弧面分度凸輪的研究起步較晚，直到20世紀70年代末期才開始相關的研究工作，但經過20多年的努力，目前已在弧面分度凸輪的設計、檢測、制造等方面取得了豐碩的成果，在弧面凸輪的制造方面，國內也都是采用范成法，另外對兩重包絡法、刀位補償法和自由曲面法也做了理論研究。其中，西北科技大學(原西北輕工業(yè)學院)、山東輕工業(yè)學院、大連輕工業(yè)學院、天津大學、山東諸誠恒瑞精密機械有限公司、西安科達凸輪制造有限公司等高等院校和廠家都做了大量的研究，例如西北科技大學的曹西京等人研制了一種專門用于弧面凸輪磨削的數(shù)控磨頭，山東輕工業(yè)學院的劉興國開發(fā)了一種五坐標數(shù)控機床XH756來加工空間弧面凸輪，這種機床可以用較小的中心距來加工大中心距的弧面分度凸輪，南方航空動力機械公司從國外引進的一臺五軸加工中心，并配置了行星磨削裝置，可實現(xiàn)弧面凸輪的行星磨削。但是，這些研究大多集中在普通弧面分度凸輪方面。與傳統(tǒng)的間歇分度機構相比，弧面凸輪機構在動力學性能、承載能力、分度的精度以及分度的速度方面均有不可比擬的優(yōu)越性，被譽為是最理想的間歇傳動機構，具有廣闊的市場前景。從目前弧面凸輪機構的研究與發(fā)展分析，弧面凸輪機構未來的研究重點與方向可分為如下幾個方面:弧面凸輪機構的結構改進與創(chuàng)新針對與圓柱滾子共扼嚙合的弧面凸輪機構在實際應用中存在的缺陷，結合其他理論已相對成熟的傳動機構，如蝸輪蝸桿傳動機構、齒輪傳動機構、滾珠絲桿傳動機構等，對弧面凸輪機構在原理上和結構上進行改進，以拓寬弧面凸輪機構的應用領域。弧面凸輪機構的動力學研究弧面凸輪機構主要是運用于高速、高精度的分度與傳動場合，動力學性能的好壞將是弧面凸輪設計與制造質量的主要評價指標之一。有關弧面凸輪機構的動力學研究一直是該領域的一個難題，也將是該領域的重要研究方向。基于弧面凸輪嚙合傳動過程中的摩擦、磨損與潤滑狀態(tài)分析，改進弧面凸輪機構的設計參數(shù)，進行弧面凸輪機構的摩擦學設計，以改善其動力學特性，以及設計有效的動力學性能測試裝置，將是一個值得研究的課題?；∶嫱馆咰AD弧面凸輪是種結構復雜的空間凸輪，計算機輔助設計是實現(xiàn)弧面凸輪精確設計的唯一手段。自從我國對弧面凸輪機構進行研究以來，弧面凸輪的CAD一直是研究的重點，特別是九十年代以來，隨著三維以D軟件的問世，開發(fā)操作界面良好的弧面凸輪三維以D軟件和弧面凸輪機構的運動仿真系統(tǒng)，以對運動過程進行模擬與仿真，進行裝配干涉檢查和加工誤差的虛擬檢測將是個很有價值的研究課題?；∶嫱馆喌闹圃旒捌淅嫘扌蔚难芯炕∶嫱馆唽Ρ砻尜|量和加工精度的要求非常高，在裝配過程中，弧面凸輪機構對加工誤差特別敏感，容易出現(xiàn)裝配干涉。進行弧面凸輪的廓面修形研究，提高弧面凸輪機構的裝配性能和降低其裝配對加工誤差的敏感性，是一個很有意義的研究課題。改進弧面凸輪的加工手段，提高弧面凸輪加工精度與表面質量也一直是人們思考的主要課題。此外，從加工原理上進行改進，探索弧面凸輪的單側加工、刀具補償加工、兩重包絡法加工，將是一個重要的研究方向。目前，弧面凸輪機構還沒有完善的精度評價指標體系，也沒有專門的檢測工具。對于弧面凸輪的精度評價體系的完善以及檢測方法與手段的探索將是一個重要的研究課題。第二章 總體分析設計弧面凸輪減速器的傳動原理是基于弧面凸輪分度機構。它一改渦輪蝸桿減速器的摩擦傳動副為滾動副，使得傳動效率大為提高H90%單級傳動I=。其特點是傳動效率高,能耗低，發(fā)熱小，傳動平衡，靈敏度高，其傳動效率雄踞各類減速器之首。設計要求：工作臺面直徑小于400mm，工作臺面垂直時中心高為260mm，中心定位孔尺寸50H620，工作臺T型槽寬度14mm，總傳動比i=180，分度定位精度，重復定位精度，最大允許驅動力矩3000N/m?，F(xiàn)設減速器為二級傳動，第一級為蝸輪蝸桿傳動，=62，第二級為弧面凸輪傳動，=3。選用電機型號Y112M4，轉速1500r/min，額定功率4kw?；∶嫱馆喎侄葯C構類似于弧面蝸桿傳動，主動凸輪為輪廓呈凸脊狀的圓弧回轉與蝸桿一樣可制成單頭、雙頭或多頭，大于三頭的一般較少使用。從動轉盤上裝有沿周向均勻分布的滾子。凸輪凸脊的旋向也與蝸桿旋向定義相同，分為左旋和右旋用L表示，右旋用R表示，在實際應用當中一般采用左旋較多?；∶娣侄韧馆啓C構因位段形式的差異可分為A型和B型兩種結構類型，如圖21所示。A型凸輪定位段是凸脊，分度盤上的兩個滾子跨夾在凸