【正文】 第一章 緒論在當(dāng)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(fù)合、智能和環(huán)保”的方向前進(jìn)，而高速、高效加工在其中扮演著重要角色。由弧面分度凸輪、從動轉(zhuǎn)盤以及在從動轉(zhuǎn)盤徑向均布的滾子組成。該機構(gòu)是用于兩垂直交錯軸間的間歇分度步進(jìn)傳動。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(gòu)已難滿足更高要求的需要。采用弧面凸輪分度機構(gòu)的弧面凸輪分度箱，它已成為當(dāng)今世界上精密驅(qū)動的主流裝置。目前己廣泛應(yīng)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。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(biāo)準(zhǔn)化系列化生產(chǎn)。在數(shù)字化加工方面也有所探索。其中，西北科技大學(xué)(原西北輕工業(yè)學(xué)院)、山東輕工業(yè)學(xué)院、大連輕工業(yè)學(xué)院、天津大學(xué)、山東諸誠恒瑞精密機械有限公司、西安科達(dá)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(xué)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(xué)院的劉興國開發(fā)了一種五坐標(biāo)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(jìn)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。弧面凸輪機構(gòu)的動力學(xué)研究弧面凸輪機構(gòu)主要是運用于高速、高精度的分度與傳動場合，動力學(xué)性能的好壞將是弧面凸輪設(shè)計與制造質(zhì)量的主要評價指標(biāo)之一。自從我國對弧面凸輪機構(gòu)進(jìn)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(gòu)的運動仿真系統(tǒng)，以對運動過程進(jìn)行模擬與仿真，進(jìn)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。此外，從加工原理上進(jìn)行改進(jìn)，探索弧面凸輪的單側(cè)加工、刀具補償加工、兩重包絡(luò)法加工，將是一個重要的研究方向。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=。選用電機型號Y112M4，轉(zhuǎn)速1500r/min，額定功率4kw?；∶娣侄韧馆啓C構(gòu)因位段形式的差異可分為A型和B型兩種結(jié)構(gòu)類型，如圖21所示。這樣便可實現(xiàn)凸輪體1的連續(xù)轉(zhuǎn)動帶動分度盤2的間歇分度運動，從而可以傳遞兩垂直交錯軸間的傳動，整個運動過程如下：圖所示的為單頭左旋弧面分度凸輪機構(gòu)，當(dāng)凸輪體旋轉(zhuǎn)時，其分度段輪廓推動滾子，使分度盤分度轉(zhuǎn)位；而當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到其停歇段輪廓時，轉(zhuǎn)盤上的兩個相鄰滾子跨夾在凸輪的圓環(huán)面凸脊上，分度盤停止轉(zhuǎn)動，所以這種機構(gòu)不必附加其他裝置就能獲得很好的定位作用，并且可以通過調(diào)整中心距來消除滾子與凸輪凸脊之間的間隙，補償磨損。分度數(shù)I和從動盤分度期轉(zhuǎn)位角參：分度數(shù)I是由弧面凸輪機構(gòu)所服務(wù)的自動機械的生產(chǎn)工藝要求決定的。在一次分度周期中從動盤的轉(zhuǎn)位角：凸輪動程角與動靜比k：凸輪轉(zhuǎn)一圈中，從動盤的轉(zhuǎn)位時間與停歇時間，之比稱為動靜比k，通常希望動靜比小一些好，動靜比越小，則在一個分度周期內(nèi)工作機構(gòu)的操作時間所占比例越大，因此生產(chǎn)率越高。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定間距為0176。、180176。、300176。常用的中心距有(50、680、100、12150、180、200)mm等。凸輪節(jié)圓半徑：在保證接觸應(yīng)力和壓力角小于許用值的前提下凸輪尺寸不宜偏大以湊使機構(gòu)盡可能緊。為了便于分析凸輪機構(gòu)從動件各種運動規(guī)律的共同特性，常把時間t、位移s、速度v、加速度a、躍度j等運動參數(shù)進(jìn)行無因次處理，用大寫字母表示相應(yīng)的無因次量。另外，Amax關(guān)系到從動件與凸輪間法向載荷，而凸輪機構(gòu)的強度主要根據(jù)凸輪接觸強度和銷軸彎曲強度來計算，因為任何應(yīng)力都與法向力成正比，所以凸輪強度也與Amax有關(guān)，Amax越小，許用應(yīng)力也越小，極限速度也越小，因此高速凸輪應(yīng)選用Amax小的曲線。下表是幾種常用運動規(guī)律的特性值，其運動規(guī)律的計算公式分別介紹如下：修正正弦運動規(guī)律：修正正弦曲線是由兩種不同周期的正弦曲線拼合而成。根據(jù)共軛曲面原理，凸輪工作廓面從動轉(zhuǎn)盤的滾子間的共軛接觸點必須滿足下列三個基本條件：(1)在共軛接觸位置，兩曲面上的一對對應(yīng)的共扼接觸點必須重合；(2)在共軛接觸點處，兩曲面間的相對運動速度必須垂直其公法線；(3)兩曲面在共軛接觸點處必須相切，不產(chǎn)生干涉，且在共扼接觸點的鄰域亦無曲率干涉。與機架相連的輔助定坐標(biāo)系,選擇的方向時，應(yīng)使面對的箭頭看, 為逆時針向；與凸輪1相連的動坐標(biāo)系。通過坐標(biāo)變換，也可以求出理論廓面的方程。大齒輪稱為蝸輪。圓柱蝸桿傳動分為普通圓柱蝸桿（阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿、法向直廓蝸桿、錐面包絡(luò)蝸桿）和圓弧蝸桿。顯然，這樣很不經(jīng)濟。另一方面z2也不能過多，當(dāng)z2＞80時(對于動力傳動)，蝸輪直徑將增大過多，在結(jié)構(gòu)上相應(yīng)就須增大蝸桿兩支承點間的跨距，影響蝸桿軸的剛度和嚙合精度；對一定直徑的蝸輪，如z2取得過多，模數(shù)m就減小甚多，將影響輪齒的彎曲強度；故對于動力傳動，常用的范圍為z2≈2870。導(dǎo)程角的大小與效率有關(guān)。但導(dǎo)程角過大，蝸桿車削困難。減速運動的動力蝸桿傳動，通常取5≤u≤70，優(yōu)先采用15≤u≤50；增速傳動5≤u≤15。因此，一般只對蝸輪輪齒進(jìn)行承載能力計算和蝸桿傳動的抗膠合能力計算。此外，閉式蝸桿傳動，由于散熱較為困難，還應(yīng)作熱平衡核算。設(shè)Fn為集中作用于節(jié)點P處的法向載荷，它作用于法向截面Pabc內(nèi)。確定各力的方向：蝸桿為主動件，蝸桿的圓周力方向與蝸桿上嚙合點的速度方向相反；蝸桿為從動件，蝸輪的圓周力方向與蝸輪的嚙合點的速度方向相同；蝸桿和蝸輪的軸向力方向分別與蝸輪和蝸桿的周向力方向相反；蝸桿和蝸輪的徑向力方向分別指向各自的圓心。普通圓柱蝸桿傳動在中間平面相當(dāng)于齒條和齒輪的傳動，故可以仿照圓柱斜齒輪推倒蝸輪的應(yīng)力計算公式。蝸輪齒面接觸疲勞強度計算　蝸輪齒根接觸疲勞強度的驗算公式為：σH≤[σ]H式中：[σ]H 蝸輪齒面的許用接觸應(yīng)力。η2油的攪動和飛濺損耗時的效率；η3軸承效率。 Ⅱ軸的設(shè)計計算Ⅱ軸上的功率Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速 Ⅱ軸的轉(zhuǎn)矩 初步確定軸的最小直徑按式初步估算軸的最小直徑。根據(jù)表軸常用幾種材料的的 及 值，取，于是得 取軸上其他部件的尺寸選擇通過畫圖確定。(3) 高效率、高精度弧面分度凸輪曲面加工及磨削機床或裝置的研制。(6) 弧面分度凸輪機構(gòu)精度指標(biāo)體系的制定、修改和完善以及檢測原理、方法和儀器的研究和制造。接下來，我們將改造參數(shù)表面形成的雙曲面和成軸對稱的二次曲面弧面表面。凸輪旋轉(zhuǎn)滾軸從動件轉(zhuǎn)動時的輸入軸輸出軸，而有關(guān)的滾軸跟隨振蕩。旋轉(zhuǎn)Ф1和Ф2的角運動的參數(shù)凸輪和從動件，分別。參數(shù)γ和d是一個圓柱表面為零。旋轉(zhuǎn)的角度是Ф1參數(shù)的凸輪運動，而平移位移S2的是，從動件。從坐標(biāo)系S3一到頂點原點的距離錐形d和旋轉(zhuǎn)軸之間的錐面和線角是γ的生成此外，指定位移的關(guān)系是S2 =S2（Ф1）。因此，坐標(biāo)給出了圓錐滾子表面，其單位正常被試在坐標(biāo)系其中u 0，d 0和0 γ主曲率和滾筒表面的主要方向都是通過對于凸輪機構(gòu)，和在S1′和S2′是S2的第一和第二導(dǎo)數(shù)Ф1，分別。因此，讓s1= 0和s2 = 0。而且，之間的輸入和輸出位移的關(guān)系，給出了Ф2=Ф2（Ф1）.方程（37）至（40）給位置矢量，單位正常時，主曲率，并為雙曲面表面的主要方向。他們使用相同的滾子半徑，從動位移，運動功能，輸入和輸出之間的軸線距離。參數(shù)和弧面凸輪盤形凸輪。為弧面凸輪凸輪輪廓。如圖10所示，為壓力角型材1和弧面凸輪2有同樣的Ф1和u的值。之間的凸輪和從動件，相互接觸面的主要 凸輪表面的曲率，相對法曲率和條件削弱均以功能的嚙合條件和限制的功能。在這里，所有的滾筒表面向外表面法線都是針對滾子。圖13。相對速度矩陣的導(dǎo)數(shù)[W13]是給予與組件參考文獻(xiàn)