【正文】 析表明：當 ?? 5~3?A? 時，式（ 9）中的 B? 近似等于 ??? 、式（ 10）中的 B?? 近似等于 ???? ，那么用下式作為 B點和 B′ 點的共用理論廓線方程其誤差很小。????????CBOCBCBOCB LLFBODy LLCFDCx ? ? ? ? ?（ 10a） 將式（ 1）分別代入 上 式，并令 LLLL CBBCOC ???39。又由于內(nèi)凸輪廓線與擺桿 4 及其上安裝的兩個凸輪滾子具有幾何封閉的要求，所以在凸輪理論廓線上 B? 之間的峰（谷）數(shù)只能為 ?n （ ?n 0、 3 ? ）。因此，該內(nèi)凸輪 — 齒輪組合機構(gòu)具有 NGW 周轉(zhuǎn)輪系的特性。 4 振動攻絲運動分析 為了滿足振動攻絲要求，步進電機必須做進多退少的運動，現(xiàn)將運動沿圓周方向展開，就可得如圖 3 的運動模型 . 假設(shè)以 O點為零點開始啟動電機，電機從 O點正轉(zhuǎn)前進 mq步 (時間為 T1)到達 A點，然后反轉(zhuǎn)后退 mn步 (時間為 T2) 到達 B 點；又由 B 點再正轉(zhuǎn) mq步到達 C點，如此循環(huán)下去，直到加工完畢 . 圖 3 步進電機的運動模型 Movement model of stepping motor 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 13 現(xiàn)以絲錐中徑上的某一點進行運動分析，假設(shè)振動攻絲周期為 T（ T=T1+T2），則在一個周期內(nèi)該點的位移 x(t)為： 式中： k=θ ； θ b— 步進電機步距角； mp— 步進電機脈沖頻率； do— 絲錐中徑 . 其波形圖如圖 4. 將上述周期性振 動，利用傅立葉級數(shù)展開可得 x(t)的頻譜為： x(t)=(k/2T)(2T21T2)+2k/w ［ 2cos(nwT1/2arctg1/nπ) .sin nw(tT1/2)tc/ nw(tcT1)］ 由 x(t)的頻譜可知，施加給絲錐的外激勵 x(t)，它具有直流分量和交流分量兩部分 .其直流分量相當于給絲錐提供勻速運動的量，顯然它直接影響振動攻絲生產(chǎn)率 .而其交流分量則是由一系列簡諧振動的合成 .根據(jù)簡諧振動合成的周期性條件（屈維德 ,1992） 其結(jié)果仍然保持周期性 .通過上面的頻譜分析，可知絲錐進多退少的運動是由勻速旋轉(zhuǎn)運動和有規(guī)律振動的疊加 .這就從理論上證明了 “ 進多退少 ”這一種運動方式，能夠滿足振動攻絲的要求 .因此，只要通過合理地選擇振動攻絲的工藝參數(shù)，就可以獲得最佳振動攻絲效果 . 由上述分析可知 x(t)的直流分量，直接影響振動攻絲的生產(chǎn)率，所以為了使振動攻絲具有一定的生產(chǎn)實際意義，則就要求其直流分量(k/2T)(2T21T2)≥0 即可得： (2(T1/T)21)≥0 ∵k .T/2＞ 0 ∴2(T 1/T)21≥0 即可得： T1/T≥ 又因為振動攻絲有效切削時間 tc=T1(TT1) ∴ 就有 tc/T＞ 由上面分析可知，當且僅當 tc/T＞ 時，其直流分量才大于零 .因此振動攻絲實驗在選取工藝參數(shù)時，必須要使相對凈切削時間比大于 才具有實際生產(chǎn)意義 . 圖 4 步進電機波形圖 Wave shape of stepping motor 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 15 第二章 內(nèi)凸輪齒輪組合機構(gòu)的原理與尺度綜合 圖 1所示為內(nèi)凸輪齒輪組合機構(gòu)簡圖 ,該機構(gòu)主要由內(nèi)凸輪 1,凸輪擺桿 3,系桿 4 和太陽輪 5 等組成。4)振動切削中 ,材料破壞過程與普通切削的擠壓滑移過程有區(qū)別 ,它由每次沖擊都產(chǎn)生微細破壞而完成切削 . 4 振動切削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢 隨著傳統(tǒng)加工技術(shù)和高新技術(shù)的發(fā)展 ,振動切削技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛 ,振動切削研究日趨 深入 ,主要有一下幾個方面 : 研制和采用新的刀具材料 在現(xiàn)代產(chǎn)品中 ,鈦合金、純鎢、鎳基高溫合金等難加工材料所占的比例越來越大 ,對機械零件加工質(zhì)量的要求越來越高 .為了更好地發(fā)揮刀具的效能 ,除了選用合適的刀南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 9 具幾何參數(shù)外 ,在振動切削中 ,人們將更多的注意力轉(zhuǎn)為對刀具材料的開發(fā)與使用上 ,其中突然金剛石、人造金剛石和超細晶粒的硬質(zhì)合金材料的研究和應(yīng)用為主要方向 . 拓寬振動切削加技術(shù)的應(yīng)用范圍 振動切削技術(shù)將主要應(yīng)用于 : 難加工金屬材料 。 本畢業(yè)設(shè)計是在 我的導(dǎo)師 張杰教授的精心指導(dǎo)下完成的， 導(dǎo)師的 嚴謹 治學(xué)的態(tài)度 、淵博的知識、無私的奉獻精神 使我深受啟迪。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容 編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。內(nèi)凸輪廓線光滑連續(xù)且具 周行性，理論廓線方程通式以顯函數(shù)的形式給出，易于數(shù)控加工編程。 隨著制造業(yè)水平的不斷提高 ,振動切削越來越顯示出其優(yōu)越性 .周向振動切削加工理論應(yīng)用于孔加工時 ,如何使主軸實現(xiàn))s in (0 atA??? ?? 輸出運動規(guī)律就成了周向振動孔加工設(shè)備設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵 ,國內(nèi)外許多專家做了大量的研究工作 .現(xiàn)有的研究成果表明 ,關(guān)于 )s in (0 atA??? ?? 切削運動規(guī)律實現(xiàn)的基本思路是 :在刀具與工件之間實現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動分量 0? 與擺振分量 )sin(atA? 的合成 . 本設(shè)計中的 振動攻絲是在普通攻絲的基礎(chǔ)上，疊加上一個沿螺旋方向振動的切削方法 .它把連續(xù)的切削運動變成斷續(xù)的切削運動，將有限的能量集中為脈沖形式釋放出來，從而改善了攻絲的切削性能 .按照振動與切削主運動的相對運動形式的不同，振動攻絲可分為 4種形式 (圖 1). 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 8 方案分析 在上述 4種形式中， b、 c 和 d工件都有運動，這就使得整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，故不宜采用 .而對于 a只有絲錐運動，因而可通過簡單機構(gòu)予以實現(xiàn) . 故本 設(shè)計采用 a方案 . 本設(shè)計的內(nèi)凸輪齒輪式主軸激振器的切削主運動為刀具轉(zhuǎn)動刀具擺振 .采用內(nèi)凸輪齒輪組合機構(gòu)為傳動原理 ,設(shè)計出來的回轉(zhuǎn)振動擠壓攻絲機 ,能實現(xiàn)對塑性較好的材料進行振動擠壓攻絲 . 3 振動切削本質(zhì)與機理的研究 振動 切削不同于常規(guī)的切削加工 ,其工藝效果與常規(guī)切削加工亦有顯著不同 .為了認識和掌握振動切削本質(zhì) ,更好地運用振動切削規(guī)律 ,人們對振動切削的機理進行了一系列探索和研究 . 山東工業(yè)大學(xué)張勤河等人通過對 超聲振動鉆削加工陶瓷的研究 ,認為是靜態(tài)負載的接觸力與沖擊力同時作用在工件上 .他們在試驗研究中用 掃描電鏡觀察陶瓷的加工表面 ,得出金剛石刀具顆粒如同一個個小壓頭 ,在作用于工件表面瞬間產(chǎn)生裂紋與裂紋的擴展 .從無螺紋表面質(zhì)量的主要因素 ,振動切削不同于常規(guī)切削 — 刀具擠壓工件 ,使工件產(chǎn)生塑性變形 ,振動切削在一個周期內(nèi)切削長度小 ,刀具切削工件的瞬時速度較高 ,切削時間短 ,刀具與工件間斷分離 ,切削液能進入切削區(qū) ,切削溫度降低 ,破壞了積 屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生 ,即便產(chǎn)生積屑瘤也難以附在刀具上 .刀具與切屑的分離作用是振動切削最根本的特點 ,正是這一特點才使得刀尖每次能以極大的加速度沖擊工件進行切削 . 南京理工大學(xué)芮小健等人從切削過 程分析著手 ,研究了振動切削過程中刀具與被切削工件之間的力學(xué)作用規(guī)律 ,得出如下結(jié)論 :1)刀具以沖擊載荷作用于被切材料 ,其動態(tài)應(yīng)力波作用是改善切削效果的一個主要因素 。振動切削中刀具與工件相互作用的力學(xué)分 析 。那么，主從動件的配置方案亦有兩個：一個是以內(nèi) 凸輪 1 和系桿 4 為主動構(gòu)件， 以太陽輪 5 為從動構(gòu)件；另一個是以內(nèi)凸輪 1 和太陽輪 5為主動構(gòu)件，以系桿 4為從動構(gòu)件。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 17 圖 3 傳 動 路 線 圖 2 凸輪機構(gòu)綜合 凸輪平衡圓半徑與構(gòu)件長度的關(guān)系 如圖（ 4）所示 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 18 定義：以凸輪轉(zhuǎn)動中心 O 為圓心，以 hrr ba ?? 為半徑的圓為凸輪的平衡圓。39。 公式（ 9）和公式（ 10）分別為凸輪滾子 B和 39。 ： 上述介紹了內(nèi)凸輪齒輪組合機構(gòu)的原理，建立了內(nèi)凸輪平衡圓的概念，給出了內(nèi)凸輪齒輪組合機構(gòu)的尺度綜合方法。經(jīng)圖形分析，花鍵套上對稱分布 6個齒一邊 3個，連桿上做 2個齒，根本上述齒輪的參數(shù) 畫出齒輪的齒形，如下圖 （ a） 所示： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 28 （ a） 2．在圖（ a）中根據(jù)結(jié)構(gòu)分析確定： 銷子的直徑 d＝ 12 mm 連桿的最小輪廓寬度 L＝ 10 mm 連桿上安裝的滾子直徑 d＝ 20mm 3．花鍵的選擇 據(jù)分析選用花鍵的尺寸為 BDdN ??? ＝ 628216 ??? 根據(jù)花鍵的尺寸確定與其相配合的軸承： 軸承型號為 7000108 , 96840 ????? BDd 如下圖（ b）所示 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 29 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 30 第 五 章 機械式周向振動主軸激振器的原理與結(jié)構(gòu) 1 概述 周向振動切削加工理論應(yīng)用于孔類表面加工時，實現(xiàn) ? = 0? + A? Sin(at)的主軸運動規(guī)律是周向振動孔加工設(shè)備設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵。 2 傳動原理分析 周向振動鉆床主軸激振器的傳動原理如圖 1所示。則 H1? 可表示為： H1? = H???1 ? ? ? ? ? ? （ 2） 設(shè)內(nèi)凸輪的 峰（谷）數(shù)為 N，則擺桿 4 的擺動頻率（每秒往復(fù)次數(shù)） f 為： f =（ H???1 ） N /（ 2? ）? ? ? ? ? ? ? ?（ 3） 式中： f 的單位為 ZH ； 設(shè)凸輪副的傳動比為 )(14iti（ it 為凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù)）、四桿機構(gòu) CBAOC 的傳動比為 )(46ili（ il 為四桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)），則串聯(lián)組合機構(gòu)輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)臂 6 角速度 H6? 為： H6? = H1? )(14iti )(46ili ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 4） 當取四 桿機構(gòu)的傳動比 )(46ili=1（即四桿機構(gòu)為平行四邊形機構(gòu)）、凸輪副的傳動比 )(14iti所決定的擺桿 4 運動規(guī)律為簡諧振動，且角速度的振幅為 A? ，則原組合機構(gòu)輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)臂 6的絕對角速度 6? 即機構(gòu)的輸出角速度 ? 就可表示為： ? = 6? = 0? ＋ A? Sin（ at） ? ? ? ? ? ? ? ?（ 5） 式中： 0? = H? ； A? 是凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù) it 和運動參數(shù) 1? 、 H? 的函數(shù)； a=2 f? =（ H???1 ） N ? ? ? ? ? ? ? ? （ 6） 綜上 所述 ，只要合理的設(shè)