【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。輸出運(yùn)動(dòng)規(guī)律.解決了周向振動(dòng)鉆床主軸激振驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的技

　　

【正文】 ，故 其 尺寸不宜過(guò)大，在本設(shè)計(jì)中齒輪 1 安裝在 花鍵套上與花鍵套制造連 為 一 體 ，齒輪 2 制造 在 擺桿上，兩齒輪的嚙合是在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)嚙合，故齒數(shù)過(guò)多話不但不起作用而且使機(jī)構(gòu)笨重還增加加工的難度，既浪費(fèi)時(shí)間又耗費(fèi)金錢(qián) 。經(jīng)圖形分析，花鍵套上對(duì)稱(chēng)分布 6個(gè)齒一邊 3個(gè)，連桿上做 2個(gè)齒，根本上述齒輪的參數(shù) 畫(huà)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(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 28 （ a） 2．在圖（ a）中根據(jù)結(jié)構(gòu)分析確定： 銷(xiāo)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(hào)為 7000108 , 96840 ????? BDd 如下圖（ b）所示 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 29 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 30 第 五 章 機(jī)械式周向振動(dòng)主軸激振器的原理與結(jié)構(gòu) 1 概述 周向振動(dòng)切削加工理論應(yīng)用于孔類(lèi)表面加工時(shí)，實(shí)現(xiàn) ? = 0? + A? Sin(at)的主軸運(yùn)動(dòng)規(guī)律是周向振動(dòng)孔加工設(shè)備設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外許多研究者在周向振動(dòng)孔加工設(shè)備（或裝置）研究方面做了大量的工作?，F(xiàn)有研究成果? = 0? + A? Sin(at)切削運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本思路是：在機(jī)床主軸與工件之間實(shí)現(xiàn)勻速運(yùn)動(dòng)分量 0? 與振動(dòng)運(yùn)動(dòng)分量 A? Sin(at)的合成。其實(shí)現(xiàn)方法有兩種：第一種方法是給鉆床主軸施加一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)分量 0? ，在鉆床工作臺(tái)上安裝一個(gè)主軸激振器，帶動(dòng)工件實(shí)現(xiàn)周向振動(dòng)運(yùn)動(dòng)分量 A? Sin(at)。第二種方法是在車(chē)床類(lèi)設(shè)備上進(jìn)行孔加工，讓工件隨車(chē)床主軸一起旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)勻速運(yùn)動(dòng)分量 0? ，在車(chē)床尾座（或刀架）上安裝一個(gè)激振器，帶動(dòng)刀具實(shí)現(xiàn)振 動(dòng)分量 A? Sin(at)。第一種方法由于工件隨激振器一起振動(dòng)，因而振動(dòng)質(zhì)量系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性力矩均較大，故振動(dòng)頻率不會(huì)太高（≤ 100 ZH ） ??1 。第二種方法是基于車(chē)床實(shí)現(xiàn)的，故其僅適宜于回轉(zhuǎn)體類(lèi)工件上的孔加工。本文介紹的專(zhuān)利技術(shù)周向振動(dòng)鉆床主軸激振器能夠使鉆床主軸實(shí)現(xiàn) ? = 0? + A? Sin(at)合成運(yùn)動(dòng)規(guī)律輸出，解決了周向振動(dòng)鉆床主軸激振器設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵，為周向振動(dòng)切削加工理論應(yīng)用于孔類(lèi)表面加工提供了設(shè)備技術(shù)保證。 2 傳動(dòng)原理分析 周向振動(dòng)鉆床主軸激振器的傳動(dòng)原理如圖 1所示。其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由滾子擺桿從動(dòng)件內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu)與平面四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成的一個(gè)內(nèi)凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)。該平面機(jī)構(gòu)的活動(dòng)構(gòu)件數(shù) 5?n ，低副數(shù) 6?LP ，高副數(shù) 1?hP ，故其自由度 F 為 [2] 223 ???? hL PPnF ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ⑴ 可見(jiàn)，該凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)為兩自由度機(jī)構(gòu)。 分別取內(nèi)凸輪 1和系桿 5 為主動(dòng)構(gòu)件，并給其輸入勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 1? 、 H? 。由于擺桿 4與系桿 5鉸接 ,當(dāng)凸輪 1的轉(zhuǎn)動(dòng)速度1? =0，系桿 5以角速度 H? 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，擺桿 4除了繞 C 點(diǎn)擺動(dòng)以外，同時(shí)還繞 O點(diǎn)公轉(zhuǎn)。因此，該凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)具南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 31 有周轉(zhuǎn)輪系的特性。為便于分析，給機(jī)構(gòu)附加一個(gè)“ H? ”勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為滾子擺桿從動(dòng)構(gòu)件內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu)與四桿機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)。 設(shè)串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)中內(nèi)凸輪 1 的轉(zhuǎn)速為 H1? 。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(dòng)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(dòng)比為 )(14iti（ it 為凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù)）、四桿機(jī)構(gòu) CBAOC 的傳動(dòng)比為 )(46ili（ il 為四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)），則串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)臂 6 角速度 H6? 為： H6? = H1? )(14iti )(46ili ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 4） 當(dāng)取四 桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比 )(46ili=1（即四桿機(jī)構(gòu)為平行四邊形機(jī)構(gòu)）、凸輪副的傳動(dòng)比 )(14iti所決定的擺桿 4 運(yùn)動(dòng)規(guī)律為簡(jiǎn)諧振動(dòng)，且角速度的振幅為 A? ，則原組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)臂 6的絕對(duì)角速度 6? 即機(jī)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(yùn)動(dòng)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)計(jì)內(nèi)凸輪的廓線方程，就能使鉆床主軸激振驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)周向振動(dòng)切削所需要的 ? = 0? + A? Sin(at) 振動(dòng)切削合成運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 3．機(jī)構(gòu)分析 依據(jù)圖 1 所示傳動(dòng)原理，設(shè)計(jì)的激振器具有如下主要特點(diǎn)： 2. 凸輪采用內(nèi)廓線型式，擺桿 4 及后接四桿機(jī)構(gòu)完全置于內(nèi) 凸輪的空腔內(nèi)。 3. 內(nèi)凸輪 1與擺桿 4 上對(duì)稱(chēng)安裝的兩個(gè)凸輪滾子 2同時(shí)接觸 ，凸輪副結(jié)構(gòu)尺寸采用幾何封閉設(shè)計(jì)。 4. 運(yùn)動(dòng)輸入構(gòu)件內(nèi)凸輪 1 和系桿 5與輸出臂 6具有同軸式結(jié)構(gòu)。 5. 凸輪副采用對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)擺桿結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功率分流傳遞。 6. 連桿 3 采用低副高代，降低了 ZDZ 系列激振器中小規(guī)格的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度。 7. 振動(dòng)系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小。 8. 體積小，重量輕。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 32 第六章 內(nèi)凸輪齒輪式主軸激振器的原理與結(jié)構(gòu) 述 隨著制造業(yè)水平的不斷提高 ,振動(dòng)切削越來(lái)越顯示出其優(yōu)越性。周向振動(dòng) 切削加 工 理論應(yīng)用 于孔加工時(shí)，如何使主軸實(shí)現(xiàn) )s in (0 atA??? ?? 輸出運(yùn)動(dòng)規(guī)律就成了周向振動(dòng)孔加工設(shè)備設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家，現(xiàn)有的研究成果表明 ,關(guān)于 )s in (0 atA??? ?? 切削運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)的基本思路是 :在刀具與工件之間實(shí)現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)分量 0? 與擺振分量 )sin(atA? 的合成 ，如圖 1(a),(b)所示。 對(duì)圖 1（ a）而言，由于要求工件作 )sin( taA ??? 規(guī)律的擺振運(yùn)動(dòng)，故其僅適應(yīng)于質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均不大的中小尺寸工件 的振動(dòng)切削。對(duì)圖 (b)而言，由于工件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故其僅適宜回轉(zhuǎn)體工件的振動(dòng)切削。 本 設(shè)計(jì) 的內(nèi)凸輪 — 齒輪式主軸激振驅(qū)動(dòng)器的切削主運(yùn)動(dòng)如圖 1(c)所示。該主軸激振驅(qū)動(dòng)器不僅能夠使機(jī)床主軸實(shí)現(xiàn) 0? 與 )sin( taA ??? 合成運(yùn)動(dòng)規(guī)律輸出，且由于凸輪副壓力角較小而增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力傳遞能力，有效地解決了周向振動(dòng)鉆床主軸激振驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)，為周向振動(dòng)鉆床的產(chǎn)業(yè)化推廣提供了技術(shù)保障。 自由度分析 內(nèi)凸輪 — 齒輪式主軸激振驅(qū)動(dòng) 器的傳動(dòng)原理如圖 2所示。其主要由內(nèi)凸輪 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 33 凸輪滾子 擺桿 系桿 太陽(yáng)輪 5 和機(jī)架 6等構(gòu)件組成。該機(jī)構(gòu)屬平面機(jī)構(gòu)，其活動(dòng)構(gòu)件數(shù) 4?n ，低副數(shù) PL=4，高副數(shù) Ph=2，故其自由度 （ 2） ： F=3n2PLPh 224243 ?????? （ 1） 可見(jiàn)，該內(nèi)凸輪 — 齒輪組合機(jī)構(gòu)為兩自由度組合機(jī)構(gòu)。 圖 3 傳動(dòng)路線圖 主從動(dòng)構(gòu)件分析 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 34 由圖 2 分析可知，由于內(nèi)凸輪副的存在，運(yùn)動(dòng)和 動(dòng)力的合理傳動(dòng)路線有兩條，如圖 3 所示。那么，主從動(dòng)件的配置方案亦有兩個(gè)：一個(gè)是以?xún)?nèi)凸輪 1 和系桿 4 為主動(dòng)構(gòu)件，以太陽(yáng)輪 5 為從動(dòng)構(gòu)件；另一個(gè)是以?xún)?nèi)凸輪 1 和太陽(yáng)輪 5為主動(dòng)構(gòu)件，以系桿 4為從動(dòng)構(gòu)件。本 設(shè)計(jì) 以第一個(gè)方案為例分析 傳動(dòng)原理 給主動(dòng)構(gòu)件內(nèi)凸輪 1 和系桿 4分別輸入一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 1? 、 H? ，那么擺桿 3在繞 G 點(diǎn)擺振的同時(shí)還繞 O 點(diǎn)作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。可見(jiàn)，該內(nèi)凸輪 — 齒輪組合機(jī)構(gòu)具有 NGW 周轉(zhuǎn)輪系的特性。為了分 析方便，給機(jī)構(gòu)附加一個(gè)“ H? ”勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為滾子擺桿從動(dòng)件內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)。 設(shè)串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)中內(nèi)凸輪 1 的轉(zhuǎn)速為 H1? ，則： H1? H?? ?? 1 （ 2） 約定內(nèi)凸輪廓線上一個(gè)升降周期為凸輪的一個(gè)峰谷，并設(shè)內(nèi)凸輪的峰谷數(shù)為 N ，則擺桿 3 的擺動(dòng)頻 率（每秒往復(fù)次數(shù)） f 為： f = ????? 2/)(2/ 11 NN HH ???? （ 3） 設(shè)凸輪副的傳動(dòng)比為 Htii )(13（ it 為凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù)），齒輪副的傳動(dòng)比為 Hzii )(35（ iz 為齒輪的齒數(shù)），則串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件太陽(yáng)輪 5的角速度 H5? 可表示為： H5? = HH tacH zH tHiii izzii 1)(13)(35)(131 ?? ?????? （ 4） 當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比 Htii )(13所決定的擺桿 3的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為簡(jiǎn)諧振動(dòng)，且角速度的振幅為 A? ，則原組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件太陽(yáng)輪 5的絕對(duì)角速度 5? 即就是機(jī)構(gòu)的輸出角速度就可以表示為： 5? = H? ??? Aaczz ? )( taSin ? （ 5） 式中： A? 是凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù) it 和運(yùn)動(dòng)參數(shù) 1? 、 H? 的函數(shù)； a 是凸輪擺桿3 的振動(dòng)圓頻率。 ?????? )(2 1 Hfa ??? N （ 6） 綜上，該內(nèi)凸輪 — 齒輪組合機(jī)構(gòu)屬兩自由度平面機(jī)構(gòu)，具有 NGW 周轉(zhuǎn)輪系的運(yùn)動(dòng)特性。當(dāng)給主動(dòng)構(gòu)件內(nèi)凸輪 1和系桿 4 分別輸入一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)規(guī)律為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)與周向擺振的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。 3 結(jié)構(gòu)分析 如圖 4 所示為內(nèi)凸輪齒輪式主軸激振器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 35 該機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)如下： ○ 1 凸輪采用內(nèi)廓線型式，擺桿 3 及后接的齒輪副等完全置于內(nèi)凸輪的空腔內(nèi)，運(yùn)動(dòng)輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件采用同 軸式結(jié)構(gòu)，體積小，重量輕。 ○ 2 齒輪與擺桿一體化設(shè)計(jì)，使構(gòu)件功能更加集成。 ○ 3 齒輪副采用硬齒面無(wú)側(cè)隙設(shè)計(jì)，有效的減少了因齒側(cè)間隙而產(chǎn)生的剛性沖擊，提高了機(jī)器的使用壽命，降低了噪音。 ○ 4 齒輪副采用對(duì)稱(chēng)布置兩個(gè)擺桿 3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)功率分流傳遞。 ○ 5 無(wú)側(cè)隙齒輪副正比例地將 擺桿 3 的擺振運(yùn)動(dòng)傳遞給太陽(yáng)輪 5,降低了主軸激振器的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)難度。 ○ 6 采用齒輪副傳動(dòng)，有利于在滿(mǎn)足 同心條件的前提下增加凸輪副機(jī)架長(zhǎng)度，從而有效地減少了凸輪副的壓力角，增加了激振器的動(dòng)力傳遞能力，同時(shí)降低了 ZDZ 系列中小規(guī)格的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度。 ○ 7 激振器結(jié)構(gòu) 緊奏、構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，可實(shí)現(xiàn)的振動(dòng)頻率高。 ○ 8 由于齒輪副為高副，因而該主軸激振器適宜 于 運(yùn)動(dòng)傳遞和中小功率傳遞。