【正文】 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。第二種方法是基于車床實(shí)現(xiàn)的，故其僅適宜于回轉(zhuǎn)體類工件上的孔加工。第二種方法是在車床類設(shè)備上進(jìn)行孔加工，讓工件隨車床主軸一起旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)勻速運(yùn)動分量，在車床尾座（或刀架）上安裝一個(gè)激振器，帶動刀具實(shí)現(xiàn)振動分量Sin(at)?，F(xiàn)有研究成果=+Sin(at)切削運(yùn)動規(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)動分量與振動運(yùn)動分量Sin(at)的合成。經(jīng)圖形分析，花鍵套上對稱分布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) 畫出齒輪的齒形，如下圖（a）所示： （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＝ 根據(jù)花鍵的尺寸確定與其相配合的軸承： 軸承型號為 7000108 , 如下圖（b）所示第五章 機(jī)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(shí)，實(shí)現(xiàn)=+Sin(at)的主軸運(yùn)動規(guī)律是周向振動孔加工設(shè)備設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵。主軸行程：120mm 振動頻率 150300Hz 可調(diào) 初選數(shù)據(jù)：取凸輪的理想基圓半徑 =50mm 滾子半徑 ＝10mm 齒輪模數(shù) m＝2 ，初定＝18 ＝26兩對稱滾子的夾角 2= 即 ＝凸輪的轉(zhuǎn)動角速度 ＝100(rad/s)擺桿的運(yùn)動規(guī)律為 ， f=50Hz 1. 確定機(jī)架與擺桿的尺寸 ＝=＝L=＝x5036mm由 ＝6 知 ，當(dāng) 凸輪轉(zhuǎn)動一周時(shí)，擺桿4振動6個(gè)整周期，其與公式給出峰（谷）數(shù)序列中的6相等。 當(dāng)凸輪擺桿3的個(gè)數(shù)等于3時(shí)，內(nèi)凸輪的峰谷數(shù)N的取值序列為：1…。應(yīng)用該方法所綜合的內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：(1)內(nèi)凸輪1與凸輪擺桿3上對稱安裝的兩個(gè)凸輪滾子2同時(shí)接觸，形成幾何封閉(2)多個(gè)凸輪擺桿3均布在太陽輪5的周圍，實(shí)現(xiàn)功率分流傳遞。：上述介紹了內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)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(jī)構(gòu)的尺度綜合方法。 圖 5 凸輪擺桿的結(jié)構(gòu) 同心條件 為了保證齒輪副正確嚙合，齒輪副中心距應(yīng)等于凸輪副機(jī)架長度，即： 式中： ―齒輪副中心距變動系數(shù) m－齒輪模數(shù) 安裝條件 為了保證凸輪擺桿3均勻地安裝在太陽輪周圍，太陽輪的齒數(shù)應(yīng)等于其周圍安裝的凸輪擺桿3個(gè)數(shù)的倍數(shù)。 確定齒輪齒數(shù)與NGW周轉(zhuǎn)輪系相類似，齒輪齒數(shù)，應(yīng)滿足同心條件、安裝條件和鄰接條件。可以證明：當(dāng)為光滑（高階）可導(dǎo)的周期函數(shù)，且在的取值區(qū)間內(nèi)為整周期時(shí)，公式（9）和公式（10）所表示的內(nèi)凸輪理論廓線必為光滑的封閉曲線。為參變量， 其取值范圍為`0～2；為凸輪擺桿3的擺動角位移。又由于內(nèi)凸輪廓線與擺桿4及其上安裝的兩個(gè)凸輪滾子具有幾何封閉的要求，所以在凸輪理論廓線上之間的峰（谷）數(shù)只能為（0、3 … ）。設(shè)凸輪擺桿3的半臂長度為、（＝），構(gòu)件角機(jī)架長度為，凸輪擺桿3的角位移振幅為。當(dāng)給主動構(gòu)件內(nèi)凸輪1和系桿4分別輸入一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動，則機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動規(guī)律為勻速轉(zhuǎn)動與周向擺振的復(fù)合運(yùn)動。設(shè)串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)中內(nèi)凸輪1的轉(zhuǎn)速為，則可以表示為： （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，則凸輪擺桿3的擺動頻率（每秒往復(fù)次數(shù)）為：= （3）設(shè)凸輪副的傳動比為（為凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù)），齒輪副的傳動比為（為齒輪的齒數(shù)），則串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件太陽輪5的角速度可表示為：= （4）當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)的傳動比所決定的擺桿3的運(yùn)動規(guī)律為簡諧振動，且角速度的振幅為，則原組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件太陽輪5的絕對角速度即就是機(jī)構(gòu)的輸出角速度就可以表示為：= （5）式中：是凸輪副的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動參數(shù)、的函數(shù)；是凸輪擺桿3的振動圓頻率。因此，該內(nèi)凸輪—齒輪組合機(jī)構(gòu)具有NGW周轉(zhuǎn)輪系的特性。本文以第一個(gè)方案為例分析。該機(jī)構(gòu)屬平面機(jī)構(gòu)，其活動構(gòu)件數(shù)n＝4，低副數(shù)＝ 4 ，高副數(shù)＝2，故其自由度： F＝3n－2－＝3 x 4 2 x 4 2= 2 (1)可見該內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)為兩自由度機(jī)構(gòu)由圖2分析可知，由于內(nèi)凸輪副的存在，運(yùn)動和動力的合理傳動路線有兩條，如圖3所示。當(dāng)分別給內(nèi)凸輪1和系桿4輸入勻速運(yùn)動、時(shí)，組合機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動規(guī)律為勻速轉(zhuǎn)動與周向擺振的復(fù)合運(yùn)動。圖3　步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動模型　Movement model of stepping motor 4　振動攻絲運(yùn)動分析　　為了滿足振動攻絲要求，步進(jìn)電機(jī)必須做進(jìn)多退少的運(yùn)動，現(xiàn)將運(yùn)動沿圓周方向展開，就可得如圖3的運(yùn)動模型.假設(shè)以O(shè)點(diǎn)為零點(diǎn)開始啟動電機(jī)，電機(jī)從O點(diǎn)正轉(zhuǎn)前進(jìn)mq步(時(shí)間為T1)到達(dá)A點(diǎn)，然后反轉(zhuǎn)后退mn步(時(shí)間為T2) 到達(dá)B點(diǎn)；又由B點(diǎn)再正轉(zhuǎn)mq步到達(dá)C點(diǎn)，如此循環(huán)下去，直到加工完畢.　　現(xiàn)以絲錐中徑上的某一點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動分析，假設(shè)振動攻絲周期為T（T=T1+T2），則在一個(gè)周期內(nèi)該點(diǎn)的位移x(t)為：　　　　式中：k=；θb—步進(jìn)電機(jī)步距角；mp—步進(jìn)電機(jī)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：圖4　步進(jìn)電機(jī)波形圖　Wave shape of stepping motorx(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(lì)x(t)，（屈維德,1992） ，“進(jìn)多退少”這一種運(yùn)動方式，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(shí)際意義，則就要求其直流分量(k/2T)(2T21T2)≥0　　即可得：　　(2(T1/T)21)≥0　　∵＞0　　∴2(T1/T)21≥0　　即可得：T1/T≥　　又因?yàn)檎駝庸ソz有效切削時(shí)間tc=T1(TT1)　　∴ 就有tc/T＞　　由上面分析可知，當(dāng)且僅當(dāng)tc/T＞，. 第二章 內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)的原理與尺度綜合 圖1所示為內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)簡圖,該機(jī)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。振動切削機(jī)理的微觀研究及數(shù)學(xué)描述。,頻率在千赫以上,不僅可以保證超精密加工的質(zhì)量,而且可用更大的切削用量,可獲得較高的生產(chǎn)率. 對振動切削機(jī)理的深入研究當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期對振動切削機(jī)理的研究將主要集中在振動切削狀態(tài)下工件上多余金屬是如何與工件相分離并形成屑的,與傳統(tǒng)切削方法有所不同。非金屬材料。3)振動切削中,前刀面正應(yīng)力減小,對材料破壞的斷裂抑制作用減弱,利于切削。 隨著制造業(yè)水平的不斷提高,如何使主軸實(shí)現(xiàn)輸出運(yùn)動規(guī)律就成了周向振動孔加工設(shè)備設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵,關(guān)于切削運(yùn)動規(guī)律實(shí)現(xiàn)的基本思路是:，絲錐既回轉(zhuǎn)又振動；，絲錐振動；，絲錐回轉(zhuǎn)；，絲錐不動圖1　振動攻絲的4種形式　Four kinds of form of vibration tapping　　本設(shè)計(jì)中的振動攻絲是在普通攻絲的基礎(chǔ)上，將有限的能量集中為脈沖形式釋放出來，振動攻絲可分為4種形式(圖1).方案分析　　在上述4種形式中，b、c和d工件都有運(yùn)動，這就使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，因而可通過簡單機(jī)構(gòu)予以實(shí)現(xiàn).故本設(shè)計(jì)采用a方案. ,設(shè)計(jì)出來的回轉(zhuǎn)振動擠壓攻絲機(jī),能實(shí)現(xiàn)對塑性較好的材料進(jìn)行振動擠壓攻絲.3振動切削本質(zhì)與機(jī)理的研究振動切削不同于常規(guī)的切削加工,更好地運(yùn)用振動切削規(guī)律,人們對振動切削的機(jī)理進(jìn)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,得出金剛石刀具顆粒如同一個(gè)個(gè)小壓頭,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(gè)周期內(nèi)切削長度小,刀具切削工件的瞬時(shí)速度較高,切削時(shí)間短,刀具與工件間斷分離,切削液能進(jìn)入切削區(qū),切削溫度降低,破壞了積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生,正是這一特點(diǎn)才使得刀尖每次能以極大的加速度沖擊工件進(jìn)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(gè)主要因素。 設(shè)計(jì)者：胡秀美 2007 年 6月于南京 目 錄緒論1 引言2本設(shè)計(jì)研究的對象及內(nèi)容3 振動切削本質(zhì)與機(jī)理的研究4 振動切削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢第一章 螺孔振動攻絲方案及其運(yùn)動關(guān)系分析第二章 內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)的原理與尺度綜合 第三章 內(nèi)凸輪廓形的設(shè)計(jì)與計(jì)算 、連桿的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算第四章 齒輪及其連桿的相關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算 第五章 機(jī)械式周向振動主軸激振驅(qū)動器的原理與結(jié)構(gòu) 第六章 內(nèi)凸輪齒輪式主軸激振器的原理與機(jī)構(gòu) 第七章 同步帶的設(shè)計(jì)與計(jì)算第八章 結(jié)論主要參考文獻(xiàn)附錄1 標(biāo)準(zhǔn)件目錄表附錄2 非標(biāo)準(zhǔn)件目錄表附錄3 英文資料附錄4 英文資料翻譯 緒 論1引言隨