【正文】 25 )6c os ( os () i n(45s i n245s i n)(s i i n 50 22 ????????? ＝ )6c o s ( o s (3 0 6 5 3 ????? 30 ??＝ 3) )c os (s i nc os)s i n( )s i n(s i ns i n)s i n(t a n 33 ??????? ???????? ?????? ??????? HHB B? =)c o o s (45s i nc o s) i n ()c o i n (45s i ns i n) i n (1??????????????????????tg （ 4） ＝)c os ( )c i n( i ??? ??? ?????? ???????tg 公式（ 3），（ 4）為凸輪滾子中心 B 點(diǎn)的理論廓線方程 3．內(nèi)凸輪廓線的繪制 根據(jù) B 點(diǎn)的軌跡方程 用 CAXA 繪圖軟件畫出 內(nèi)凸輪的理論輪廓線 如下圖 （ a）所示： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 26 （ a） 理論廓線偏離一個(gè)滾子半徑 即得內(nèi)凸 輪的實(shí)際輪廓廓線如下圖 （ b） ： （ b） 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 27 第 四 章 齒輪 及其連桿 的相關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算 1．齒輪的相關(guān)計(jì)算 齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪 壓力角 ?20＝? 模數(shù) m＝ 2 齒數(shù) 1Z ＝ 25mm 2Z ＝ 25mm 分度圓直徑： mmZmdd 50252121 ?????? 基圓直徑 ： mmddd bb 4720c o s50c o s121 ?????? ?? 齒根圓直徑： mmZmdd ff 45)(2)( 121 ??????? 齒輪安裝在內(nèi)凸輪里面故其機(jī)構(gòu)尺寸受內(nèi)凸輪廓線的限制，故 其 尺寸不宜過大，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 。 (4)機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)的輸出運(yùn)動(dòng)規(guī)律是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)與周向擺振的復(fù)合運(yùn)動(dòng) ,擺振運(yùn)動(dòng)規(guī)律函數(shù)具有兩個(gè)特點(diǎn) :○ 1 光滑可導(dǎo)和周期性 ,○ 2 擺振圓頻率與內(nèi)凸輪 1 相對(duì)于系桿 4 的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度之比值等于凸輪的峰谷數(shù) . (5)內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)中凸輪副的壓力角小 ,機(jī)構(gòu)動(dòng)力傳遞性好 . (6)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 . 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 23 第三章 內(nèi)凸輪廓形的設(shè)計(jì)與計(jì)算 原始數(shù)據(jù)： ○ 1 主軸回轉(zhuǎn)振動(dòng)規(guī)律 )sin(0 atnnn A?? ，名義轉(zhuǎn)速（勻速分量）rpmn 500450 ?? 無級(jí)可調(diào) 最大擺振角度 ? ○ 2 主要技術(shù)參數(shù)：最大攻絲直徑： M16。 (3)當(dāng)凸輪擺桿 3的個(gè)數(shù)等于 2時(shí)，內(nèi)凸輪的峰谷數(shù) N的取值序列為： 1 ? 。該組合機(jī)構(gòu)在周向振動(dòng)孔加工設(shè)備、振動(dòng)壓力加工設(shè)備等方面有著廣泛的應(yīng)用前 景。 ???? kkz 32H 個(gè)凸輪擺桿個(gè)凸輪擺桿32 ○ 3 鄰接條件 確定凸輪擺桿 3的個(gè)數(shù)時(shí)，應(yīng)保證相鄰兩個(gè)凸輪擺桿 3上安裝的凸輪滾子 2之間不碰撞。推薦凸輪擺桿 3與其上的扇形齒輪按圖 5 所示確定相位關(guān)系。 進(jìn)一步分析表明：當(dāng) ?? 5~3?A? 時(shí)，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(diǎn)和 B′ 點(diǎn)的共用理論廓線方程其誤差很小。B 的理論廓線方程。 ? 為參變量， 其取值范圍為 `0～ 2? ； H3? 為凸輪擺桿 3 的 擺動(dòng)角位移。39。????????CBOCBCBOCB LLFBODy LLCFDCx ? ? ? ? ?（ 10a） 將式（ 1）分別代入 上 式，并令 LLLLCBBCOC ??? 39。39。039。039。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 B? 之間的峰（谷）數(shù)只能為 ?n （ ?n 0、 3 ? ）。 設(shè)凸輪擺桿 3 的半臂長(zhǎng)度為 BGL 、 GBL? （ BGL ＝ GBL? ），構(gòu)件角 ?2G ??? BB 機(jī)架長(zhǎng)度 為 OGL ，凸輪擺桿 3的角位移振幅為 A? 。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)。 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? 可以表示為： 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 凸輪 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。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(dòng)構(gòu)件數(shù) n＝ 4，低副數(shù) Lp ＝ 4 ，高副數(shù) Hp ＝ 2，故其自由度： F＝ 3n－ 2 Lp － Hp ＝ 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) 主從動(dòng)構(gòu)件分析 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)路線有兩南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 16 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(dòng) 1? 、 H? 時(shí)，組合機(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) 。 4 振動(dòng)攻絲運(yùn)動(dòng)分析 為了滿足振動(dòng)攻絲要求，步進(jìn)電機(jī)必須做進(jìn)多退少的運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將運(yùn)動(dòng)沿圓周方向展開，就可得如圖 3的運(yùn)動(dòng)模型 . 假設(shè)以 O點(diǎn)為零點(diǎn)開始啟動(dòng)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 . 圖 3 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)模型 Movement model of stepping motor 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 13 現(xiàn)以絲錐中徑上的某一點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，假設(shè)振動(dòng)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=θ ； θ b— 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(dòng)，利用傅立葉級(jí)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(lì) x(t)，它具有直流分量和交流分量?jī)刹糠?.其直流分量相當(dāng)于給絲錐提供勻速運(yùn)動(dòng)的量，顯然它直接影響振動(dòng)攻絲生產(chǎn)率 .而其交流分量則是由一系列簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 .根據(jù)簡(jiǎn)諧振動(dòng)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(jìn)多退少的運(yùn)動(dòng)是由勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和有規(guī)律振動(dòng)的疊加 .這就從理論上證明了 “ 進(jìn)多退少 ”這一種運(yùn)動(dòng)方式，能夠滿足振動(dòng)攻 絲的要求 .因此，只要通過合理地選擇振動(dòng)攻絲的工藝參數(shù)，就可以獲得最佳振動(dòng)攻絲效果 . 由上述分析可知 x(t)的直流分量，直接影響振動(dòng)攻絲的生產(chǎn)率，所以為了使振動(dòng)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 ∵k .T/2＞ 0 ∴2(T 1/T)21≥0 即可得： T1/T≥ 又因?yàn)檎駝?dòng)攻絲有效切削時(shí)間 tc=T1(TT1) ∴ 就有 tc/T＞ 由上面分析可知，當(dāng)且僅當(dāng) tc/T＞ 時(shí)，其直流分量才大于零 .因此振動(dòng)攻絲實(shí)驗(yàn)在選取工藝參數(shù)時(shí)，必須要使相對(duì)凈切削時(shí)間比大于 才具有實(shí)際生產(chǎn)意義 . 圖 4 步進(jìn)電機(jī)波形圖 Wave shape of stepping motor 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 15 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(jiǎn)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(dòng)切削機(jī)理的微觀研究及數(shù)學(xué)描述 。而超聲振動(dòng)研究 .振幅為微米 ,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(duì)振動(dòng)切削機(jī)理的深入研究 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 10 當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期對(duì)振動(dòng)切削機(jī)理的研究將主要集中在振動(dòng)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 。 表面質(zhì)量要求高 ,特別是對(duì)粗糙度要求嚴(yán)格的零件 . 另外 ,在加工工藝方面 ,將從振動(dòng)車削、振動(dòng)鉆削、攻絲等擴(kuò)展到 珩 磨、拋光、刨削、拉削和研磨等 . 研制和采用高效的振動(dòng)切削系統(tǒng) 現(xiàn)有的試驗(yàn)及實(shí)用振動(dòng)切削加工系統(tǒng)在輸出功率上尚不夠大 ,因能耗高仍不是很理想 .因此 ,實(shí)用的大功率振動(dòng)切削系統(tǒng)期待能早日問世 .到目 前為止 ,輸出能量為 4KW的振動(dòng)切削系統(tǒng)已經(jīng)研制出來并投產(chǎn)使用 .在日本 ,超聲振動(dòng)切削裝置通?？奢敵?1KW,切削深度為 . 高頻振動(dòng)切削 超聲振動(dòng)切削在今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)將繼續(xù)成為振動(dòng)切削的研究重點(diǎn) .近期的研究表明 ,用超聲波修整的砂輪能夠降低磨削燒蝕的可能性 ,進(jìn)而提高砂輪的使用壽命 ,顯著提高工件的表明質(zhì)量 .近幾年來日本在現(xiàn)代加工中心和組合機(jī)床上配置了振動(dòng)切削系統(tǒng) ,不僅實(shí)現(xiàn)切削刀具的振動(dòng) ,也實(shí)現(xiàn)工件的振動(dòng) ,從而形成了兩個(gè)方向的超聲振動(dòng)加工 .用超聲振動(dòng)可成功地加工高硬、低塑性材料如陶