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用于数控加工中心的弧面凸轮的理论研究

张玲爱  
【摘要】:弧面分度凸轮机构是一种用于两垂直交错轴间的间歇分度步进传动机构。由于定位精度高、可靠性好等特点,弧面分度凸轮机构被广泛应用于各种自动机械上,例如传送机械、机床、压力机送料装置以及装配系统等等。弧面分度凸轮的工作廓面是空间不可展曲面,很难用常规的方法进行测绘,也不能用展开成平面廓线的方法进行设计,因此其设计和制造都比较复杂,在一定程度上限制了其发展。论文首先在空间啮合理论的基础上,采用坐标变换法推导出弧面分度凸轮的工作廓面方程、啮合方程和压力角计算公式,并对弧面分度凸轮的啮合特性进行了深入的分析研究,对判断曲面能否正确啮合的依据如根切界限方程、啮合界限方程、诱导主曲率进行推导,并给出算例。对弧面分度凸轮的轴向齿形和法向齿形进行了分析,得出了弧面分度凸轮工作廓面与轴截面和法截面的交线均为曲线的结论。通过对弧面分度凸轮加工中的廓面误差原因的分析,对弧面分度凸轮加工中的各单项误差的计算建立数学模型。文章对弧面分度凸轮的刀位补偿加工法进行了重点的介绍,推导出刀位补偿法加工时理论误差的计算公式,并用matlab编程计算了用刀位补偿法加工ATC 用弧面凸轮时的理论误差以及当给定最大理论误差时,允许使用的最大刀具半径。最后用Pro/E 进行弧面分度凸轮的三维设计,以Visual C++为计算工具,应用Pro/Engineer 强大的曲面造型功能设计出弧面分度凸轮的工作廓面。通过与实物对比,证实了该弧面分度凸轮的设计计算及其三维CAD 仿真都是正确的。


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