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活齿分度凸轮机构的创新设计与研究

沈煜  
【摘要】: 凸轮分度机构是自动机械装备中的常见机构,由于该类机构具有高转速、高分度精度等优点,目前已在各种印刷、包装等自动机械中得到广泛的应用。但随着自动机械逐步向高速化方向发展,现有分度凸轮机构已无法满足工程中更高分度次数的工况场合。针对这一问题,研讨提出了一种新型高速分度机构。论文创新工作如下: 基于活齿传动原理,提出了一种新型高速分度传动方式。该种分度传动具有结构紧凑、输入输出同轴、可实现任意分度数、凸轮与滚子连续啮合、反行程自锁等特点。 提出了新型分度机构:即偏心轮和齿轮齿条式新型分度凸轮机构,并以偏心轮结构形式为重点阐述了其传动原理。在此基础上,定义了该类机构的设计参数和结构参数。应用共轭曲面啮合理论,推导了该类机构的凸轮廓线,进行了凸轮廓线的几何特性分析,重点研究了设计参数对该类机构运动学特性的影响规律,提出了机构参数选取的一般原则。 对新型高速分度机构进行了系统的运动分析,应用Pro/E软件对该类机构进行了实体造型及运动仿真演示研究,验证了新机构运动的可行性和机构结构设计的合理性。在此基础上,对该类机构进行了动态静力分析,并重点研究了该类机构通过构件对称布置实现惯性力(矩)平衡的方法。为实现高速分度创造了条件。 针对新型分度机构的结构特点,建立了考虑等效接触刚度、机构输入和输出轴扭转刚度等多种因素的多自由度弹性动力学模型,建立了动力学方程,应用变步长的四阶龙格-库塔法进行了求解计算。进行全新设计,制成实验样机。经理论计算与实验结果分析比较,验证了动力学模型的正确性,从而为该类机构的动态设计提供了理论依据。


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