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关键词： 弧面分度凸轮机构   ADAMS   Workbench   仿真  

摘要： 龙口中际电工机械有限公司是中国最大的专业从事电机线圈装配半自动、全自动生产设备的制造商。中际公司的电机加工专用设备在对电机的加工,绕线等工序中用到了分度机构。目前中际公司使用伺服电机驱动齿轮进行分度,该分度机构在分度过程中产生较大分度误差,严重影响了生产效率及产品的质量。因此,本课题组与中际公司合作,开展新型分度机构的分析与研究。 本文在总结分度机构国内外发展现状基础之上,对弧面分度凸轮机构进行了详细的分析与研究。 通过UG表达式的方法创建弧面分度凸轮工作廓面曲线,线构建成面,提出了将摩擦理论引入到弧面分度凸轮机构传动中,运用多刚体动力学理论结合ADAMS软件对考虑摩擦的弧面分度凸轮机构进行动力学仿真,详细分析了摩擦以及摩擦所产生的间隙对弧面分度凸轮机构的接触传动,分度盘回转轴向各要素所带来的影响。得到了对弧面分度凸轮机构的设计以及实际生产很有价值的结论。 结合柔体动力学理论,利用有限元分析软件ANSYS Workbench提出了对弧面分度凸轮机构关键部件的装配体定义接触对,实现了有限元强度分析、模态分析以及瞬态动力学的分析,得到了机构装配体的9阶固有频率和机构关于时间载荷的响应,对弧面分度凸轮机构的设计起到了理论指导意义。 本文的实际研究工作,势必对国内弧面分度凸轮机构的进一步研究产生一定的积极指导作用。

关键词： 汽车驾驶   发动机转速   自动变速器   档位   油门踏板   油耗   换档   电脑控制系统   传动比   自动调整   时间   合理使用   功率输出   高速行驶   动作   动力损失   惯性力   负荷率   滞后   意图  

摘要： 一、合理使用档位应尽可能使用高速档位驾驶,避免低速档高速行驶造成油门的开度加大.车速超过每小时40公里就可以挂入最高档位正常行驶.高档位传动比小,发动机转速低,油耗也低;低档位传动比大,发动机转速高,油耗也高,油耗与发动机转速成正比.在同一路面条件下,汽车档位越低,发动机的储备功率越大,也就是负荷率越低,油耗越大自动档的车辆加速时应缓踏油门踏板,自动变速器的电脑控制系统会根据驾驶情况自动调整换档时机;若你重踩油门,变速器会自动延迟换档时机,以获得长时间的大功率输出,一般在转速达到3000转以后才会升档;相反,若你缓踩油门,变速器有可能在转速2000转不到时就升入下一档,以达到配合驾驶者意图和节油的目的.自动档汽车加油提速会有滞后响应现象,这也是自动档比手动档费油的原因.换档时,为了减少发动机的空转时间,避免造成不必要的动力损失,要力求动作迅速、准确.特别是在陡坡上行驶,如果换档动作迟缓,就会造成汽车惯性力迅速消失,导致汽车的停车甚至倒溜,致使汽车不得不重新起步,造成额外的燃油浪费.

关键词： 滚珠型弧面分度凸轮   载荷分配   预紧   弹流润滑   啮合效率   疲劳寿命   双圆弧截形滚道  

摘要： 滚珠型弧面分度凸轮机构作为一种新型间隙传动机构,采用滚珠作为传动媒介,实现了“旋转——旋转”变换的滚动传动,因滚珠旋转轴线不受约束,具有适应性强、传动效率高、高速性能好、传动精度高、残余振动小等优点,能够在数控机床等大型设备及自动化生产线上实现高速、高精的分度运动,对于提高我国装备制造业发展水平有重要的现实意义。本文从工程实际出发,以提高机构的分度精度、运动平稳性和啮合效率为目的,研究了机构的啮合特性,分析其结构、受力、预紧、润滑、运动学、啮合效率和疲劳寿命等,研究完善了机构的啮合理论,为机构的实用化和进一步应用奠定了理论基础,也为机构的优化设计和制造提供理论指导,主要开展了如下研究工作： 对新型机构的具体结构型式进行了研究分析,机构的具体结构型式决定了其传动性能,是性能分析和优化的基础,结构的合理性决定着加工的难易程度和制造成本,结构设计主要包括凸轮工作滚道曲面形状及截形、分度盘和滚珠防脱结构。借鉴滚动轴承和滚珠丝杠的设计使用经验,采用双圆弧截形滚道可以抑制滚动螺旋传动中滚珠的侧向滑移,减少摩擦；应用表明滚道半径和滚珠直径比取值范围为0.51-0.56,此时机构的承载能力强,弹流润滑油膜较厚,摩擦较小；分度盘采用整体式结构,在径向圆柱面加工出球窝,为实现可控点接触,抑制滚珠的侧向滑移,球窝也采用双圆弧截形；滚珠防脱装置采用滚珠保持架,工作可靠。最后应用空间啮合理论和旋转变换张量法推导出双圆弧截形滚道的滚珠型弧面分度凸轮廓面方程和啮合方程,分析了机构的压力角和影响因素,得出了同时参与啮合的几个滚珠与相应凸轮滚道的压力角不同,且压力角随凸轮转角变化,采用不同的运动规律机构压力角不同。 滚珠与凸轮滚道为点接触,接触应力大,为防止凸轮滚道和滚珠的剧烈磨损与疲劳破坏,在设计时进行接触强度校核,因此对机构的受力展开了分析。安装时机构需要预紧,预紧力施加在滚珠上,传动时工作台和分度盘载荷也施加在滚珠上,滚珠承受两个力的合力。根据力的独立作用原则,首先研究了机构的载荷力分配,即计算每个滚珠承受的载荷力,然后分析了机构的预紧方法、预紧量和预紧力的关系,最后根据力的合成原则合成滚珠总的受力,进行了强度校核。 为保证传动的连续性和平稳性,机构有一定的重合度,在传动过程中,有多个滚珠同时参与啮合,参与啮合的滚珠数目和受力周期性变化,为精确计算每个滚珠的受力,研究了机构的载荷分配。根据机构的载荷特点,应用赫兹接触理论、机构变形协调条件和力矩平衡原理,推导出载荷在每个参与啮合的滚珠中的分配关系。分析结果表明惯性载荷是机构的主要载荷,受凸轮运动规律中加速度影响变化较大；由于凸轮滚道在不同接触点的法线、切线和主曲率不同,每个参与啮合的滚珠承受的载荷力不同；载荷的分配随凸轮转角变化,并受结构参数和运动规律的影响。 分析了机构的预紧,滚珠型弧面分度凸轮机构工作在预紧状态下,以提高机构的刚度和承载能力,消除制造和安装误差的影响,实现无间隙啮合传动。分析了机构的预紧方法,表明预紧改变了滚珠和凸轮滚道的接触点,影响机构的啮合特性和啮合效率,甚至让机构产生啮合干涉。应用赫兹接触理论、轴的弯曲变形理论和轴承弹性变形理论,分析了预紧调整量与机构的弹性变形和接触预紧力的关系。计算表明预紧力不仅和预紧量有关,还与机构的几何刚度有关,预紧力和预紧调整量成非线性关系,预紧时凸轮轴和分度盘轴产生的弯曲变形量很小,可以忽略,同时参与啮合的滚珠产生的接触预紧力不同,并随凸轮转角的变化而变化。比较了采用双圆弧截形滚道与单圆弧截形滚道的凸轮机构预紧时的预紧力和预紧后机构的压力角,表明采用双圆弧截形滚道的凸轮机构预紧力更连续,压力角变化更小,机构运动更平稳。 考虑到滚珠承受载荷力与预紧力的联合作用,进行了接触强度校核,分析了采用修正等速、修正梯形加速度和修正正弦加速度三种运动规律时滚珠和凸轮滚道之间的接触应力在分度期内的变化,结果表明珠与分度盘球窝之间的接触应力小于滚珠与凸轮滚道之间的接触应力,并且接触应力随凸轮转角的变化而变化,因此提出只校核滚珠与凸轮滚道之间的接触应力,并作为失效分析的依据。受惯性载荷的影响,采用不同的运动规律产生的接触应力不同；分度期滚珠和凸轮滚道间的接触应力较大,停歇期接触应力较小。最后采用ANSYS有限元软件分别分析了停歇期和分度期在载荷力、预紧及其联合作用下机构应力云分布,分析了接触应力和接触力随载荷和预紧量的变化规律,证实了载荷分配和预紧分析理论的正确性。 机构通过滚珠传递运动和动力,滚珠同时与凸轮滚道及分度盘啮合,其运动影响机构的润滑和啮合效率,因此研究了滚珠的运动规律。滚珠中心、滚珠与凸轮滚道的接触点及滚珠与分度盘球窝的接触点相对于凸轮轴线的运动轨迹为空间螺旋线,三螺旋线的螺旋升角和相互间的夹角不同,且随凸轮转

关键词： 割刀传动   行星齿轮机构   优化设计   仿真   有限元分析  

摘要： 割刀传动机构是联合收割机的重要部件,其工作性能直接影响着联合收割机作业的质量和效率。目前国内的联合收割机上大多采用的是曲柄连杆机构、摆环机构。其共同缺点是:刀杆受到垂直或水平方向的分力,导致刀杆易造成断裂。而行星齿轮式传动机构的结构特点是刀杆头不受垂直方向的分力和前后水平分力作用,因而磨损小,振动也小,结构紧凑,工作可靠。至今,世界上只有Deutz-Fahr联合收割机上的割刀采用了行星齿轮传动机构,对其研究、设计极少。因此,设计、研究行星齿轮割刀传动就十分必要。 针对割刀的摆环传动机构使刀杆受到垂直分力的作用,导致刀杆受到振动和易断裂的缺点,本文利用优化设计的手段,设计了联合收割机行星齿轮传动机构,并对所设计的机构的合理性与工作可靠性进行了分析与验证。 应用Matlab软件的优化工具箱,对联合收割机行星齿轮传动机构进行优化设计;以所得的优化参数用三维机械设计软件Pro/E完成了虚拟装配和运动学仿真;再把模型导入到有限元分析软件ANSYS中,按照行星齿轮传动机构的特点和实际工作条件,对行星齿轮进行了弯曲静力分析,求证设计的合理性。 全文的研究内容和结果如下: (1)以东方红4LZ-2.5联合收割机的割刀传动机构为例,分析了现有的摆环箱传动机构的运动规律,同时分析行星齿轮传动机构的运动特性,得到了行星齿轮传动机构要满足割刀的往复直线运动,各零部件尺寸要满足的条件。 (2)以体积最小为目标函数,以满足能实现割刀运动的尺寸条件、满足行星齿轮设计过程中的尺寸条件、满足额定承载能力条件等为约束条件,建立行星齿轮传动机构优化设计的数学模型。 (3)采用基于Matlab的遗传算法工具箱对目标函数进行优化,得到行星齿轮传动机构的几何参数的最佳组合,根据实际情况圆整优化结果。 (4)在Pro/E软件中,完成行星齿轮传动机构3D造型和虚拟装配,检验零件尺寸的正确性。运用Pro/E软件的运动仿真功能,对设计的行星齿轮机构执行接近实际状况的运动仿真测试,得到割刀的运动曲线,和东方红4LZ-2.5联合收割机现有传动系统下的割刀运动做比较,验证设计的合理性。 (5)根据行星齿轮传动机构处于低速重载工况条件,针对优化设计后的齿轮进行弯曲强度有限元分析,验证优化设计结果的正确性。 研究结果表明:本文所优化设计的行星齿轮机构,经Pro/E软件运动仿真的检验知,与东方红4LZ-2.5联合收割机现有传动机构的运动相近,得出其设计尺寸可行;经有限元弯曲应力的分析,知所设计的齿轮满足强度要求。继一系列的CAD,CAE技术的设计、检验之后,知本文所设计联合收割机的行星齿轮传动机构提高了工作性能和可靠性。从而从根本上改善了收割机割刀的受力状况,解决了刀杆断裂问题,提高了联合收割机的工作效率。

关键词： 三角木   刹车油   制动液   齿轮油   水箱盖   错误操作   发动机   制动器   机械元件   传动齿轮  

摘要： 一、轮胎充气不安全操作轮胎经拆装后重新充气,不加防护,使钢圈弹出击伤人。正确的方法是充气前将轮胎、锁圈、挡圈和轮圈一起用锁链锁住;还可将挡圈一侧朝向地面或墙面再充气,防止轮圈弹出伤人。二、用不结实的绳索吊挂重物(1)在维修拖拉机时常见人用麻绳、尼龙绳、三角带等

关键词： 滚珠型弧面分度凸轮机构   几何特性分析   静力学分析   动力学分析   机电耦合  

摘要： 空间分度凸轮机构作为实现“连续输入-间歇输出”功能的关键组件,广泛应用于各种自动机械、生产线和加工中心中。根据点啮合化处理技术,本文在球面包络弧面分度凸轮机构的基础上提出了滚珠型弧面分度凸轮机构,并围绕此机构展开了几何特性、静力学、运动学及动力学方面的研究。本文的主要研究内容如下： 提出滚珠型弧面分度凸轮机构,对机构的几何特性进行了分析。在球面包络弧面分度凸轮机构的基础上,对凸轮廓面滚道及分度盘球座进行改进设计,分析滚珠型弧面分度凸轮机构的结构特点。利用回转变换张量法及空间啮合原理推导双圆弧滚道弧面凸轮的廓面方程;计算双圆弧滚道弧面凸轮的压力角,并对机构中心距、分度盘回转半径以及分度盘凸轮角速度比值对压力角的影响进行分析,提出了降低压力角的措施;给出螺旋升角的计算公式,并分析了凸轮廓面的曲率,得到了凸轮廓面与滚珠曲面在啮合点处的诱导主曲率。几何特性分析是机构其它方面分析研究的基础,并为结构设计提供了依据。 对滚珠型弧面分度凸轮机构中的滚珠运动及机构静力学进行了研究。滚珠型弧面分度凸轮机构的滚珠能够沿任意方向转动,滚珠的转动对润滑性能影响很大。对滚珠运动分析得到滚珠与凸轮啮合点处相对滑动速度及其在各坐标轴上的分速度随分度盘转角变化的曲线,并对滚珠的回转运动进行了分析。在滚珠运动分析的基础上对机构进行受力分析,分别得到滚珠、分度盘及凸轮的受力状况。分析滚珠与凸轮啮合时的接触特性,对接触应力进行计算,得到结构参数对接触特性的影响,为改善接触特性提供了依据。对机构建立三维模型并进行运动仿真,验证模型建立的正确性。 对滚珠型弧面分度凸轮机构的动力学进行了研究。为了得到高速高精度的弧面分度凸轮机构必须研究机构的动力学特性。论文主要采用集中质量法对滚珠型弧面分度凸轮机构进行动力学分析。首先建立机构扭转动力学模型,建立了凸轮与分度盘之间的等效接触刚度,分析广义坐标微小变动量间的几何位移关系,应用拉格朗日方程建立扭转动力学方程。在扭转动力学模型的基础上,进一步考虑输入输出轴的横向振动及轴向振动,得到机构更为精细的动力学模型,并建立其动力学方程。求解动力学方程得到机构多阶固有频率、低阶振型及机构的速度、加速度响应。分析了凸轮轴与分度盘的扭转变形以及刚度变化对动力学特性的影响。 考虑电机因素,以永磁同步电机为驱动电机,对整个系统进行了动力学分析。建立系统机电耦合动力学模型,通过系统力学方程和电压方程得到机电耦合动力学方程。对机电耦合动力学方程进行求解,得到电机转速、电流以及分度盘与载荷盘的加速度变化曲线,并且得到了电机转速及负载变化对机电耦合振动特性的影响。机电耦合动力学模型的分析揭示了电机与机构动力学特性间的相互联系。引入控制算法后得到系统动力学响应,首先加入PI控制,得到分度盘和载荷盘的加速度曲线,系统动态特性得到改善。通过Simulink分别对PI控制及模糊PI控制下的机电耦合动力学模型进行仿真,得到了电机速度、电流及载荷盘的加速度曲线,仿真结果与理论结果变化趋势一致。通过不同控制算法下的结果对比,发现模糊PI控制下的机构动态性能更好。 对滚珠型弧面分度凸轮机构进行动力学响应实验研究。首先介绍滚珠型弧面分度凸轮机构结构的主要几何参数,然后对机构进行了固有频率和动态特性测试实验,得到不同输入转速下载荷盘的加速度响应和机构在不同啮合位置时的固有频率,为修正动力学模型及验证理论计算结果提供了实验数据。 本文的工作为滚珠型弧面分度凸轮机构的进一步研究奠定了基础,并为其它点接触弧面分度凸轮机构提供了借鉴,有助于实现弧面分度凸轮机构的高质量运行。

关键词： 齿轮   非圆锥齿轮   运动特性   模态分析   传动实验  

摘要： 本文来源于国家自然科学基金项目,主要是探索非圆锥齿轮的传动原理,通用设计、分析及加工制造方法,并通过实验研究来验证所采用方法的正确性及可行性。非圆锥齿轮是一种新颖的、特殊的齿轮形式,可实现相交轴之间变速比的运动和动力传动。在工程机械、航空航天、船舶、汽车、变量齿轮泵等场合,具有潜在的应用前景。 本文提出了一种新的非圆锥齿轮传动形式——椭圆锥齿轮,该齿轮传动分为高阶、变性及偏心等三类不同的形式,是非圆锥齿轮中最典型的传动形式。针对椭圆齿轮传动,开展的主要研究工作如下: 依据齿轮的空间啮合原理及微分几何的相关理论,结合齿轮范成包络原理,建立了一种新的、通用的椭圆锥齿轮参数化范成设计方法;确定了该齿轮节曲线与刀具节线纯滚动的矩阵变换关系,由圆锥刀具与齿轮共轭啮合范成包络获得该种齿轮的齿形;研究了椭圆锥齿轮传动的分类及变性条件,分析了该齿轮传动高阶、变性及偏心等三类不同变性形式的传动特点,推导了相关方程,建立了匹配图表,归类统一了此三类不同变性形式的传动,确定了椭圆锥齿轮传动匹配模式的方法;重点分析了椭圆锥齿轮副的传动比、节曲线、节锥面、齿顶齿根曲线、模数及齿数等基本设计参数;利用三维软件的二次开发接口,开发出了其参数化范成包络仿真程序,分析了程序设计所需相关参数的选择方式及原则;从而获得了椭圆锥齿轮各种典型的传动匹配的实体模型。讨论了偏心率、主从动轮的阶数、阶数比及初始输入角速度等各种运动学参数对其传动比的变化特性,转角的特性及从动轮角加速度特性的影响变化关系;揭示了椭圆锥齿轮各种影响参数下的运动学变化规律,确定了椭圆锥齿轮设计的原则。利用有限元模态分析的基本原理和相关分析软件,获得了椭圆锥齿轮的固有频率;对比分析了椭圆锥齿轮副的阶数及偏心率对其固有频率的影响变化规律。在对椭圆锥齿轮设计参数和运动特性研究的基础上,分析了该齿轮五轴精铣加工的原理与坐标系变换的方法;对椭圆锥齿轮的五轴数控加工产品样件与实体模型进行了对比分析,其结果表明这种新的五轴数控加工椭圆锥齿轮的方法是正确可行的。针对高阶椭圆锥齿轮传动进行了对滚检查,搭建了相应的试验台,对该锥齿轮传动进行了实验研究,分析了电动机转速及载荷对传动比的影响规律;通过对比传动比的实验结果与理论计算结果,可见其变化规律基本一致,验证了该种新型锥齿轮传动形式的范成设计方法、范成包络软件和五轴数控制造方法是正确可行的。本文研究为非圆锥齿轮相关的设计、制造、分析及实验等提供了基本的理论及实验依据,有利于非圆锥齿轮的推广和应用。

关键词： 平行分度凸轮机构   轮廓设计   动力学分析   CAD   刚柔耦合模型  

摘要： 自动机械中大量使用着各种不同型式的步进传动机构,一分度即单工位机构的需求量日趋增多。平行分度凸轮机构是能实现一分度步进运动的最理想的机构,它在长尺寸高速步进送料、单向高速间歇转位等方面有独特的实用价值。为了对平行分度凸轮机构进行廓型优化设计和改善其动力学性能,本文以一分度平行分度凸轮机构为研究对象,对平行分度凸轮机构进行凸轮轮廓设计和动力学分析、建立基于Visual Basic的CAD参数化系统、建立刚柔耦合模型并进行动力学分析。 在一分度平行分度凸轮机构的轮廓设计方面,本文基于指数积方法建立平行分度凸轮机构的理论轮廓和实际轮廓方程、压力角方程,运用C语言编写了该类凸轮机构的廓线生成程序,在程序中可以实现凸轮机构参数和运动规律的改变。借助MATLAB软件利用先前生成的凸轮轮廓数据进行二维绘图和运动仿真,以验证凸轮轮廓设计程序的正确性。 在动力学方面,本文利用动力学仿真软件ADAMS建立一分度平行分度凸轮机构的动力学模型,施加接触约束和载荷,输入运动转速后,通过改变阻尼、间隙、载荷、输入转速等因素,对分度盘和载荷盘的角加速度曲线数据进行分析,讨论研究上述不同因素对一分度平行分度凸轮机构动力学性能的影响。 在平行分度凸轮机构CAD参数化系统方面,该设计系统以WindowsXP为开发平台,运用Visual Basic语言,采用模块化设计方法,结合三维设计软件AutoCAD2008开发而成,可设计多种类型的平行分度凸轮机构。 在刚柔耦合凸轮机构建模方面,利用三维建模软件Pro/E、有限元分析软件ANSYS、动力学分析软件ADAMS建立一分度平行分度凸轮机构的动力学模型,并在ADAMS中进行动力学仿真,并与在ADAMS中建立的含ADAMS柔性单元轴的凸轮机构动力学模型进行对比。

关键词： 齿轮传动   装配   调试   维修  

摘要： 齿轮传动是近代机器中传递运动和动力的最主要形式之一。在金属切削机床、工程机械、冶金机械,以及人们常见的汽车、机械钟表中都有齿轮传动。齿轮成为许多机械设备中不可缺少的传动零件,齿轮传动也是机器中所占比重最大的传动形式。因此齿轮传动装配的技术直接影响了机器的质量和性能。在装配调试维修过程中应该注意哪些问题,就是我们要研究的内容。

关键词： 机电信息   支承辊   传动比   减速器   鞍钢   轧辊   速比   调速器   重型机床   平行轴齿轮   船坞   挖掘机械   挖掘机   型钢轧机   大型轧机   徐工   减速机   车铣复合  

摘要： 江苏金象再获国家专利近日,江苏省金象减速机有限公司申报的紧凑型大传动比减速器获得专利权。至此,该公司已获得14项专利。据了解,目前国内外大传动比减速器采用平行轴齿轮