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弧面凸轮数控转台的设计

摘要：弧面分度凸轮机构是由美国人C.N.Neklutin于20世纪20年代发明的，并由其所创建的Ferguson公司首先进行了系列化、标准化生产。该机构是用于两垂直交错轴间的间歇分度步进传动。由弧面分度凸轮、从动转盘以及在从动转盘径向均布的滚子组成。由于弧面分度机构具有传动速度高、分度精度和动力学性能好、承载能力大、可靠性好等优点，所以广泛应用于各种自动机械，如烟草机械、包装机械、加工中心换刀机械手等。

分度凸轮机构具有结构简单，能自动定位以及动静比可任意选择的特点，与棘轮机构、槽轮机构、针轮机构等几种传统的间歇运动机构相比，更适合于要求高速、高分度精度的场合，因而广泛应用于各种多工位自动机械、直线步进机械中。随着自动机械向高速化、精密化、轻量化的方向发展，现有分度凸轮机构已难满足更高要求的需要。

关键词：弧面分度凸轮，参数分析，运动仿真

The globoidal indexing cam rotary table

Abstract:The globoidal indexing cam mechanism,which consists of a driving globoidal indexing cam and driven turret with four or six cylindrical rollers was firstly designed by an American,C.N.Neklutin,in 1920s and was manufactured by his own company in series and standard.The globoidal indexing cam mechanism has been using in many kinds of automatic machinery.It has great advantage over other indexing mechanisms,such as high speed、precise index and excellent kinetics.

The indexing cam mechanisms are more suitable to the work conditions where high speed and accurate output precision are needed,and have been widely used in all kinds of multi-steps machines,linear intermittent machines due to their advantages of simple structure,automatic positioning compared with other intermittent mechanisms. However,existing indexing cam mechanisms can’t meet the requirements of the fast development of automatic machines.

Key words：globoidal indexing cam,Parameter analysis,Motion simulation.

第一章绪论

1.1引言

在当代机械制造业飞速发展过程中，现代机床制造业正在向“高速、精密、复合、智能和环保”的方向前进，而高速、高效加工在其中扮演着重要角色。在发达国家，围绕高速、高效的新型的机构，不仅在技术开发方面投入了大量精力，而且在应用推广方面取得了前所未有的进展。弧面凸轮分度机构是由输入轴上的弧面凸轮与输出轴分度轮上的滚动轴承无间隙垂直啮合，从而实现间歇输出的新型传动机构。采用弧面凸轮分度机构的弧面凸轮分度箱，它已成为当今世界上精密驱动的主流装置。它具有高速性能好，运转平稳，传递扭矩大，定位时自锁，结构紧凑、体积小，噪音低、寿命长等显著优点，是代替槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构等传统间歇机构的理想产品，产品广泛应用配套于各种组合机械、机床加工中心、烟草机械、化工灌装机械，印刷机械、电器制造装配自动生产线等需把连续运转转化为步进动作的各种自动化机械上的必备的理想功能部件。

1.2弧面分度凸轮的概述

弧面凸轮机构(Globoidalcammechanism)又称为蜗形凸轮机构或滚子齿形凸轮机构，该机构可用于高速间歇分度，与传统的间歇传动机构如棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构等相比，具有传动速度高、分度精度和动力学性能好、承载能力大、可靠性好等优点，而且通过弧面凸轮与从动件滚子的共扼啮合传动，可以实现从动件所需要的各种运动规律。目前己广泛应用在烟草机械、包装机械、加工中心换刀机械手等自动机械中。

1.3国内外发展状况概述

弧面分度凸轮机构是由美国人C.N.Neklutin于20世纪20年代发明的，并由其所创建的Ferguson公司首先进行了系列化标准化生产。之后，前苏联、英国、匈牙利、瑞士、日本等国也相继对弧面分度凸轮机构进行了研究，并成立有专门的生产厂家和研究机构。在弧面分度凸轮的几何学与运动学方面，英国的C.J.Backhouse首次采用微分几何与包络原理等方法对弧面分度凸轮的几何学进行了深入研究。而目前，在日本、德国、俄罗斯和瑞士等国家已实现弧面凸轮的标准化系列化生产。由于弧面分度机构具有传动速度高、分度精度和动力学性能好、承载能力大、可靠性好等优点，所以广泛应用于各种自动机械，如烟草机械、包装机械、加工中心换刀机械手等。在加工制造方面，国外和台湾地区大都采用范成法在数控机床上加工。范成法的理论和加工技术已经非常成熟。在数字化加工方面也有所探索。但可查到文献不多。国外学者在弧面分度凸轮的应用方面也开展了大量的工作。我国对弧面分度凸轮的研究起步较晚，直到20世纪70

年代末期才开始相关的研究工作，但经过20多年的努力，目前已在弧面分度凸轮的设计、检测、制造等方面取得了丰硕的成果，在弧面凸轮的制造方面，国内也都是采用范成法，另外对两重包络法、刀位补偿法和自由曲面法也做了理论研究。其中，西北科技大学(原西北轻工业学院)、山东轻工业学院、大连轻工业学院、天津大学、山东诸诚恒瑞精密机械有限公司、西安科达凸轮制造有限公司等高等院校和厂家都做了大量的研究，例如西北科技大学的曹西京等人研制了一种专门用于弧面凸轮磨削的数控磨头，山东轻工业学院的刘兴国开发了一种五坐标数控机床XH756来加工空间弧面凸轮，这种机床可以用较小的中心距来加工大中心距的弧面分度凸轮，南方航空动力机械公司从国外引进的一台五轴加工中心，并配置了行星磨削装置，可实现弧面凸轮的行星磨削。但是，这些研究大多集中在普通弧面分度凸轮方面。

1.4弧面凸轮及弧面凸轮机构的研究展望

与传统的间歇分度机构相比，弧面凸轮机构在动力学性能、承载能力、分度的精度以及分度的速度方面均有不可比拟的优越性，被誉为是最理想的间歇传动机构，具有广阔的市场前景。从目前弧面凸轮机构的研究与发展分析，弧面凸轮机构未来的研究重点与方向可分为如下几个方面:

1、弧面凸轮机构的结构改进与创新

针对与圆柱滚子共扼啮合的弧面凸轮机构在实际应用中存在的缺陷，结合其他理论已相对成熟的传动机构，如蜗轮蜗杆传动机构、齿轮传动机构、滚珠丝杆传动机构等，对弧面凸轮机构在原理上和结构上进行改进，以拓宽弧面凸轮机构的应用领域。

2、弧面凸轮机构的动力学研究

弧面凸轮机构主要是运用于高速、高精度的分度与传动场合，动力学性能的好坏将是弧面凸轮设计与制造质量的主要评价指标之一。有关弧面凸轮机构的动力学研究一直是该领域的一个难题，也将是该领域的重要研究方向。基于弧面凸轮啮合传动过程中的摩擦、磨损与润滑状态分析，改进弧面凸轮机构的设计参数，进行弧面凸轮机构的摩擦学设计，以改善其动力学特性，以及设计有效的动力学性能测试装置，将是一个值得研究的课题。

3、弧面凸轮CAD

弧面凸轮是种结构复杂的空间凸轮，计算机辅助设计是实现弧面凸轮精确设计的唯一手段。自从我国对弧面凸轮机构进行研究以来，弧面凸轮的CAD一直是研究的重点，特别是九十年代以来，随着三维以D软件的问世，开发操作界面良好的弧面凸轮三维以D软件和弧面凸轮机构的运动仿真系统，以对运动过程进行模拟与仿真，进行装配干涉检查和加工误差的虚拟检测将是个很有价值的研究课题。

4、弧面凸轮的制造及其廓面修形的研究

弧面凸轮对表面质量和加工精度的要求非常高，在装配过程中，弧面凸轮机构对加工误差特别敏感，容易出现装配干涉。进行弧面凸轮的廓面修形研究，提高弧面凸轮机构的装配性能和降低其装配对加工误差的敏感性，是一个很有意义的研究课题;改进弧面凸轮的加工手段，提高弧面凸轮加工精度与表面质量也一直是人们思考的主要课题;此外，从加工原理上进行改进，探索弧面凸轮的单侧加工、刀具补偿加工、两重包络法加工，将是一个重要的研究方向。

5、目前，弧面凸轮机构还没有完善的精度评价指标体系，也没有专门的检测工具。对于弧面凸轮的精度评价体系的完善以及检测方法与手段的探索将是一个重要的研究课题。

第二章总体分析设计

弧面凸轮减速器的传动原理是基于弧面凸轮分度机构。它一改涡轮蜗杆减速器的摩擦传动副为滚动副，使得传动效率大为提高H>90%单级传动I=10-60传动功率0.5-100kw。其特点是传动效率高,能耗低，发热小，传动平衡，灵敏度高，其传动效率雄踞各类减速器之首。

设计要求：工作台面直径小于400mm，工作台面垂直时中心高为260mm，中心定位孔尺寸φ50H6?20，工作台T型槽宽度14mm，总传动比i=180，分度定位精度15'，重复定位精度5'，最大允许驱动力矩3000N/m。

现设减速器为二级传动，第一级为蜗轮蜗杆传动，

i=62，第二级为弧面凸轮传动，

i=3。选用电机型号Y112M-4，转速1500r/min，额定功率4kw。

2.1弧面凸轮分度机构的基本结构和工作原理

弧面凸轮分度机构类似于弧面蜗杆传动，主动凸轮为轮廓呈凸脊状的圆弧回转与蜗杆一样可制成单头、双头或多头，大于三头的一般较少使用。从动转盘上装有沿周向均匀分布的滚子。凸轮凸脊的旋向也与蜗杆旋向定义相同，分为左旋和右旋用L表示，右旋用R表示，在实际应用当中一般采用左旋较多。弧面分度凸轮机构因位段形式的差异可分为A型和B型两种结构类型，如图2-1所示。

A型凸轮定位段是凸脊，分度盘上的两个滚子跨夹在凸脊上，B型凸轮的定位段是一个凹槽，分度盘上有一个滚子在定位段槽中。但无论是哪种结构的凸轮，其凸脊均有左右两个侧面。根据不同的旋向一侧为受力侧，推动分度盘转动，另一侧为几何定位侧，局部区域与滚子之间可以有一定间隙。这样便可实现凸轮体1的连续转动带动分度盘2的

间歇分度运动，从而可以传递两垂直交错轴间的传动，整个运动过程如下：图所示的为单头左旋弧面分度凸轮机构，当凸轮体旋转时，其分度段轮廓推动滚子，使分度盘分度转位；而当凸轮转到其停歇段轮廓时，转盘上的两个相邻滚子跨夹在凸轮的圆环面凸脊上，分度盘停止转动，所以这种机构不必附加其他装置就能获得很好的定位作用，并且可以通过调整中心距来消除滚子与凸轮凸脊之间的间隙，补偿磨损。在这种机构中，主动凸轮一般做等速连续旋转，但有时为了满足特殊的需要，如需要较长的停歇时间，也可以使凸轮作间断性的旋转。

2.2 主要运动参数

在设计弧面凸轮分度机构时，往往需要根据工作要求确定该机构的一系列基本参数，主要包括：分度数I 、弧面凸轮的节圆半径1p R 、动程角f θ、从动盘的节圆半径2p R 、中心距C 以及径距比等。由于各参数之间有着复杂的函数关系，不可能同时都为优先数，因此存在着各参数的合理选取问题。

分度数I 和从动盘分度期转位角参f φ：分度数I 是由弧面凸轮机构所服务的自动机械的生产工艺要求决定的。考虑到该机构的结构特点，分度数I 一般在2~24之间选择（见表2-1），常用的分度数多为6或8。分度数太小时，压力角很大，传动性能较差；分度数太大时，从动盘径向尺寸太大，结构复杂，受转动惯量也

很大，运转速度受到很大限，功率消耗很大。凸轮工作副中，若H 为凸轮头数，则分度数I 与从制间的关系是I=Z/H ，弧面凸轮常用分度数及其对应头数见表，凸轮推动定的角度，完成一次分度运动。在一次分度周期中从动盘的转位角f φ：

360360f H I Z

φ=

凸轮动程角f θ与动静比k ：凸轮转一圈中，从动盘的转位时间f t 与停歇时间d t ，之比称为动静比k ，通常希望动静比小一些好，动静比越小，则在一个分度周期内工作机构的操作时间所占比例越大，因此生产率越高。但在满足使用要求的前提下，不要一味追求小的动静比，这样会使动程角减小，负荷惯性矩增大，而且容易产生薄脊现象，降低凸轮负载能力。动程角f θ指对应从动盘转过转位角时凸轮转过的角度，一般为90° ~330°，标准规定间距为0°，即90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°。

中心距C ：中心距C 即从动盘与凸轮回转中心的距离。我国规定中心距为(40~450)mm

其公比为1.25。常用的中心距有(40、50、63、80、100、125、150、180、200)mm 等。标准中选取了中心距作为系列设计时弧面凸轮机构的优先数系的自变量，这样不同的中心距对应不同的箱体尺寸，满足不同的功率需要，同一中心距选定不同的凸轮也可以实现不同的输出。

凸轮的角速度1ω，从动盘的角速度2ω，从动盘与凸轮在分度期的最大角速度比

()21max ωω：()21max max f f

V ωωφθ=

从动盘节圆半径2p R ：不同的中心距对应着不同的从动盘节圆半径。

[]

()[]

221max tan tan p C a R a ωω≤

滚子尺寸的选择：滚子的半径r R 、滚子的宽度b 以及滚子端面与凸轮廓面的间隙e 一般按如下公式进行选取并进行圆整，

()()20.5~0.7sin r p R R Z π= ()()21~1.4sin p b R Z π=

()0.2~0.3e b =，一般至少5~10e ≥

一般情况下，从动盘的滚子采用标准滚针轴承，因此在计算出滚子半径和宽度的取值范围后，可选用尺寸临近的标准滚子，然后根据所提供的力学参数进行计算和校核。凸轮节圆半径1p R ：在保证接触应力和压力角小于许用值的前提下凸轮尺寸不宜偏大以凑使机构尽可能紧。

弧面凸轮的长度l ：选取合适的凸轮长度l 是很重要的，因为当凸轮长度太短时，易使传动中断，太长又容易发生干涉，凸轮的长度一般根据下列公式进行选取并圆整：

()()()222sin 22cos 2p r r r R b e l R φφ++<<

2.3凸轮运动规律

用于高速间歇分度的弧面凸轮机构，振动、噪声、冲击和磨损对工作性能的影响是十分严重的，因此在选择从动件运动规律时主要应考虑使其具有较良好的动力学特性，保证其加速度不太大而且不突变。分度凸轮机构的运动规律只有工作行程（升程）而无回程，即总是升—停型运动曲线，升程为机构中从动转盘的分度阶段，停程为从动转盘的停歇阶段。常用的凸轮运动规律有三种，即：修正等速运动规律、修正梯形运动规律和修正正弦运动规律，在设计高速凸轮时，应根据具体情况选择运动廓面（曲线）。为了便于分析凸轮机构从动件各种运动规律的共同特性，常把时间t 、位移s 、速度v 、加速度a 、跃度j 等运动参数进行无因次处理，用大写字母表示相应的无因次量。各种

运动曲线的无因次速度V，无因次加速度A，无因次跃动J的最大值Vmax、Amax、J max 皆为凸轮曲线的固有特性值，从运动学考虑，选择凸轮曲线时应分析这些因素。

(1)无因次最大速度Vmax重载荷即随动质量大的载荷，应当Vmax小的曲线，离心力较大时，采用Vmax小的曲线较为合适，另外，Vmax小的曲线使得最大压力角也小，凸轮的尺寸也可以小些，Vmax最小的曲线是等速度曲线Vmax=1。

(2)无因次最大加速度Amax因为惯性力和转盘质量及加速度有关，惯性力越大，从动件助振力越大，所以转盘质量大时，应选取Amax值较小的运动曲线。另外，Amax关系到从动件与凸轮间法向载荷，而凸轮机构的强度主要根据凸轮接触强度和销轴弯曲强度来计算，因为任何应力都与法向力成正比，所以凸轮强度也与Amax有关，Amax越小，许用应力也越小，极限速度也越小，因此高速凸轮应选用Amax小的曲线。

(3)无因次最大跃动J max最大跃动J max表示加速度的最大斜率，其值的大小与从动件的振动有关。转速越高时，振动频率越接近随动件的固有频率，机构将产生共振。此外，Jmax值越大，振动分量的振幅越大。

下表是几种常用运动规律的特性值，其运动规律的计算公式分别介绍如下：

修正正弦运动规律：修正正弦曲线是由两种不同周期的正弦曲线拼合而成。其最大速度值较小，最大加速度不大，可以将凸轮的尺寸做得小些，扭矩也较小，一般在负荷未知的情况下优先选用修正正弦运动规律。这种运动规律由三段曲线组成，中部为周期较长的正弦加速度，首末两段为周期较短的正弦加速度，其位移、速度、加速度、跃动曲线如图所示。

行程开始部分周期较短的正弦加速度段：108

T ≤≤

11sin 444S T T πππ

??=- ?+??

()1cos 44V T π

ππ

()2

4sin 44A T πππ=+

()316cos 44J T πππ

行程中周期较长的正弦加速度段：17

T ≤≤

1942sin 443T S T ππππ?+???=+- ? ?+????

413cos 43T V ππππ+??

- ?+??

44sin 43T A ππππ+??

?+??

3164cos 43T J ππππ

+??=

?+??

行程终了部分周期较短的正弦加速度段：

T ≤≤ 114sin 444S T T πππ

=+- ?+??

()1cos 44V T π

ππ

()2

4sin 44A T πππ=+

()316cos 44J T πππ

2.4弧面凸轮廓面设计

共轭接触的基本条件: 弧面分度凸轮的工作廓面是空间不可展曲面，很难用常规的机械制图方法进行测绘，也不能用展开成平面廓线的办法设计，一般应按空间包络曲面的共轭原理进行设计计算。根据共轭曲面原理，凸轮工作廓面从动转盘的滚子间的共轭接触点必须满足下列三个基本条件：

(1)在共轭接触位置，两曲面上的一对对应的共扼接触点必须重合； (2)在共轭接触点处，两曲面间的相对运动速度必须垂直其公法线；

(3)两曲面在共轭接触点处必须相切，不产生干涉，且在共扼接触点的邻域亦无曲率干

涉。

弧面凸轮与从动盘滚子实际工作表面相接触的凸轮工作廓面为实际廓面，从动盘滚子中心线在空间轨迹曲面为理论廓面。工作廓面方程:

建立坐标系，采用笛卡尔直角坐标系，见图2-6。与机架相连的定坐标系0000O x y z ;与机架相连的辅助定坐标系''''0000O x y z ,选择'0z 的方向时，应使面对'0z 的箭头看, 1ω为逆时针向；与凸轮1相连的动坐标系1111O x y z ;与转盘2相连的动坐标系2222O x y z

转盘滚子圆柱面在坐标系2222O x y z 中的坐标：

2x r = 2cos r y R ψ= 2sin r z R ψ=

r 、ψ滚子圆柱形工作面的方程参数，Rr 滚子半径；凸轮与滚子的共轭接触方程：

21tan cos r

C r ωρψφω??

?-??

φ滚子的位置角；

凸轮工作轮廓在坐标系1111O x y z -中的坐标：

1222cos cos sin cos sin cos x x y r z C φθρφθθθ=--- 1222cos sin sin sin cos sin y x y z C φθρφθθθ=---- 122sin z x y con ρφφ=+

θ凸轮转角，p 凸轮的旋向系数，左旋为+1，右旋为-1。理论廓面方程:

齐次变换的优点在于将运动、变换、映射与矩阵运动联系起来，通过一个矩阵就完全描述了坐标系的平移和旋转，广泛应用在空间机构动力学、机器人控制算法、计算机图形学和视觉信息处理等领域。齐次变换矩阵如式所示，Tij 描述了坐标系（i ）相对于(j) 的位置和方位,

330001ij B P T ?

?= ???

。

通过坐标变换，也可以求出理论廓面的方程。从动盘滚子中心线在在坐标系0000O x y z 中的坐标：

0cos x r φ= 0sin y r φ= 00z =

用矢量形式表示为：

()()0

cos ,sin ,0,1R r r φφ'=

设从动盘中心线上一点D ，在坐标系1111O x y z 的矢径为()1R ，在坐标系0000O x y z 的矢径为()0R ，从坐标系''''0000O x y z 变换到1111O x y z 的变换矩阵为10T '，从坐标系0000O x y z 变换到''''0000O x y z 的变换矩阵为00T '，可知：

10cos sin 00sin cos 0000100

1T θθθθ'??

?= ? ???

00100011001000001C T '-??

= ? ?

子坐标系滚中心线r 处在1111O x y z 的坐标方程：

()()

101000cos sin 00100cos sin cos 000110sin 0010010000

010

0011C r r R T T R θ

θφθθφ''-??????

?????

-- ?????== ?????

?????

??????

cos cos cos sin sin sin sin 1r C r C r θφθθφθφ-??

?-+ ?= ? ?

整理得弧面凸轮的理论廓面方程为：

1cos cos cos x r C φθθ=- 1cos sin sin y r C φθθ=-- 1sin z r ρφ=

式中p 为旋向系数，当凸轮的分度期廓面为左旋时取p=+1，右旋时取p=-1。

2.5计算

凸轮转数 24/min n r = 连续旋转

凸轮角数度 1120.860n

s πωπ-== 凸轮分度期转角 2/3f rad θπ= 凸轮停歇期转角 24/3d f rad θπθπ=-=

凸轮角位移以凸轮分度期转角开始处0θ=，计算时取θ的步长为2o

机构分度期时间 1

5/6f

f t s θω==

机构停歇期时间 1

25/3d t s π

ω=

凸轮分度廓线旋向左旋L 凸轮分度廓线头数 H=1 转盘分度数 I=8 转盘滚子数 z=HI=8

转盘分度期转位角 2//4f I rad φππ== 转盘分度期运动规律改进正弦加速度运动规律转盘分度期角位移 i f S φφ= 108T ≤≤

()1sin 4444i T T πφπππ??=- ?+??

rad 1788T ≤≤ ()942sin 4443i T T πππφππ+?

?=+- ?+??

rad 718T ≤≤ ()14sin 4444i T T πφπππ??

=+- ?+??

rad 转盘分度期角速度 426

524

v v v t π

φπ

ω=

108T ≤≤ ()()2

251cos4244T πωππ=-+ 1s -

1788T ≤≤ ()225413cos 2443T πππωπ+??=- ?+??

s -

718T ≤≤ ()

()2

251c o s 4

244T πωππ=-+ 1s - 分度期转盘与凸轮的角速比 21f

f φωωθ= 423

38v ππ== 108T ≤≤

()

()2131c o s 484T ωπ

πωπ=-+ 1788T ≤≤ ()213413cos 843T ωπππωπ+??

=- ?+?? 718T ≤≤ ()

()2131c o s 484T ωππωπ=-+ 分度期的最大角速比 42max 23

1max 1.760.66f f v π

φωωθ??

?= ???

动停比 535

f d

t k t =

运动系数 56

556

f f d

t t t τ=

=++ 啮合重叠系数 2811 1.23120o

f εθεθ=+=+=

中心距 C=180mm 许用压力角取[]030α= 转盘节圆半径 284p r =mm

凸轮节圆半径 ()121808496p p r C r mm mm =-=-= 相邻两滚子轴线间夹角 24z z ππφ==rad

滚子半径 ()20.5~0.7sin 16~22.5z p r mm πρ== 取22mm ρ= 滚子宽度 ()1~1.422~30.8b mm ρ== 取24b mm =

滚子与凸轮槽底部之间沿滚子宽度方向的间隙 ()0.2~0.3 4.8~7.2

e b mm == 取6e mm =

凸轮的顶弧面半径 ()1

2222275.29b c p r r mm ρ??=-+=????

凸轮定位环面两侧夹角 4z πβφ==rad

凸轮定位环面侧面长度 h=b+e=（24+6）mm=30mm 凸轮定位环面外圆直径 ()0arcsin 16.99c r ρσ==

02cos 210.122z c D C r mm φσ??

??=--= ??????

凸轮定位环面内圆直径 02cos /2154.69i D D h mm β=-=

凸轮理论宽度 22sin 78.0722z e p b l r e mm φ

??=++= ??

凸轮实际宽度 22cos z e e l l l φρ<<+ 118.72mm = 即73.07118.72mm l mm << 取

90l mm =

凸轮理论端面直径 22cos 171.5322z e p b D C r e mm φ???

?=-++= ??????

凸轮理论端面外径 2231.24i D C mm ?==??? 凸轮实际端面直径 ()tan /2176.47e e z D D l l mm φ=+-= 凸轮的轴孔直径 150h d mm = 转盘的轴孔直径 270h d mm = 转盘的宽度 242B mm =

转盘上径向对称两滚子外侧端面间距离 022192p H r b mm =+= 转盘上径向对称两滚子内侧端面间距离 22144i p H r b mm =-=

第三章蜗轮蜗杆传动的设计

3.1 蜗杆传动的简介

蜗杆蜗轮传动是由交错轴斜齿圆柱齿轮传动演变而来的。小齿轮的轮齿分度圆柱面上缠绕一周以上，这样的小齿轮外形像一根螺杆，称为蜗杆。大齿轮称为蜗轮。为了改善啮合状况，将蜗轮分度圆柱面的母线改为圆弧形，使之将蜗杆部分地包住，并用与蜗杆形状和参数相同的滚刀范成加工蜗轮，这样齿廓间为线接触，可传递较大的动力。

蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为90°。这种传动由于具有结构紧凑、传动比大、传动平稳以及在一定的条件下具有可靠的自锁性等优点，它广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械及其它机器或设备中。

圆柱蜗杆传动分为普通圆柱蜗杆（阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆、锥面包络蜗杆）和圆弧蜗杆。

3.2普通圆柱蜗杆传动的基本参数及其选择

（1）模数m和压力角α：

在中间平面中，为保证蜗杆蜗轮传动的正确啮合，蜗杆的轴向模数ma1和压力角αa1应分别相等于蜗轮的法面模数mt2和压力角αt2，即

ma1=mt2=m αa1=αt2

蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为:

tgαa=tgαn/cosγ

式中：γ-导程角。

（2）蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q

为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合，要用与蜗杆尺寸相同的蜗杆滚刀来加工蜗轮。由于相同的模数，可以有许多不同的蜗杆直径，这样就造成要配备很多的蜗轮滚刀，以适应不同的蜗杆直径。显然，这样很不经济。

为了减少蜗轮滚刀的个数和便于滚刀的标准化，就对每一标准的模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1，而把及分度圆直径和模数的比称为蜗杆直径系数q，即：

q =d

（3）蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2

蜗杆头数可根据要求的传动比和效率来选择，一般取z1＝1-10，推荐 z1＝1，2，4，6。

选择的原则是：当要求传动比较大，或要求传递大的转矩时，则z1取小值；要求传动自锁时取z1＝1；要求具有高的传动效率，或高速传动时，则z1取较大值。please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings

结论

众所周知, 弧面分度凸轮机构有着其它分度机构不可替代的优越性, 其结构简单、高速度高精度等优点使它将逐步取代棘轮、槽轮机构等, 成为有着广阔发展前景的一种间歇分度或步进传送机构。纵观弧面分度凸轮机构发展的历史以及近年的发展现状, 今后我国弧面分度凸轮机构的研究重点应在如下几个方面:

(1) 新型点啮合传动的弧面分度凸轮机构的研究。

(2) 弧面分度凸轮的动态特性及其仿真研究依然是研究热点。

(3) 高效率、高精度弧面分度凸轮曲面加工及磨削机床或装置的研制。

(4) 通用有效并引入专家系统或人工智能型弧面分度凸轮机构CAD? CAM 系统的开发。

(5) 基于in ternet 的弧面分度凸轮机构网络化设计系统的开发。

(6) 弧面分度凸轮机构精度指标体系的制定、修改和完善以及检测原理、方法和仪器的研究和制造。

(7) 弧面分度凸轮机构新结构的研制。

参考文献

［1］濮良贵，纪名刚. 机械设计[M]. 北京:高等教育出版社，2002.

［2］胡宗武等. 非标准机械设备设计手册[M]. 北京:机械工业出版社，2005.

［3］杨冬香,阳大志. 基于不同滚子从动件类型的弧面凸轮CAD 集成系统开发[J]. 机电工程技术,2009.

［4］葛正浩,蔡小霞,王月华. 应用包络面理论建立弧面凸轮廓面方程［J］,2004.

［6］张高峰，杨世平，陈华章，周玉衡，谭援强.弧面分度凸轮的三维CAD[J].机械传动,2003

［7］王其超，我国弧面分度凸轮机构研究的综述及进展，机械设计，1997

［8］胡自化,张平. 连续分度空间弧面凸轮的多轴数控加工工艺研究[J] . 中国机程,2006

［9］张高峰,杨世平,陈华章,等. D-H 方法在弧面分度凸轮机构设计中的应用[J ] . 机械传动,2003 ［10］张高峰杨世平,陈华章,周玉衡,谭援强.弧面分度凸轮机构的研究与展望[J].机械传动,2003

附录

滚子轴对称二次曲面

滚筒表面可能由一个平面二次有关其旋转轴旋转曲线。该轴对称在R二次方程形式和z是代表

数控回转工作台的设计

引言对数控回转工作台的设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。而工科类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的能力，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。本次毕业设计主要是解决数控回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是： 1．在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台； 2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力； 3．在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机，普通加工机床将获得年均15％－20％左右的稳定增长。

弧面分度凸轮的设计

毕业设计题目弧面分度凸轮的设计学院机械工程学院专业工业工程姓名冯堃学号 20050407069 指导教师王红岩二OO九年六月十日

弧面分度凸轮的设计 The Design of Roller Gear Indexing Cam 专业：工业工程学生：冯堃指导教师：王红岩济南大学机械工程学院二零零九年六月

目录摘要 ............................................................i ABSTRACT .. (ii) 第一章绪论 ...................................................- 1 - 1.1 课题研究的背景和意义 .................................................................. - 1 - 1.2 分度运动 .......................................................................................... - 1 - 1.3 从动系统的工作原理 ...................................................................... - 2 - 1.4 凸轮驱动系统分度机构 .................................................................. - 3 - 1.4.1精密分度凸轮机构的基本类型 ............................................... - 3 - 第二章弧面凸轮设计中基本参数的确认 .............................- 5 - 2.1 弧面分度凸轮机构的基本形式与工作特点 ..................................... - 5 - 2.2 运动的必要条件——凸轮曲线的选择 ............................................. - 6 - 2.3 选择曲线时考虑的运动学参数 ......................................................... - 8 - 2.4 弧面分度凸轮机构的主要运动参数 ................................................. - 9 - 2.4.1 凸轮分度廓线头数Ｈ、转盘滚子数Ｚ与转盘分度书Ｉ之间的关系 .................................................................................................................... - 9 - 2.4.2 凸轮与转盘在分度期与停歇期的运动参数 .......................... - 9 - 2.4.3动停比k 与运动系数τ ......................................................... - 10 - 2.4.4 啮合重叠系数ε .................................................................... - 10 - 2.5弧面分度凸轮机构的主要几何尺寸计算 ........................................ - 11 - 2.5.1凸轮节圆半径1p r ，转盘节圆半径2p r 与中心距C ............... - 11 - 2.5.2许用压力角p a ...................................................................... - 11 - 2.5.3转盘节圆半径2p r .................................................................... - 11 - 2.5.4滚子数z 、相邻两滚子轴线间夹角z φ、滚子半径ρ与宽度b . - 11 - 2.5.5凸轮的主要尺寸 ..................................................................... - 12 - 2.5.6装上滚子后转盘的尺寸 ......................................................... - 13 -

直动型弧面凸轮机械手的设计

引言间歇传动是自动机械和半自动机械中常用的机械传动方式之一，其作用是使设备中某些构件产生周期性的运动和停歇。常见的机构如棘轮机构、槽轮机构等均存在着诸如振动、冲击严重；动载荷大、磨损剧烈；定位精度低等缺陷，从而大大限制了其发展和使用。近年来，随着CAD/CAM的发展，在凸轮的设计、制造中提供了良好的帮助。在数控机床上人们用包络原理可较容易的加工出无理论误差的凸轮轮廓面。从而使凸轮机构广泛用于多种场合。在美国、日本等国，间歇凸轮机构已形成了众多系列化产品，用户可很方便地根据自己需要选购合适的凸轮装置。其中美国CAMCO、日本三兴线材工业株式会社品种较齐全。在我国，凸轮间歇装置虽未形成工业化、系列化产品，但也有一些单位进行了长期的研究开发工作。有些已具备了设计制造各种凸轮间歇装置的能力。且对于弧面凸轮间歇摆动驱动装置类型的产品，在国内尚未出现或尚未得到广泛应用。它的研究、设计、开发、推广可广泛应用于冲模送料及其他自动机械生产线中，具有广泛的推广应用前景。

第一章绪论 1.1课题的背景及意义当前机械产品正沿着两个方向发展，一是大型化、自动化、成型化；二是小型化、多功能、结构简单、使用可靠。在此发展过程中，各种各样的自动机械占有令人注目的地位。近年来，随着社会的发展，机械与自动控制技术结合已成为现代机械制造生产系统中一个重要组成部分。它的发展很快融和了当今先进的自控技术、信息处理技术、先进制造技术等新兴技术，逐渐形成了一门新的科学。通过前些天参观中国西部国际装配制造业博览会，对此也感受颇深。尽管此自动机械手发展很快，但仍不能取代纯机械的机械手，因为后者在可靠性尤其是价格方面都具有十分突出的优越性。弧面凸轮机械手作为一种新型机械手，具有结构紧凑、可靠性好、成本低、精度高的特点，在现代场合仍具有十分重要的地位。弧面凸轮机械手可以代替工人机械而繁重的劳动，是一种高效的自动化生产设备。在国外，特别是美国、日本已有其定型产品。我国关于这方面的研究还处于初期阶段，基于国内此类产品缺乏，使用者大多依靠进口，相应的使生产成本增加。因此，研制生产迫在眉睫。本课题就是在这样的情况提出的。 1.2 凸轮机构的发展概况凸轮机构是一种由凸轮、从动件和机架组成的传动机构，通常以凸轮作为机构的原动件。其运动方式主要为连续回转和往复摆动。工程中，大多根据从动件的运动状态（包括位移、速度、加速度等）来设计凸轮的轮廓数据。早期的工程技术人员大多采用绘制法绘制凸轮轮廓。这种方法不但效率低且精度差，很难精确地得到压力角和曲率半径，大多也仅限于平面凸轮的设计中。随着计算机的广泛应用，以矢量法、非线性规划法为代表的各种新算法相继出现，把凸轮轮廓参数的计算推进到了一个崭新的阶段。近年来，凸轮的计算机辅助设计/制造（CAD/CAM）研究也获得了初步成果，设计者利用计算机终端，只要给定原始的数据即可设计出总体上最优的凸轮。可直接通过数控机床，并对刀具磨损、加工时的热变形等不定因素进行自适应控制就可加工出高精度的凸轮。且随着新工艺、新材料的不断涌现，凸轮的设计与制造已变得比较方便，可以预计，凸轮机构在自动机械中的应用范围将越来越广泛，其工作性能将获得明显的改善，从而将更好的促进自动机械的发展。 1.3 凸轮机构的种类与特点凸轮机构形式繁多，是一种小型、简易、精密的机械，且因为它兼有传动、导向及控制个机构的各种功能，而得到了广泛地应用。可产生复杂的运动轨迹，实现非等速运动等。其工作特点和设计方法随机构形式而异，一般按凸轮的几何形状分类。详细可见下面图2-1。

弧面凸轮数控转台的设计

弧面凸轮数控转台的设计摘要：弧面分度凸轮机构是由美国人C.N.Neklutin于20世纪20年代发明的，并由其所创建的Ferguson公司首先进行了系列化、标准化生产。该机构是用于两垂直交错轴间的间歇分度步进传动。由弧面分度凸轮、从动转盘以及在从动转盘径向均布的滚子组成。由于弧面分度机构具有传动速度高、分度精度和动力学性能好、承载能力大、可靠性好等优点，所以广泛应用于各种自动机械，如烟草机械、包装机械、加工中心换刀机械手等。分度凸轮机构具有结构简单，能自动定位以及动静比可任意选择的特点，与棘轮机构、槽轮机构、针轮机构等几种传统的间歇运动机构相比，更适合于要求高速、高分度精度的场合，因而广泛应用于各种多工位自动机械、直线步进机械中。随着自动机械向高速化、精密化、轻量化的方向发展，现有分度凸轮机构已难满足更高要求的需要。关键词：弧面分度凸轮，参数分析，运动仿真 The globoidal indexing cam rotary table Abstract:The globoidal indexing cam mechanism,which consists of a driving globoidal indexing cam and driven turret with four or six cylindrical rollers was firstly designed by an American,C.N.Neklutin,in 1920s and was manufactured by his own company in series and standard.The globoidal indexing cam mechanism has been using in many kinds of automatic machinery.It has great advantage over other indexing mechanisms,such as high speed、precise index and excellent kinetics. The indexing cam mechanisms are more suitable to the work conditions where high speed and accurate output precision are needed,and have been widely used in all kinds of multi-steps machines,linear intermittent machines due to their advantages of simple structure,automatic positioning compared with other intermittent mechanisms. However,existing indexing cam mechanisms can’t meet the requirements of the fast development of automatic machines. Key words：globoidal indexing cam,Parameter analysis,Motion simulation.

试谈弧面凸轮数控转台的设计(doc 52页)

弧面凸轮数控转台的设计摘要：弧面分度凸轮机构是由美国人C.N.Neklutin于20世纪20年代发明的，并由其所创建的Ferguson 公司首先进行了系列化、标准化生产。该机构是用于两垂直交错轴间的间歇分度步进传动。由弧面分度凸轮、从动转盘以及在从动转盘径向均布的滚子组成。由于弧面分度机构具有传动速度高、分度精度和动力学性能好、承载能力大、可靠性好等优点，所以广泛应用于各种自动机械，如烟草机械、包装机械、加工中心换刀机械手等。分度凸轮机构具有结构简单，能自动定位以及动静比可任意选择的特点，与棘轮机构、槽轮机构、针轮机构等几种传统的间歇运动机构相比，更适合于要求高速、高分度精度的场合，因而广泛应用于各种多工位自动机械、直线步进机械中。随着自动机械向高速化、精密化、轻量化的方向发展，现有分度凸轮机构已难满足更高要求的需要。关键词：弧面分度凸轮，参数分析，运动仿真 The globoidal indexing cam rotary table Abstract:The globoidal indexing cam mechanism,which consists of a driving globoidal indexing cam and driven turret with four or six cylindrical rollers was firstly designed by an American,C.N.Neklutin,in 1920s and was manufactured by his own company in series and standard.The globoidal indexing cam mechanism has been using in many kinds of automatic machinery.It has great advantage over other indexing

平面二次包络环面蜗杆传动数控转台的设计—3D建模与装配设计

目录摘要 (1) Abstract (1) 第1章绪论 (2) 1.1课题的研究背景 (2) 1.2课题的研究内容和解决方法 (3) 第2章UG二次开发工具 (5) 2.1UG软件概述 (5) 2.1.1 UG软件的功能介绍 (5) 2.2UG二次开发相关工具概述 (6) 2.2.1 UG/OPEN GRIP (7) 2.2.2 UG/OPEN API (7) 2.2.3 UG/OPEN Menu Script (8) 2.2.4 UG/OPEN UI Styler (9) 2.2.5User Tools工具 (10) 第 3 章平面二次包络环面蜗杆传动数控转台建模与装配 (11) 3.1直齿轮的三维建模 (11) 3.2齿轮轴的三维建模 (12) 3.3 输出轴的三维建模 (13) 3.4平面二次包络环面蜗杆传动数控转台核心传动件的装配 (14) 结论与展望 (20) 参考文献 (22) 致谢 (23) 附录一零件图实体模型 (24) 附录二外文翻译 (27)

平面二次包络环面蜗杆传动数控转台的设计—3D建模与装配摘要：蜗杆传动是机械设备中最常用的传动装置，在机械设计中蜗杆的设计占有相当大的比重。基于涡轮蜗杆各参数间的关系，在UG中利用涡轮蜗杆参数表达式绘制涡轮蜗杆实体模型，实现涡轮蜗杆在UG中的参数化设计。UG/Open二次开发模块是UG软件的二次开发工具集，利用该模块可对UG系统进行用户化开发，可满足用户进行各种二次开发的需求。学习了UG二次开发的各种工具，了解了各种工具的特点和适用范围。选择UG/Open API编程语言，结合使用UG/Open Menu Script 和UG/Open UI Styler开发工具，实现了基于UG二次开发工具的涡轮蜗杆的参数化设计。关键字：涡轮蜗杆；二次开发；参数化；UG/Open API Plane double enveloping worm gear design of the NC rotary table—3D Construction mode and Assembly Abstract： Machinery and equipment belt transmission is the most commonly used pulley in mechanical design in the design of pulley occupy a large proportion. Based on the relationship of the Turbo-Worm parameters, draw Turbo-Worm solid model use expression in UG NX, achieve parameters design in UGNX. UG/Open module is the open tools in UG, using the tools we can empolder our UG system as we need, users can almost satisfy all kinds of secondary development needs by use the tools. Understand the characteristics and scope of application of all the tools of UG/Open after studying each kind of tools. Select UG/Open API programming language,a combination of UG/Open Menu Script and UG/Open UI Styler development tools. Achieve parameters design of Turbo-Worm base on the UG/Open tools.

基于Matlab弧面分度凸轮的建模

基于Matlab GUI的弧面分度凸轮轮廓曲面计算平台的设计作者：曹顺辉摘要：介绍了利用Matlab 7.0的图形用户界面（Graphical User Interface,GUI）设计弧面分度凸轮工作廓面坐标计算平台的方法和步骤。使用户不必去了解复杂的Matlab代码及程序，直接通过该平台就可以很便捷的进行凸轮工作廓面的计算工作。并利用最终输出的坐标文件结合三维造型软件SolidWorks完成弧面分度凸轮工作廓面的三维建模。关键字：GUI 弧面分度凸轮三维实体建模图形用户界面 Matlab 1 引言弧面分度凸轮机构(图1)用于两垂直交错轴间的间歇分度步进传动，这种机构不需要其他附属装置即可完成较精确的分度定位[1]。和其他几种常见的间歇分度机构相比，可以在高速、重载的情况下使用，而且运行比较平稳，无较大冲击，定位精度高。但是由于弧面分度凸轮的工作廓面为空间不可展曲面，很难用常规的机械方法绘制[1]。通过Matlab编程语言，首先建立凸轮工作廓面坐标的数学模型，然后再结合Matlab的图形用户界面（GUI）设计功能，为用户提供一个图形界面。通过这个界面用户可以很便捷地进行一些复杂的数据处理和运算工作，而不必去了解界面背后代码和程序的运行过程，因此具有更加广泛的应用意义。图1 2 Matlab 图形用户界面（GUI）简介图形用户界面（GUI）是一个整合了诸如窗口、图标、按钮、菜单和文本等图形对象的接口，用户选中或者激活这些对象通常都会导致某个动作或者变化的发生[2]。是用户和计算机程序之间进行信息交互的一种方法，用户通过键盘、鼠标、麦克风或者绘图板等设备向计算机输入相关信息，计算机可以通过屏幕上显示图形和文本、利用喇叭发出声音来向用户提供相关信息。因此对于一个操作系统或者应用程序来说，用户接口是一个十分关键的因素，它定义了这些系统或应用程序提供给用户的视觉感受和使用感觉，因此一个友好而高效的用户接口对于应用程序或者计算机的使用者具有极强的吸引力[2]。 Matlab7.0中的图形用户接口开发环境（Graphical User Interface Development Environment,GUIDE）提供了一系列工具用于建立GUI对象，这些工具在很大程度上简化了设计和建立GUI的过程[3]。设计者通过运用GUIDE可以完成GUI图形界面的布局设计以及GUI编程工作，而这些也正是开发图形用户界面（GUI）的基本流程。 2 弧面分度凸轮轮廓曲面计算平台的GUI设计流程

弧面分度凸轮轮廓修形及其廓面方程_唐学飞

第27卷第2期2010年2月机　械　设　计 J O U R N A LO FM A C H I N ED E S I G N V o l.27N o.2 F e b.2010弧面分度凸轮轮廓修形及其廓面方程＊唐学飞1,贺炜2,刘言松3 (1.淮海工学院机械工程学院,江苏连云港　222005;2.南京工业职业技术学院机械系,江苏南京　210046; 3.陕西科技大学机电工程学院,陕西西安　710021) 摘要:提出了一种新的弧面分度凸轮廓面修形方法,建立了修形计算公式和经过修形的凸轮廓面方程。该方法可克服传统范成法加工的不足,提高弧面分度凸轮表面加工质量,又使得凸轮机构的啮合特性得到改善。所建立的修形计算公式和修形凸轮廓面方程可直接用于开发相应的弧面分度凸轮机构C A D/C A M系统软件。关键词:弧面分度凸轮;廓面修形;范成法;方程中图分类号:T H112.2 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2010)02-0024-03 弧面分度凸轮机构是工作性能优良的一种间歇转位机构(如图1所示),广泛应用于各种自动机构和自动生产线上。由于加工制造难度较大,因而弧面分度凸轮机构加工技术的研究一直倍受关注[1-4]。弧面分度凸轮机构加工制造的关键是凸轮工作廓面的加工,传统的加工方法存在一定的问题。传统的范成法加工是在具有双回转坐标的数控机床上使刀具再现从动件的运动规律,凸轮的凹槽两侧同时参加铣削,一侧为顺铣,另一侧为逆铣,使得加工后廓面质量差;通过刀具半径补偿实现的凸轮单侧面加工方式具有理论误差;通过把凸轮廓面当作自由曲面来处理,采用球面铣刀进行点位加工的方式,没有考虑凸轮廓面的包络性质,加工质量差,加工效率低;通过两重包络加工方式实现凸轮的单侧面加工方法有方法误差,加工效率也不高;通过对弧面分度凸轮非工作廓面进行等量减薄处理的加工方法存在凸轮廓面停歇段与分度段连接过渡不光滑、动力学特性不佳的问题。文中通过对弧面分度凸轮的工作轮廓面进行必要的修形,既可提高凸轮工作廓面的加工质量,又让啮合传动特性较好的区段(压力角较小)起主要啮合传动作用,使得凸轮机构的啮合特性得到改善。 1弧面分度凸轮标准廓面方程 1.1　坐标系的设置弧面分度凸轮机构的坐标系设置如图1所示。使现行的教育方式和方法面临着前所未有的挑战,虚拟实验教学系统作为一种新的教育形式,具有重要的意义,并呈现出广阔的发展前景。基于软硬件等多方面的知识,充分利用计算机领域内的最新科研成果,开发出功能完善的虚拟实验教学系统。参考文献 [1]　陈敏,刘晓秋,伍胜男.基于V R M L技术虚拟机械设计实验室的研究[J].机械设计,2007,24(2):68-70. [2]　李玉忠,覃达贵.基于X M L的虚拟现实研究[J].计算机仿真, 2004,21(4):87-90. [3]　林建亚,何存兴.液压元件[M].北京:机械工业出版社,1988. [4]　刘尚勤,顾耀林.基于X3D构建高效的虚拟场景[J].计算机工程与设计,2006,27(2):303-306. [5]　彭文辉,杨宗凯,朱汉洪.远程虚拟实验过程模型研究[J].计算机工程与设计,2006,27(18):331-334.[6]　姜佩东.液压与气动技术[M].北京:高等教育出版社,2004. A s t u d yo nt h e c o n s t r u c t i o no f v i r t u a l h y d r a u l i c t r a n s m i s-s i o nl a b o r a t o r y b a s e do nX3D t e c h n o l o g y C H E N Mi n1,G U O L i e-e n2 (1.J i a n g x i U n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yN a n c h a n g B r a n c hm e c h a n i c a l a n de l e c t r i c a le n g i n e e r i n gd e p a r t m e n t,N a n-c h a n g330013, C h i n a;2.s c h o o l o f E l e c t r o m e c h a n i c a l e n g i n e e r i n g, N a n c h a n g U n i v e r s i t y,N a n c h a n g330031,C h i n a) A b s t r a c t:T h i s p a p e r t a k e s v i r t u a l e x p e r i m e n t a l s y s t e m o f t h e h y d r a u l i c t r a n s m i s s i o n a s a ne x a m p l e;a v i r t u a l l a b o r a t o r y w a s c o n-s t r u c t e db a s e d o n t h e o n l i n e h y d r a u l i c t r a n s m i s s i o n o f X3Dt e c h n o l-o g y.T h e k e y t e c h n i q u e s w e r e a n a l y z e d,a n da s c h e m e f o r r e a l i z i n g t h e v i r t u a l e x p e r i m e n t a l s y s t e mw a s p u t f o r w a r d. K e yw o r d s:X3D(e x t e n s i b l e3D);h y d r a u l i c t r a n s m i s s i o n; v i r t u a l l a b o r a t o r y F i g8T a b0R e f6“J i x i e S h e j i”8910 ＊收稿日期:2008-12-04;修订日期:2009-07-04 基金项目:江苏省高校自然科学研究指导性科研基金资助项目(05K J D460086) 作者简介:唐学飞(1974-),男,江苏东海人,讲师,工学硕士,主要从事先进制造技术研究,发表论文20余篇,发明专利2项。DOI:10.13841/https://www.wendangku.net/doc/7c19143584.html, ki.jxsj.2010.02.013

数控机床的机械结构汇总

第一节机械结构的主要特点与基本要求一、数控机床对机械结构的基本要求从数控技术的特点看，由于数控机床采用了伺服电动机，应用数字技术实现了对机床执行部件动作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消了，因而机械结构也大大简化了。数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度且没有传动间隙，以确保控制指令的执行和控制品质的实现。同时由于计算机水平和控制能力的不断提高，同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结构比传统机床具有更高的集成化功能要求。从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削精度和速度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高、驱动功率更大，机械结构动、静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时间连续运行和有尽可能少的停机时间。综合上述原因，数控机床对其基本要求可归纳为要有更高的精度，更好动、静态刚度，以适应高速运动的耐用度和工作可靠性。二、数控机床机械结构构成典型数控机床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置及其他机械功能部件等几部分组成。数控机床的基础件通常是指床身、立柱(或横梁)、工作台、底座等结构件，由于其尺寸较大，俗称“大件”，构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支承和导向的作用，因而对基础件的基本要求是刚度好。此外，由于基础件通常固有频率较低，在设计时，还希望它的固有频率能高一些，阻尼能大一些。和传统机床一样，数控机床的主传动系统将动力传递给主轴，保证系统具有切削所需要的转矩和速度。但由于数控机床具有比传统机床更高的切削性能要求，因而要求数控机床的主轴部件具有更高的回转精度、更好的结构刚度和抗振性能。由于数控机床的主传动常采用大功率的变速电动机，因而主传动链较传统机床短，不需要复杂的变速机构。由于自动换刀的需要，具有自动换刀功能的数控机床主轴在内孔中需要有刀具自动送开和夹紧装置。数控机床的进给驱动机械结构是直接接受计算机发出的控制指令，实现直线或旋转运动的进给和定位，对机床的运行精度和质量影响最明显。因此，对数控机床传动系统的主要要求是精度、稳定性和快速响应的能力，即要它能尽快地根据控制指令要求，稳定地达到需要的加工速度和位置精度，并尽量小地出现振荡和超调现象。根据工作要求回转工作台分成两种类型，即数控转台和分度转台。数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴，因而对它的要求和进给传动系统的要求是一样的。分度转台只完成分度运动，主要要求分度精度指标和在切削力作用下保持位置不变的能力。转塔刀架在原理和结构上都和分度转台类似。

2018弧面凸轮报价_弧面凸轮安装方法

2018弧面凸轮报价_弧面凸轮安装方法弧面凸轮是比较火的分割器材。弧面凸轮是一种分割器材的传动装置，弧面凸轮轮廓面的曲线段驱使滚针轴承沿圆周转位，直线段使滚针轴承静止，并定位自锁，这样才算完成了工作步骤。想要购买弧面凸轮的朋友会比较关心弧面凸轮报价，诸城市金王精密机械有限公司为大家提供2018弧面凸轮报价，具体请咨询厂家。很多人买了弧面凸轮，想要自己安装，却不了解弧面凸轮安装步骤，下面为大家介绍弧面凸轮安装步骤。【弧面凸轮工作原理】弧面凸轮，在工程上又称凸轮分割器，间歇分割器。1926年，美国机械师福克森（FERGUSON）生产出一台凸轮分割器，后来凸轮分割器又称福克森。弧面弧面凸轮是输入轴上的弧面共轭凸轮与输出轴上的滚针轴承无间隙垂直啮合的传动装置。弧面凸轮轮廓面的曲线段驱使滚针轴承沿圆周转位，直线段使滚针轴承静止，并定位自锁，通过该机构将连续的输入动作转化为间歇式的输出动作。平面弧面凸轮是输入轴上的平面共轭凸轮与输出轴上的分度轮无间隙平行啮合的传动装置。平面凸轮轮廓面的曲线段驱使分度轮转位，直线段使分度轮静止，并定位自锁，通过该机构将连续的输入动作转化为间歇式的

输出动作。凸轮分割器是依靠凸轮与滚针轴承之间的无间隙配合 (其啮合传动方式类似于蜗轮蜗杆传动)，并沿着既定的凸轮曲线进行重复传递动作的装置。它输入连续旋转驱动，输出间歇旋转、或摆动、或提升等动作，主要应用于自动化加工、组装、检测等设备上面。【弧面凸轮安装方法】 1、机体的安装（1）分割器是经加工和正确装配调整而得到的高精度分割机构，用户使用前，不得擅自调整、拆卸、组装。（2）安装前确认分割器安装面有无损伤，如有损伤，用油石修整。找正输入、输出轴的位置，加注定位销，均匀地拧紧螺钉。分割器承受脉动负荷力矩作用、安装十分牢固。（3）由于分割器安装面相对于输入、输出轴的垂直或平行度较高，设备的安装基面一定要保证使分割器的输入、输出轴方向与设备所需的输入、输出

数控转台发展概况

数控转台发展概况 1、前言数控转台是一种重要的机床附件，主要应用在加工中心和数控镗铣床上，俗称“四轴”。数控转台的应用，为机床提供了回转坐标，通过第四轴、第五轴驱动转台完成等分、不等分或连续的回转加工，使客户加工复杂曲面变成可能，扩大了机床的加工范围。近年来，随着国产数控机床向高速、高效、高精、柔性化、环保方面迅猛发展，用户对零件加工的要求也越来越高，加工中心（特别是四轴、五轴）的需求也在增加，与之相应的数控转台的需求也随之发展。本文将介绍一下数控转台的发展情况、主要结构形式与发展前景。 2、国内外的发展状况国内的数控转台市场主要被我国内地和台湾地区的生产厂家所占领，少量高端产品由日本、德国、美国等公司占领，国内产品主要以中低档产品为主。内地最具竞争力的生产厂家是烟台环球机床附件集团有限公司，产品体系完善，规格种类齐全，设计开发和制造经验丰富。台湾的生产厂家比如德川机械股份有限公司是专业数控转台制造商之一。国外的专业生产厂家有日本的NIKKEN（日研）、德国Peiseler美国HASS公司等。国内的数控转台产品与国外产品相比仍有一定差距，主要表现在数控转台的速度、精度、可靠性上。通过优化蜗轮副的材料和制造工艺、端齿盘的材料和制造工艺、装配工艺以及其它技术手段，可以提高国内产品的总体质量。国内产品虽然在地域上具有维修方便快捷的优势，但是提高转台的可靠性和耐用度仍是将来努力的重点。 3、数控转台的主要结构形式及特点现在市场上的数控转台种类很多，采用的结构形式多样。按照核心部件划分，主要的结构形式可分为以下几种。蜗轮副传动的可任意分度数控转台。这种数控转台在市场上分布广泛，是主要的结构形式。该转台采用伺服电机驱动和分度，蜗轮副进行传动，制动盘刹紧，一般最小分度单位可达到0.001°，分度精度在15”至40”之间，重复精度4”至6”，采用闭环控制后分度精度可达±3″，重复定位精度可达±1″或更高。该转台的关键部

弧面凸轮数控转台的设计——3D建模跟装配文档

弧面凸轮数控转台的设计——3D建模与装配摘要：弧面凸轮机构是一种高速装置，广泛的应用于各种机械传动中。为适应当代社会对弧面凸轮制造加工精度等方面的要求，本设计利用UG强大的二次开发功能，通过运用UG/API语言进行编程，从而开发出弧面凸轮的建模命令，使得弧面凸轮的3D建模与装配变得简单。关键词：弧面凸轮，UG二次开发，3D建模，装配 The Design Of Globoidal Indexing Cam NC rotate table——3D construction mode and Assembly Abstract：Globoidal indexing cam mechanism is a high speed indexing drivingdevice,it is widely used in many kinds of mechanical transmission .In order to fit the social request of Arc Cam manufacturing and processing precision, this Design used a strong secondary development function of UG. By using UG/API programming, therefore, to develop a modeling command Arc Cam. And make it easy to 3D Modeling and assembling. Keywords:Globoidal indexing cam, Secondary development function of UG, 3D Modeling and assembling.

弧面凸轮机械手系列化设计

弧面凸轮机械手系列化设计! 曹巨江!，陈雪峰" （!#西北轻工业学院机电学院，咸阳$!"%&!；"#西安交通大学机械学院，西安$!%%’(）摘要：本文借鉴模块化思想和成组技术原理，对系列化设计的思想进行了探讨。并以此为依据，对弧面凸轮机械手进行系列化设计计算，给出了设计实例及系列化设计结果。该系列化设计思路对其它新型机电产品概念设计阶段具有参考作用。关键词：凸轮；机械手；系列化；模块化设计；成组技术中图分类号：)*!" 文献标识码：+ 文章编号：!%%!,-&&!（"%%"）",%’(,- !引言弧面凸轮机械手又称抓放装置（./012.3405678/9），也称之为近距离操纵机械手，在英语里为*+:7;<=>。世界上只有美、日、德少数几个国家有定型产品。该机械手广泛应用于汽车、包装、电子、医药、摄影、仪表、纺织、军品、电力传送、造纸等行业，成功而方便、高速而精确地实现了装卸、转送、升降、提取、装配、焊接、钻孔、锯、堆垛、转位、绞孔和检测等功能，大大地提高了行业自动化水平。在国内，本课题组曾于!(((年!月以“机械手 48?（空间凸轮@A 弧面凸轮@A 凸轮） ”为检索式进行了广泛地查新，其结果是国内在该领域尚属空白［!］。因此实施该课题研究可提高许多行业的自动化水平，有较好的社会经济效益。图! 弧面凸轮机械手外形图图" 弧面凸轮机械手图-运动过程示意图 "弧面凸轮机械手工作原理简介本课题所研究的弧面凸轮机械手是由两组弧面凸轮控制，手臂可完成的竖直移动和绕竖直轴的回转。其外形图如图!，机构示意图如图"，升降弧面凸轮通过从动盘带动拨叉轴’，从而使手臂轴做升降运动；转位凸轮B 通过从动盘C 带动手臂轴做转位运动。其基本动作单元示意如图-。# 系列化设计思想［#］［$］系列化设计技术已为工程技术人员广泛接受，但真正针对某一类新型产品进行概念设计时，究竟运用哪些思想、哲理来指导系列化设计，有时仍有点临事而谜。（!）系列化设计产品系列化是三化（标准化、系列化、通用化）标准工作之一，它是降低成本、提高产品质量的关键性技术管理。系列化工作主要是在同一基本结构下，按照优先数原则制定出若干个辅助尺寸不同的产品，形成不同的系列。标准件的特点是它的全部特征都被明确地规定了，不存在任何的设计自由度。“标准”包括国家标准，专业标准和企业标准。广泛采用标准件，显然可以大大减少设计工作量。产品系列化就是以最少的品种规格来满足产品最大的功能范围。产品间的结构尽量相同、尺寸变化成比例。系列化产品的不同规格之间显然应该是彼此相似的。产品通用化要求同系列不同规格的产品之间，部件能够通用、零件能够借用，这种通用化程度应尽可能地高。（"）产品三化、模块化设计与成组技术产品系列确定的是否合理，与所取的数值如何分档分级直接有关，优先数和优先数系是一种科学的数值制度，采用它可以防止数值传播的紊乱。在凸轮机械手的设计中，尺寸较多，并且相互影响相互关联，所以它们不能同时为优先数，我们选用对经济性和配套互换性上有主要影响的尺寸为优先数，如不同规格的中心距可以满足不同的功率需要，因此，对于凸轮机械手我们取其中心距为优先数。其它参数也尽量采用优先数系。不同的中心距与不同的分度数动程角配对则形成系列化的凸轮机械手。系列化设计方法实际上是运用了模块化设计原理，所谓模块化设计，就是通过对产品进行功能分析，划分并设计出一系列的通用模块（如不同的箱体和不同的凸轮副），根据应用要求，对这些模块进行选择与组 ? !"?《机床与液压》"%%"D :@D" !基金项目：省教委重点计划项目，机电一体化弧面凸轮机械手及系列化研究与开发（((EF!$’）。万方数据

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