非圆齿轮差动轮系往复机构反求设计与运动学分析

为了简洁有效地实现所需的往复运动,提出了一种非圆齿轮差动轮系组合并配以齿条来实现往复直线运动的新型机构,通过合理的节曲线设计,可得到理想的输出运动曲线,该机构形式简单、运行可靠。完成了机构运动学分析,并分析了节曲线对运动特性的影响机制。以执行部件遵循余弦加速度和正弦加速度运动规律输出为例,反求得到了该机构非圆齿轮的节曲线,研究了输出齿轮的摆动角度、差动轮系传动比以及节曲线阶数等参数对节曲线的影响规律和设计准则。比较了上述两种运动规律对节曲线、传动比以及急回特性的影响规律。搭建了非圆齿轮差动轮系传动系统原理样机,并验证了新型传动系统的可行性。     

自升式平台齿轮齿条升降系统结构设计

齿轮齿条式升降系统由于具有升降速度快、同步性好、便于维修保养等优点而广泛应用于自升式平台。由于国内目前尚不具备齿轮齿条升降系统的研制能力,因此自升式平台齿轮齿条升降系统均需要进口,但进口升降系统价格昂贵,供货周期长,修理维护困难等成为制约我国自升式平台发展的一个瓶颈。追踪国外最新技术,结合自升式平台使用工况设计了一套齿轮齿条升降系统,该系统主体由一个三级直齿圆柱齿轮减速箱和一套差动轮系组成,减速箱的输出齿轮通过与差动轮系太阳轮轴上一直齿圆柱齿轮啮合建立起二者之间联系。该升降系统具有两个输出轴,其一为差动轮系系杆,另一输出轴则通过齿轮与差动轮系外齿圈啮合。通过合理配齿实现两输出轴具有相同的转向和转速,最终形成一套一台电机驱动两输出齿轮的升降系统。     

高速共轭凸轮机构的动态特性分析

在高速凸轮机构中,高副接触处的动力学特性比较复杂,精确分析与设计都比较困难。通过建立高速共轭凸轮机构的刚柔耦合模型,对纯刚体模型和刚柔耦合模型的运动仿真结果进行比较,分析机构中推杆的弹性变形对推杆输出运动的影响;同时对凸轮进行模态分析,为评判凸轮机构的实际工况提供理论依据。利用Adams和Abaqus联合仿真使得理论分析的结果更为全面。     

海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的动态响应分析

自升式海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的动力学特性对平台结构安全性能有极其重要的影响。在动力学分析的基础上,建立了多对齿轮齿条啮合下的升降装置动力学模型,研究了齿轮时变啮合刚度对系统动态响应的影响规律,同时利用Solid Works与ADAMS软件联合建模,进一步分析了升降装置最大负载工况下齿轮齿条之间的接触力及齿轮转速随时间的变化规律。研究结果表明:齿轮齿条升降装置齿轮的输出转速受内部激励的影响随时间发生变化,且与啮合力之间存在冲击峰值的同步性;在同一工况条件下,相对于齿条对称分布的两个齿轮,同一时间所受到的径向力大小相等、方向相反,且切线方向的接触力大小之和与负载基本相等。研究结果可为自升式海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的优化设计提供参考。     

基于SolidWorks的滚子盘形凸轮机构的图解法设计

为了能在SolidWoks软件的运动仿真功能中实现凸轮图解法的设计过程,利用Excel的函数计算功能,计算出滚子推杆位移与凸轮时间之间的关系并生成相应的数据表。然后在SolidWorks软件中建立凸轮机构的运动仿真模型,利用Motion模块给推杆和凸轮分别添加直线电动机和旋转,通过运动仿真模块模拟反转法,利用结果分析中的路径跟踪功能,得到凸轮的理论轮廓曲线,用草图编辑中的偏移功能,把理论轮廓曲线向内偏移1个滚子半径的距离,得到实际轮廓曲线,拉伸得到凸轮三维模型,最后用生成凸轮模型反向通过运动仿真输出推杆位移。仿真结果表明,经过对比分析,输出的推杆位移曲线与设计得到的推杆位移曲线一致,因此通过SolidWorks和Excel相结合的方式,实现凸轮的图解法设计是可行的。设计方法可用于凸轮零件的高精度设计,为凸轮的设计提供了新的技术方法和思路。     

基于Pro/E关系式的凸轮轮廓曲线精确设计

凸轮机构实现推杆预期运动规律依赖于凸轮轮廓曲线,凸轮机构设计的主要任务是凸轮轮廓曲线的精确设计.在高速精密自动机械中凸轮机构凸轮轮廓曲线异常复杂,给凸轮三维精确建模造成了困难,且精度较低的凸轮轮廓曲线不能满足凸轮后续CAM和CAE的要求.凸轮轮廓曲线的设计原理是根据工作所要求的推杆运动规律,导出凸轮转角与推杆位移之间的关系式,用函数关系式捕捉设计意图.根据关系式计算出凸轮轮廓曲线上各点的坐标值,保证生成凸轮轮廓曲线的精确性.按照该理论,提出了2种应用Pro/E三维造型软件精确设计凸轮轮廓曲线的方法.     

单向驱动非圆齿轮差动轮系实现可调摆幅输出的研究

提出了一种单向驱动非圆齿轮——圆齿轮差动轮系实现可调摆幅输出的方案;讨论了非圆齿轮不出现凹形的条件,并在此条件下设计出合适的非圆齿轮节曲线及非圆齿轮差动轮系;通过仿真分析合理改变单向伺服驱动输入运动规律可获得不同摆动幅值的输出,尤其是摆动中心运动的摆动输出,以达到伺服电机直接单向驱动便能实现摆幅可调输出的目的。     

凸轮机构教具设计及运动特征研究

针对凸轮机构位移特征曲线在绘制过程中所出现的离散性、精度差等问题,设计了一种新型凸轮机构教具,该教具传动系统一方面利用同步带、齿轮齿条将凸轮旋转运动转化为横向直线运动,另一方面通过滚子传动将凸轮周向运动转化为从动件的纵向运动,进而建立起凸轮旋转角度与从动件输出位移间一一对应的连续性映射关系。文末分别对两类凸轮(偏心轮、标准凸轮)的运动特征曲线进行了分析研究,结果揭示:对心、偏置凸轮机构特征位移曲线间存在某种特定的等价关系,样机的演示结果验证了等价关系的存在性以及机械传动方案设计的合理性。     

新型非圆锥齿轮摆停-步进装置

基于圆锥齿轮-非圆锥齿轮差动轮系,提出一种新型非圆锥齿轮摆停-步进装置。阐述了其工作原理,推导出位于其传动核心的一对非圆锥齿轮的传动比函数,结合非圆锥齿轮的相关理论阐述了其设计和校核方法。以实例的方式建立了装置的三维模型,利用ADAMS得到了装置的位移响应,证实了上述方法和原理的正确性。     

基于UG和Adams机液复合无级变速器运动学的仿真研究

本文分析了机液复合传动的基本原理。建立了基于UG对无级传动变速器的三维模型,在此基础上运用Adams对模型进行运动学仿真,同时介绍了在Adams仿真过程中差动轮系约束的建立方法以及还存在的缺点,并且提出了建立齿轮约束的新的可行的方法。在建模和仿真过程中对液压部分进行了简化,从而简化了三位模型和运动学分析。最后对仿真结果和理论结果进行了比较分析。结果表明基于UG和Adams机液复合无级传动变速器运动学的仿真分析方案是可行的。     

逻辑齿轮的齿根过渡曲线设计及弯曲应力分析

建立了单圆角逻辑齿条刀具的齿顶圆半径的公式,得出齿顶圆半径与连接逻辑点的关系,并推出了两圆角逻辑齿条刀具的齿顶曲线方程。根据逻辑齿条刀具与逻辑齿轮之间相互啮合关系,求出逻辑齿轮齿根过渡曲线方程。通过Matlab编程求出逻辑齿轮齿廓上的点,拟合画出齿轮齿廓。建立了两种齿条刀具下的逻辑齿轮三维模型,运用Workbench对单齿啮合的逻辑齿轮进行静力有限元分析,得到逻辑齿轮的应力大小分布,结果表明单圆角齿条刀具对应齿根过渡曲线的逻辑齿轮弯曲强度较好。     

齿轮锥鼓渐进式防坠安全器制动性能的优化设计

以施工升降机中的关键装置齿轮锥鼓渐进式防坠安全器为研究对象,研究齿轮锥鼓渐进式防坠安全器的结构对其制动性能的影响。通过Pro/E建立三维模型并运用ADAMS动力学仿真软件,对防坠安全器进行参数优化设计分析,得到相应的参数特性曲线和最佳参数组合。运算结果表明:当蝶形弹簧预紧力为6560N,制动轮锥度为18.4°,齿轮齿条啮合中心距为59.8mm时,制动性能最好。结论验证了蝶形弹簧预紧力、制动轮锥度以及齿轮齿条啮合中心距对制动性能都有较大影响。仿真分析为防坠安全器制动性能的改进提供了参考方法。     

机械式多点变压边力压边组件的设计

分析了目前多点变压边力压边装置的研究现状,根据凸轮机构运动的特点,设计了一种由齿轮齿条机构和凸轮机构组成的机械式多点变压边力压边组件.通过改变凸轮轮廓曲线形状和轮廓曲线工作区间,可实现多种不同的压边力变化.该组件结构紧凑、成本低,能充分满足多点变压边力压边要求.     

新型非圆齿轮分度装置

结合非圆齿轮差动轮系的原理和分度装置的运动要求,提出一种新型非圆齿轮的分度装置。阐述了分度装置的数学模型,推导了分度装置中各齿轮的传动比函数;论述了分度装置中一对非圆齿轮的设计方法;对分度装置进行了相关分析,研制出了该分度装置,从而验证了该分度装置在原理和设计上的可行性。     

一种非圆齿轮齿条机构的设计方法与分析

从传动比函数的角度出发,进行非圆齿轮齿条的设计,利用产形齿条是标准直齿条完成非圆渐开线直齿轮的齿廓设计,根据坐标变换完成齿条的齿廓设计。给定传动比函数,推导出相应的非圆柱直齿轮和齿条的节曲线方程;在MATLAB编程环境下进行齿廓的编制,进一步导入Pro/E中完成非圆齿轮齿条的三维模型建立,最后利用动力学仿真软件ADAMS完成非圆齿轮齿条的速度响应分析。所得到的齿条速度响应曲线基本与给定传动比函数的谐波曲线保持一致。     

基于Matlab及UG的偏心共轭非圆齿轮的设计

依据齿条刀具范成法加工非圆齿轮的原理,建立齿条刀具和非圆齿轮节曲线数学模型,模拟齿条刀具加工中齿廓形成过程,在Matlab中计算出包括齿根、齿根过渡曲线、齿顶及渐开线在内的非圆齿轮的全部齿廓点数据.将齿廓数据导入UG,生成齿廓样条曲线,完成非圆齿轮的三维建模.设计结果表明,利用Matlab和UG建立的非圆齿轮的三维模型...     

齿轮齿条非线性传动系统研究

针对传统凸轮机构无法将直线运动可靠转换为可控非匀速整周回转运动的问题,提出了一种齿轮齿条非线性传动系统.在齿轮齿条非线性传动系统中,将齿条分度线制为曲线,利用直线导轨或直线轴承与万向联轴器导出齿轮的回转运动,此时齿轮为从动件.齿轮也可作为主动件,输出非线性直线移动,由此实现双向传动.     

铅笔外观缺陷检测装置中齿轮齿条有限元分析

齿轮齿条机构是铅笔外观缺陷装置传动系统的执行机构。为了保证结构强度及检测装置的可靠性、准确性和使用寿命,利用SolidWorks软件建立齿轮齿条系统三维模型,导入ANSYS Workbench中进行力学分析及模态分析,确定了齿轮齿条系统前6阶模态固有振型。由分析得知:系统最高负载时,齿轮齿条间最大接触应力远小于齿轮齿条材料屈服强度;极限条件下可能造成齿轮齿廓面的最大变形量在允许变形范围内,外部激励频率也小于齿轮齿条机构固有频率;结构的强度满足相关使用要求;以不同的检测效率运行时,系统均不会引起共振。     

考虑轴向调隙量的变厚齿轮齿条接触分析

针对大型机床刀架进给装置中的齿轮齿条机构存在的侧隙调整困难和传动平稳性差的问题,提出了可以轴向调隙的变厚齿轮齿条机构。对轴向调隙后变厚齿轮齿条的静态传递误差、接触应力均布程度、接触力等变量的变化进行了有限元分析,分析结果表明:轴向调隙量对各个变量的影响大小与负载转矩直接相关,当负载转矩为50 N?m或100 N?m时,轴向调隙量对各个变量的影响从大到小依次为:接触应力均布程度、静态传递误差、接触力;当负载转矩为200 N?m或400 N?m时,其影响从大到小依次为:静态传递误差、接触应力均布程度、接触力。     

高阶变性椭圆齿轮副接触应力研究

根据现有的齿轮齿面法向接触力计算公式研究了非圆齿轮副运转过程中齿轮齿面接触力的变化规律,运用Matlab和Adams验证非圆齿轮齿面接触力在齿轮运转过程中的变化规律。应用赫兹理论公式及圆柱齿轮的几何关系,推导出一种计算非圆齿轮接触应力的计算公式。将高阶变性椭圆齿轮的三维实体导入Ansys中进行接触应力分析,验证了公式的可行性。