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通过对现有各利CAD/CAM软件的分析,并结合平行分度凸轮机构设计的特点,选用Pro/E软件作为二次开发平台,利用Pro/TOOLKIT、Pro/Program、VisualC++构建了开发环境。
利用相对运动法和等距曲线理论,导出了平行分度凸轮的廓形坐标方程,分析了平行分度凸轮的完全及不完全廓形,提出了平行分度凸轮廓形不发生干涉的条件:(1)若廓形上点的曲率中心在廓形的外侧,则该点的曲率半径不能小于滚子的半径;(2)分度廓形的导数连续。提出了机构连续传动的条件:(1)在任意时刻,每片凸轮都要与至少1个滚子啮合;(2)在任意时刻,至少有1个滚子处于凸轮的驱动区域。导出了平行分度凸轮机构压力角方程,对平行分度凸轮机构的压力角进行了分析,在凸轮驱动滚子的区域内,滚子半径rr越大,压力角越大;滚子分布圆半径rd越大,压力角越小。顶圆半径Ra越小,压力角取值范围越小。
进行了平行分度凸轮机构的运动学分析,盖特曼运动规律和变余弦运动规律输出角位移θ和角速度ω的变化规律相似,均为间歇运动输出;角加速度a的变化规律却有着本质的区别,变余弦运动规律时,角加速度有突变;盖特曼运动规律时,角加速度没有突变。
在动力学研究中,对平行分度凸轮机构进行了简化,以啮合点为界线,将系统分为输入、输出两个子系统,这两个子系统在啮合点处通过力和位移的偶合相互联系。将输入子系统和输出子系统简化成分别由等效转动惯量、等效刚度、等效阻尼组成的单自由度动力学模型,导出了扭转振动的动力学方程,导出了基于数值计算思路的解的表达式,并进行了动力学仿真分析,得出结论:输入转速对最大振幅的影响非常之小,可以认为输入转速不影响最大振幅;但是,输入转速影响振动的形态,主要原因是输入转速的变化改变了激振频率。动程角对振动有明显的影响,动程角越小,振动越严重。在参数相同时,变余弦运动规律对应的最大振幅小于盖特曼运动规律对应的最大振幅;但是,在离开分度区进入位置保持区的过程中,两种运动规律对应的振动情况差异很大,盖特曼运动规律对应的振动衰减的早且快,原因在于加速度没有突变。
构建了系统框架,规划并实现了各模块功能。在CAD模块的开发过程中,详细介绍了凸轮廓形的形成过程和廓形数据的计算,介绍了CAD框架和零件建模与装配的实现。在CAM模块的开发过程中,CAM模块系统的实现是利用Access数据库技术和VC++开发的动态连接程序,以菜单的形式加载,供Pro/E系统调用。
最终形成了平行分度凸轮机构的CAD/CAM系统,本系统实现了子系统之间的信息传递和信息共享,提高了平行分度凸轮设计和加工的集成化、自动化的程度,从而为平行分度凸轮机构的设计、制造及性能研究提供了一种快捷的软件平台。