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电玩城资料

推杆电玩城从优研讨与实践运用

推杆活齿电玩城是一种新型的少齿差行星传动安装,由于其推杆构造成功地处理了输出轴与输入轴同轴的成绩,防止了复杂的普通行星轮系的平行四边形输入机构调和波传动的柔轮,因此与各类机械配套顺应性强,并具有构造紧凑,传动比大,传动效率高,传动颠簸、噪声小、寿命长、抗过载才能强等优点,普遍使用于轻工、纺织、运输、矿山、冶金、化工、食品等行业各种机械。
  但由于其内齿圈的齿形曲线复杂,设计计算任务量大,相应的工装预备周期长,影响系列化、规格化的构成。国际有多数厂家消费,普通采用传统设计办法,设计任务繁琐量大、周期长,尤其是内齿圈的加工采用范成加工法,误差大,齿形曲线不精桷,形成机构运转时呈现干预、磨损,甚至烧坏、报废等景象。因而推杆活齿电玩城内齿圈齿形优化办法的研讨具有重要意义。
  1内齿圈齿形曲线方程
  在传统的内齿圈加工办法中,晚期是以亲密圆替代包络曲线,由于误差大,后来提出了范成加工办法。范成加工是依据活齿传动的运动原理,使用机构转化实际,演化出构成内齿圈齿形曲线的加工安装,通常是对普通机床停止改造来取得内齿圈加工的公用设备,构成内齿圈齿形的范成运动是靠机床任务台转动和刀架往复运动等的分解来完成。由于范成加工采用多个环节的机械传动方式,在实践消费中难以加工出高精度的齿形曲线。
  推杆活齿电玩城次要由激波器、活齿轮、内齿圈3个根本构件组成,其中激波器包罗输出轴、公平套和转臂轴承,活齿轮包罗活齿和输入架。从推杆活齿电玩城的任务原理可以看出,齿形复杂的内齿圈是其关键部件。内齿圈齿形是活齿外端高副元素的共轭曲线,运用高副低代实际,可以树立活齿传动的瞬时等效机构。由此得出外滚子中心轨迹极坐标方程为s=acos(zk2) b2-a2sin2(zk2) h.
  (1)其中:s外滚子中心极径;a公平距;b连杆长,b=r rb;r轴承外圆半径;rb滚子半径;h推杆长;zk内齿圈齿数;1输出轴y轴角位移;2滚子y轴角位移。
  外滚子轮廓族的包络线构成内齿圈曲线,用包络曲线的通用求法得齿形曲线方程为:x=ssin-wrb/w2 1,y=scos rb/w2 1(2)其中:w=scos-ssinssin scos,s=dsd=-azksin(zk)-a2zksin(2zk)2b2-a2sin2(zk)。
  由此可知,确定内齿圈齿形曲线的特征参数是公平距a、轴承外圆半径r、滚子半径rb、推杆长h和内齿圈齿数zk。这5个特征参数确定后,依据以上齿形曲线方程,内齿圈的齿形曲线也就随之确定。
  内齿圈齿形曲线特征参数确实定,传统办法是依据推杆活齿电玩城的输出功率p、传动比i、输出转速n和输入转向,由经历公式计算后,定出公平距a、轴承外圆半径r、滚子半径rb、推杆长h和内齿圈齿数zk5个特征参数。由经历公式定出的内齿圈齿形曲线特征参数,并不必然是合理的,即便是合理的,也不必然是最优的,因此有必要对特征参数停止优化调整。
  2活齿电玩城特征参数优化
  针对推杆活齿电玩城容易呈现干预磨损、烧坏报废的景象,作者提出推杆活齿电玩城零碎特征参数的优化设计应满足三方面的优化目的,即:a)最大重合度、b)最小压力角、c)最佳受力条件,从而使电玩城具有最优的传动功能与动力功能。
  2.1最大重合度优化目的的完成
  重合度表示传动机构同时参与啮合的齿对数,是表达活齿传动颠簸性和承栽才能的传动功能目标,是受力剖析和计算的重要参数。实际上,当齿形曲线完好无损时,重合度为滚子数的一半,并为最大重合度。
  内齿圈齿形曲线实际上是外滚子中心轨迹曲线的等距线,但当外滚子中心轨迹的最小曲率半径min小于或等于滚子半径rb时,在齿形曲线的齿顶(曲率半径最小处),包络后果就不成能发生等距线,而使齿顶变尖、变短,即呈现顶切。当外滚子沿其中心轨迹动动到其齿根点时,,其外包络线束不在内齿圈齿形上,使滚子与内齿圈瞬时脱开,即同时参与啮合的齿对数减小,影响了活齿传动的颠簸性和承载才能。因而,不发生顶切的条件是:min!rb,其中min可由外滚子运动的中心轨迹曲线方程求得。由式(1)可得出外滚子中心轨迹曲线的直角坐标方程为:x=[acos(zk2) b2-a2sin2(zk2) h]sin2,y=[acos(zk2) b2-a2sin2(zk2) h]cls2。
  由微分几何学可知,其绝对曲率为:krkrmax=b-az2kb2-ab,min=1kymax=b2-abb-az2k=(r rb)2-a(r rb)(r rb)-az2k;。
  由此得出防止顶切的条件为:(r rb)2-a(r rb)(r rb)-az2k!rb(3)可见,外滚子中心轨迹的最小曲率半径min与零碎特征参数中的轴承外圆半径r、滚子半径rb、公平距a和内齿圈齿数zk4个特征参数有关,式(3)是一个多约束条件的关系式。在零碎特征参数的优化设计中,式(3)必需成立,才干不发生顶切,满足最大重合度的优化要求。作者经过进一步的剖析发现,r,rb、a和zk4个特征参数中,以zk对min的影响最大。当发生顶切时,普通zk>30,此时min  零碎特征参数中的zk是用户依据机器功能提出的传动(我国齿轮传动制造业现状剖析)比要求,是确定不变的,轴承外半径r需满足强度要求,普通也不变。因而最大重合度优化目的的完成办法是经过改动a和rb去消弭顶切。思索构造要素,同时减小rb和a的方案比上述两种方案显然要恰当些,依据式(3)可找出临界条件时,rb和a的关系为:a=(r rb)2 (r rb)rb(r rb) rbz2k由于依据设计规范的要求,rb和a的取值只能是团圆减小的,故满足此条件的rb和a为无限组数,即此时可以取得多对(rb,a)参数,由于不呈现顶切干预,因而它们都满足最大重合度的优化要求。
  2.2最小压力角优化目的的完成
  在以上经过减小(rb,a),可以找到消弭顶切的多组(rb,a),现再以传动中齿廓曲线压力角最小作为优化目的,对多组(rb,a)停止优化选择。
  齿廓曲线的压力角是啮合点法线与从动件中力作用点的速度标的目的所夹的锐角,压力角是评价齿廓受力形态的重要参数。压力角越大,运动外表绝对滑动形成的摩擦越大,使推杆挪动副受力形态恶劣,大大降低动动效率;压力角越小,则活齿齿轮副的传动功能愈好,传动效率越高。压力角的计算公式为:tan=d(sccos2)d(scsin2)=zksin(zk2)cos2 (b/a)2-sin2(zk2)sin2zksin(zk2)sin2 (b/a)2-sin2(zk2)cos2(4)欲使压力角减小,则需思索各个参数对的影响。关于某一地位2的压力角,在r和zk已定的状况下,只要rb和a对有影响。因上这公式比拟复杂,作者应用计算机技术绘制出不同的rb和a对的影响曲线,后果发现,当a和rb增大,将随之减小,rb的变化对的影响不大,而a的变化对的影响较分明。因而,最小压力角的优化目的,次要经过增大公平距a来完成。
  2.3最佳受力条件优化目的的完成在满足顶切临界条件的多组(rb,a)中,为减小压力角进步传动效率,自然会选择较大的公平距a和滚子半径rb,这时需求思索的第3个优化目的是使推杆活齿在传动中受力情况最佳。
  活齿滚子与内齿圈在啮合进程中是多齿接触,它们之间的载荷较复杂。推杆活齿在传动中受3种力的作用:fq内齿圈作用于推杆活齿的力,其作用标的目的沿啮合点的公法线标的目的;fp激波器作用于推杆活齿的力,其作用标的目的沿公平轮与滚子接触点的法向:f1、f2活齿架径导游槽作用于推杆活齿的力,其作用标的目的与径导游槽挪动副的摩擦磨损有关。以推杆活齿为受力对象,为便于剖析,将推杆活齿作质点处置,假定零件之间无间隙存在,摩擦力、惯性力、自重疏忽不计,可列出如下的力均衡方程x=0,fpsin( 1) fqsin(?-3)-(f1-f2)=0
  y=0,fpcos( 1) fqcos(?-3)-(f1 f2)f2=0;
  mb=0,f1(lc-ld)-f2(la lc-ld)=0.
  由此可以得出驱动力fp和载荷fq的关系方程为:fp=fq[(k-1)cos(?-3) (k 1)f2sin(-3)](k-1)cos( )1-(k 1)f2sin( 1),k=(la lc ld)/(lc-ld)。
  (5)其中辨别为fp、fq的任务角;1、2、3辨别为激波器与滚子、输入架与推杆、滚子与内齿圈间的摩擦角;la、lc、ld辨别为推杆活齿外伸长度、活齿导槽长度、推杆活齿所受三力汇交点到推杆活齿外端面的垂直间隔;k为表征推杆活齿挪动副各局部尺寸关系的标准系数。
  由上式可知,当外载荷fq必然时,标准系数k越大,所需驱动力fp越小,为此在满足传动功能要求的前提下,应使标准系数k尽能够大。由k与la、lc、ld的关系可知,增大k有三种途径:减小la、增大lc和河北电玩城ld。由于增大lc和ld意味着要增大推杆长度h,招致电玩城的径向尺寸增大,这普通不为用户所承受,故只要减小la才是可行的。
  推杆活齿在任务完毕地位和任务开端地位时,推杆活齿外伸长度la辨别具有最大值和最小值,得:lamax=2a m-rb,lamin=m-rb其中m为内齿圈齿顶与活齿架外圆间的径向间隔,m普通取12mm,减小la可至lamin=0,由此得rb=2a m,于是得出推杆活齿挪动副受力最佳条件为rb=2a m.
  3内齿圈齿形优化办法的实践使用
  在上述推杆活齿电玩城数学模型的根底上,作者树立了推杆活齿电玩城的cad/cam零碎。该零碎的功用模块框图如所示。
  其中设计优化模块的参数设计包括3种方式:系列选择、自行输出、自定参数。无论采用那种方式设计,其参数都可以停止优化,最初取得确定内齿圈齿形曲线的5个优化特征参数即公平距a、轴承外圆半径r、滚子半径rb、推杆长h和内齿圈齿数zk。
  仿真剖析模块次要是用于模仿推杆活齿电玩城的机构运动,静态显示传动进程中激波器、活齿轮、内齿圈3个根本构件的啮合传动进程,校验干预景象,绘制齿形曲线,对推杆活齿电玩城的运动特性、动力特性停止剖析等。
  生成代码模块次要是用于设定内齿圈齿形加工的工艺参数,生成相应的数控加工代码,并停止加工仿真等。
  加工通讯模块用于设置通讯参数,向数控机床的控制零碎传送数控代码。
  文件办理模块用于打印设计后果所生成的ascii码文本文件,并生成可与topcad或autocad相交流的图形文件,从而绘制出设计图形。
  推杆活齿电玩城cad/cam零碎功用模块为了验证上述cad/cam零碎的正确性,作者从工厂取回了某种型号的推杆活齿电玩城的内齿圈样品,该样品已用范成法停止了铣削加工,尚未停止热处置及磨削。工厂消费该型号的推杆活齿电玩城时,设计所采用的根本参数如下:电玩城功率p:2.2kw传动比i:12输出转速n:1450r/min输入转向:同向公平距a:3.5mm轴承外半径r:40mm滚子半径rb:7mm推杆长h:22mm内齿圈齿数zk:11工厂样品齿形曲线与cad/cam零碎所生成齿形曲线的比拟应用我校五山校区cam中心的数控仿形零碎,读取其内齿圈的齿形曲线。同时作者将工厂提供的设计参数输出上述cad/cam零碎,先不合错误参数停止优化,直接停止计算并生成内齿圈的齿形曲线。将样品曲线与零碎生成曲线停止比拟,后果如所示。
  可以看出,工厂样品的内齿圈齿形曲线与cad/cam零碎所生成的内齿圈齿形曲线是完全吻合的。由于cad/cam零碎生成的是内齿圈成品的准确齿形曲线,而工厂样品尚未停止热处置及磨削,因而,两曲线之差即为思索磨削加工时所留的加工余量。这标明使用作者开发的推杆活齿电玩城cad/cam零碎所设计出的内齿圈齿形曲线,与工厂消费实践中的齿形曲线是分歧的。
  作为上述优化办法的进一步使用,作者又将工厂提供的设计参数输出上述cad/cam零碎后,对之停止参数优化。首先发现该套参数存在顶切成绩,并不是一套优化了的设计参数。校核计算的后果是,其外滚子中心轨迹的最小曲率半径为5.43mm,小于滚子半径7mm,因此不满足最大重合度的优化要求。作者应用cad/cam零碎对之停止优化计算后,取得的一套优化设优化前、后齿形曲线的比拟电玩城功率p:2.2kw传动比i:12输出转速n:1450r/min输入转向:同向公平距a:2.75mm轴承外半径r:40mm滚子半径rb:7mm推杆长h:21mm内齿图齿数zk:11可以看出,cad/cam零碎在优化进程中对公平距a、推杆长h等停止了调整。优化设计后,外滚子中心轨迹的最小曲率半径为7.28mm,小于滚子半径7mm,既消弭了顶切成绩的发生,又满足了最大重合度的优化要求,同时满足推杆活齿挪动副受力最佳条件:rb=2a m,m=12mm的要求。将优化前、后的内齿圈齿形曲线停止比拟,后果如所示。
  4完毕语
  推杆活齿电玩城是一种新型的少齿差行星传动安装,普遍使用于轻工、纺织、运输、矿山、冶金、化工、食品等行业各种机械。由于其内齿圈的齿形曲线复杂,采用传统的经历公式停止设计和加工,不免形成机构运转时呈现干预、磨损,甚至烧坏、报废等景象。
  为此作者提出了满足最大重合度、最小压力角、最佳受力条件的齿形优化设计办法。即设计参数应首先满足顶切临界条件,此时可以取得多对(rb,a)参数,由于不呈现顶切干预,因而它们都满足最大重合度的优化要求。其次,为减小压力角,改善受力条件,进步传动效率,可对公平距a停止适当调整,使之在满足上述条件的同时满足推杆活齿挪动副受力最佳条件:rb=2a-m,m=12mm.从中取得最优的公平距a、滚子半径rb来停止内齿圈齿形曲线的优化设计。
  并结合工厂的消费实践成绩停止了实践的使用,后果标明,使用所提出的优化办法获得了称心的优化设计后果。
 
 

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