【摘要】：雙嚙合針齒凸輪分度機構(gòu)是一種新型的間歇機構(gòu),其輸入軸、針齒軸和輸出軸三軸共線,具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、可承受大載荷、能夠完成較大分度以及傳動平穩(wěn)等優(yōu)點,因此其應(yīng)用前景將會相當廣泛。本文是在現(xiàn)有樣機的基礎(chǔ)上,對其嚙合效率進行理論分析后,然后利用遺傳算法對機構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的體積和平均傳動效率進行多目標優(yōu)化,并對樣機的關(guān)鍵部件內(nèi)擺線輪和凸輪進行了疲勞仿真分析,同時又對機構(gòu)進行了相關(guān)的動力學(xué)分析。首先,本文通過考慮摩擦力的影響,根據(jù)凸輪與內(nèi)擺線輪的廓線方程,對機構(gòu)的針齒與內(nèi)擺線輪和凸輪之間的相對滑動速度進行了分析和求解,結(jié)合機構(gòu)的實際傳動情況對機構(gòu)的整體傳動效率進行了計算,求出了機構(gòu)在一個分度期內(nèi)的瞬時嚙合效率,并對影響機構(gòu)平均效率的主要參數(shù)進行了分析。其次,以樣機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的體積和機構(gòu)的平均嚙合效率為優(yōu)化目標,根據(jù)機構(gòu)的幾何特性和傳動原理,確定Rz1、Rz2、e、Bng、Btg、Bzg為設(shè)計變量,在滿足強度等要求的基礎(chǔ)上建立約束條件,建立機構(gòu)的多目標優(yōu)化模型,利用遺傳算法對模型進行了求解。再次,根據(jù)材料的疲勞參數(shù)屬性,利用有限元分析的方法對機構(gòu)的內(nèi)擺線輪和凸輪進行了疲勞壽命預(yù)測,并針對凸輪安全系數(shù)較小,沒有達到設(shè)計壽命的問題給出了改進方案。最后,建立了等價動力學(xué)模型,對機構(gòu)中的凸輪和內(nèi)擺線輪在運動過程中的等效總等效扭轉(zhuǎn)剛度變化曲線進行了求解和分析,給出了兩者的瞬時固有頻率變化范圍,又利用Workbench對整機進行模態(tài)分析,研究其各模態(tài)下的振型,并預(yù)測了內(nèi)擺線輪與凸輪與系統(tǒng)振動發(fā)生共振的可能性。
[Abstract]:Double meshing needle cam indexing mechanism is a new type of intermittent mechanism. Its input shaft, needle tooth shaft and output shaft are three axis collinear. It has the advantages of simple and compact structure, large load, large indexing and stable transmission, etc. Therefore, its application prospect will be quite extensive. In this paper, based on the existing prototype, the meshing efficiency of the mechanism is theoretically analyzed, and then the volume of the internal structure and the average transmission efficiency of the mechanism are optimized by genetic algorithm. The fatigue simulation of the inner cycloid wheel and cam, the key parts of the prototype, and the dynamic analysis of the mechanism are also carried out. Firstly, according to the profile equation of the cam and the inner cycloid wheel, the relative sliding velocity between the needle tooth and the inner cycloid wheel and the cam is analyzed and solved by considering the influence of friction. Combined with the actual transmission of the mechanism, the overall transmission efficiency of the mechanism is calculated, the instantaneous meshing efficiency of the mechanism in a indexing period is obtained, and the main parameters affecting the average efficiency of the mechanism are analyzed. Secondly, taking the volume of the internal structure of the prototype and the average meshing efficiency of the mechanism as the optimization objectives, according to the geometric characteristics of the mechanism and the transmission principle, the Rz1,Rz2,e,Bng,Btg,Bzg is determined as the design variable. On the basis of meeting the requirements of strength and so on, the constraint conditions are established, and the multi-objective optimization model of the mechanism is established. The genetic algorithm is used to solve the model. Thirdly, according to the fatigue properties of the material, the fatigue life of the inner cycloid wheel and cam of the mechanism is predicted by the finite element analysis method, and an improved scheme is given to solve the problem that the safety factor of the cam is small and the design life is not reached. Finally, the equivalent dynamic model is established, and the equivalent total equivalent torsional stiffness curve of the cam and the cycloid wheel in the mechanism is solved and analyzed, and the range of the instantaneous natural frequencies of the cam and the inner cycloid wheel is given. The modal analysis of the whole machine is carried out by using Workbench, and the vibration modes under each mode are studied, and the possibility of resonance between the inner cycloid wheel and the cam and the system vibration is predicted.
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH112.2

【參考文獻】

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本文編號：2314990